校核结果反应器R0203

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN工程名：PROJECT设备位号：ITEM设备名称：EQUIPMENT图 号：DWG NO。设计单位：中航一集团航空动力控制系统研究所DESIGNER设 计Designed by日期Date校 核Checked by日期Date审 核Verified by日期Date批 准Approved by日期Date固定管板换热器设计计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.25MPa设计压力 0.5MPa设计温度 200设计温度 250壳程圆筒内径Di3560 mm管箱圆筒内径Di3560mm材料名称Q345R材料名称Q345R 简 图计 算 内 容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头(平盖)校核计算膨胀节校核计算管箱法兰校核计算开孔补强设计计算管板校核计算筒体法兰校核计算前端管箱筒体计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 3560.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 157.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 13.39mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 17657.11Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 1.4729 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 175.13 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 1.32044MPa设计温度下计算应力 st = = 101.06MPastf 133.45MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度15.00mm,合格前端管箱封头计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 3560.00mm曲面深度 hi 860.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 157.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 1.4729 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 164.41MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0473计算厚度 dh = = 14.00mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 19.70mm最小厚度 dmin = 10.68mm名义厚度 dnh = 22.00mm结论 满足最小厚度要求重量 2366.42 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.40650MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 3560.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 157.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 13.39mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 17657.11Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 1.4729 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 175.13 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 1.32044MPa设计温度下计算应力 st = = 101.06MPastf 133.45MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度15.00mm,合格后端管箱封头计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 250.00 C内径 Di 3560.00mm曲面深度 hi 860.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 157.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 PT = 1.25Pc= 1.4729 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 182.94MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0473计算厚度 dh = = 14.00mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 17.70mm最小厚度 dmin = 10.68mm名义厚度 dnh = 20.00mm结论 满足最小厚度要求重量 2148.31 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.26404MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.60MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 3560.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 7.41mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 17657.11Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 0.8162 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 97.05 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 1.42977MPa设计温度下计算应力 st = = 60.64MPastf 144.50MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度15.00mm,合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N1, 78822计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc1MPa设计温度250壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di3560mm壳体开孔处名义厚度n22mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t157MPa椭圆形封头长短轴之比 2.0698凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() 0 接管实际外伸长度 600mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 50mm接管材料 Q345R接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 349mm补强圈外径 mm补强圈厚度 mm接管厚度负偏差 C1t 0mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 120#MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 751.66mm开孔长径与短径之比 1.0049 壳体计算厚度 12.402mm接管计算厚度t 3.113 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.7643开孔补强计算直径 d 751.66mm补强区有效宽度 B 1503.3 mm接管有效外伸长度 h1 128.59mm接管有效内伸长度 h2 48 mm开孔削弱所需的补强面积A 9439mm2壳体多余金属面积 A1 5417 mm2接管多余金属面积 A2 4640mm2补强区内的焊缝面积 A3 50 mm2A1+A2+A3= 10107mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格注：带#号的材料数据是设计者给定的。开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N2, 60020计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.6MPa设计温度200壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di3560mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t170MPa筒体周向斜接管偏心距离(mm) 300凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() 接管实际外伸长度 600mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 50mm接管材料 Q345R接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 mm补强圈厚度 mm接管厚度负偏差 C1t 0mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t 120#MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 572.3mm开孔长径与短径之比 1.0147 壳体计算厚度 7.4064mm接管计算厚度t 1.4035 mm补强圈强度削弱系数 frr 0接管材料强度削弱系数 fr 0.7059开孔补强计算直径 d 564mm补强区有效宽度 B 1128 mm接管有效外伸长度 h1 106.21mm接管有效内伸长度 h2 48 mm开孔削弱所需的补强面积A 4256mm2壳体多余金属面积 A1 5697 mm2接管多余金属面积 A2 3573mm2补强区内的焊缝面积 A3 5 mm2A1+A2+A3= 9274mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格注：带#号的材料数据是设计者给定的。 