换热器E0202校核结果

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011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 0.3447MPa设计压力 0.3447MPa设计温度 115.56设计温度 115.56壳程圆筒内径Di400 mm管箱圆筒内径Di400mm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板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 0.34MPa设计温度 t 115.56 C内径 Di 400.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.37mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 548.65Kg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 = 0.4136 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 8.73 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= = 8.94948MPa设计温度下计算应力 st = = 7.28MPastf 189.00MPa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7.00mm,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 1.54MPa设计温度 t 115.56 C内径 Di 400.00mm曲面深度 hi 100.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00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= 0.4136 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 8.63MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 dh = = 1.64mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 9.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 20.04 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 9.05669MPa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 0.34MPa设计温度 t 115.56 C内径 Di 400.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.37mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 426.73Kg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 = 0.4136 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 8.73 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= = 8.94948MPa设计温度下计算应力 st = = 7.28MPastf 189.00MPa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7.00mm,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 1.54MPa设计温度 t 115.56 C内径 Di 400.00mm曲面深度 hi 100.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00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= 0.4136 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 8.63MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 dh = = 1.64mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 9.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 20.04 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 9.05669MPa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 1.54MPa设计温度 t 115.56 C内径 Di 400.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.64mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 548.65Kg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 = 0.4309 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 9.10 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= = 8.94948MPa设计温度下计算应力 st = = 32.62MPastf 189.00MPa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7.00mm,合格U型膨胀节腐蚀后设计计算中航一集团航空动力控制系统研究所计 算 条 件简 图设计内压力0.34MPa设计外压力MPa设计温度 t115.56设 计 要 求 的 循 环 次 数0次波材料Q345R纹腐蚀裕量2.00Mm管许用应力189.00MPa直常温下弹性模量2.010e+05MPa边设计温度下弹性模量1.961e+05MPa段设计温度下屈服点308.78MPa下限操作温度下弹性模量Ebc MPa上限操作温度下弹性模量EbH MPa几 何 尺 寸直边段与波纹内径 Db = 400.00mm波长 W = 42.00mm直边段长度 L4 = 10.00mm波纹管层数 m = 4波高 h = 26.00mm波数 n = 60成型前一层名义厚度 =12.00mm成型前一层有效厚度=9.70mm波纹管直边段平均直径Db +mS =448.00mm加强圈有效厚度 =20.00mm加强圈平均直径 DC =Db +2mS +SC = 516.00mm加强圈弹性模量 Ec =1.961e+05MPa加强圈材料Q345R加强圈长度LC = 800.00mm波纹管平均直径DmDm = Do +h =522.00mm成型后波纹管一层最小有效厚度SP4.00mm系 数 计 算系数 0.10（当时，取）疲劳寿命的温度修正系数Tf 室温条件下=11.00修正系数横坐标值0.81右端纵坐标曲线值0.26 系数按查图6-2得：0.58 系数按查图6-3得： 2.11 系数按查图6-4得：2.08注：刚 度 及 位 移 计 算一个波