膨胀节计算和校核计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件膨胀节结构示意图设计压力 Pc0.6MPa设计温度 t200 C膨胀节结构与壳体搭接膨胀节管子外直径do15mm膨胀节管子名义厚度d 5mm膨胀节管子腐蚀裕量C2 2mm膨胀节短节名义厚度d2 15mm膨胀节短节腐蚀裕量C22 2mm壳体外直径 Do 3600mm壳体名义厚度 d1 20mm壳体腐蚀裕量 C21 2mm膨胀节开槽间距 L2 30mm壳体端部间距 L3 25mm1膨胀节与壳体搭接膨胀节开槽处高度 h 10mm膨胀节的半波数 Nd 2膨胀节材料 13MnNiMoR膨胀节材料在设计温度下许用应力 st180MPa膨胀节材料在设计温度下弹性模量 Et120MPa膨胀节所受到的轴向力12.3572N膨胀节设计疲劳次数N5壳体材料Q345R壳体材料在设计温度下许用应力 st 170MPa膨胀节刚度 Kex 1N/mm膨胀节的轴向位移mm2膨胀节与壳体对接计算结果 壳体有效厚度 d10 17.7mm膨胀节短节有效厚度d20 12.7mm膨胀节管子平均直径 dm 10mm膨胀节管子有效厚度d0 2.7mm壳体有效长度 L1 = 120 mm膨胀节管子径向薄膜应力 1.11111 MPas1 st , 合格壳体、膨胀节短节和膨胀节管子组合截面上的环向薄膜应力：膨胀节与壳体搭接 = 105.709 MPa膨胀节与壳体对接 = MPas2 stmin = 170 , 合格轴向位移产生的应力： = 24.7145MPa内压和轴向位移同时作用时的合成应力： = 25.8256MPa允许疲劳循坏次数： 奥氏体不锈钢 = 碳钢或低合金钢 = N N, 结论： 合格不带法兰固定式管板计算(c) 设 计 单 位 中航一集团航空动力控制系统研究所 设 计 计 算 条 件简 图壳程圆筒设计压力Ps0.6MPa设计温度 t200平均金属温度 0装配温度 15材料名称Q345R设计温度下许用应力170MPa平均金属温度下弹性模量2.023e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.076e-05mm/mm壳程圆筒内径 3560mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 20mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 17.7mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di29.954e+06mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 1.989e+05mm2管箱圆筒设计压力1MPa设计温度 250材料名称Q345R设计温度下弹性模量2.01e+05MPa管箱圆筒名义厚度20mm管箱圆筒有效厚度17.7mm换热管材料名称Q345R#管子平均温度 t0设计温度下管子材料许用应力 120MPa设计温度下管子材料屈服应力 180MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.975e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 1.985e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.2e-07mm/mm管子外径 d45mm管子壁厚2.5mm管子根数 n2385换热管中心 S69.25mm一根管子金属横截面积333.8mm2换热管长度 L1 1e+04mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 9900mm换热管管束模数 =4484MPa管子回转半径 15.05mm管子受压失稳当量长度 233mm系数 Cr =147.2比值 15.48管子稳定许用压应力 () = MPa管子稳定许用压应力 () =85.27MPa管板材料名称Q345R设计温度 250设计温度下许用应力 147MPa设计温度下弹性模量 1.88e+05MPa管板腐蚀裕量 4mm管板输入厚度 50mm管板计算厚度 24.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad500mm2管板强度削弱系数0.4管板刚度削弱系数0.4管子加强系数 , K =23.6管板和管子连接型式强度胀加密封焊管板和管子胀接(焊接)高度 l32mm胀接许用拉脱应力q4MPa焊接许用拉脱应力qMPa管箱法兰材料名称 管箱法兰厚度 mm比值 比值 系数 (查图25) 系数 (查图26) 旋转刚度 MPa注：带号的材料数据是设计者给定的壳体法兰材料名称Q345R壳体法兰厚度50mm管板延长部分凸缘外直径 Df 10mm管板延长部分凸缘宽度 -1775mm比值 0.004972比值 0.01404系数(按ds /Di ,df”/Di ) 查图25)0.003009系数 (查图26)w3.977e-05旋转刚度 -0.03107MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) -0.03107MPa旋转刚度无量纲参数 -5.443e-06膨胀节总体轴向刚度 1N/mm管板第一弯矩系数m1,(按K,查图27) -0.0799系数 623.5系数(按查图29) 17.94换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 3.926换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 1.596e+07管板第二弯矩系数m2,按K,Q(或Qex)查图28(a)或(b)1.342e+06管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n6.161e+06mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 9.906e+06mm2管板布管区当量直径 3551mm系数计算系数 0.6189系数 0.1292系数 5.175系数 (带膨胀节时代替Q) 2.579e+07管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.9976管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.05724仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0) 不计温差应力计温差应力换热管与壳程圆筒热膨胀变形差=(t-t)-(t-t) 0.00.0001596当量压力组合 0.60.6MPa有效压力组合 3.1057.199MPa边界效应压力组合 0.0018050.001805MPa边界效应压力组合系数 0.00093950.0004052 管板边缘力矩系数 0.00093950.0004052管板边缘剪力系数 0.58580.2527管板总弯矩系数 4.956e+052.706e+05系数仅用于 时 2.526e+041.379e+04系数 当时,按 K 和 m 查图31(a)实线 当时,按 K 和 m 查图31(b)6.317e+043.449e+04系数 0, =, 0, =; 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 0.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 15690.3 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 89.1mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 8482.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 2825901.0NLD= L A+ 0.51 = 15.0mmMD= FD LD = 42388516.0N.mm作FG = Fp = 0.0NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 223.2mmMG= FG LG = 0.0N.mmMpFT = F-FD = -2810218.8NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 131.6mmMT= FT LT = -369895040.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 327506528.0N.mm预紧 MaW = 908572.9NLG = 223.2mmMa=W LG = 202838896.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 327506528.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 124.6mm最小间距 80.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 470.0mm 形 状 常 数 确 定62.93h/ho = 0.8 K = Do/DI = 1.351 5.0由K查表9-5得T=1.775Z =3.424Y =6.611U=7.265整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.68570VI=0.052630.01090松式法兰查图9-5和图9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图9-7由 d1/do 得f = 4.64449整体法兰 = 868653.4松式法兰 = 0.09.2=f e+1 =3.18g = y/T = 1.793.91 = 11.00剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 18.95MPa校核合格操作状态 0.33MPa校核合格输入法兰厚度f = 200.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 124.02MPa =195.0 或 =392.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 7.34MPa = 130.0校核合格切向应力 111.56MPa = 130.0校核合格综合应力 = 117.79MPa = 130.0校核合格刚度系数 0.230 校核合格法兰校核结果校核合格筒体法兰计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p1.000MPa计算压力 pc2.718MPa设计温度 t200.0 C轴向外载荷 F1600.0N外力矩 M50.0N.mm壳材料名称Q345R体许用应力 170.0MPa法材料名称Q345R许用sf181.0MPa兰应力stf160.0MPa材料名称40MnB螺许用sb196.0MPa应力stb165.0MPa栓公称直径 d B16.0mm螺栓根径 d 113.8mm数量 n12个Di360.0Do535.0垫 结构尺寸Db476.0D外39.5D内29.5010.0 mmLe29.5LA8.0h20.0150.0材料类型软垫片N5.0m2.50y(MPa)20.0压紧面形状1a,1bb2.50DG34.5片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 5419.2N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 6222.7 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 37.7mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 1804.0mm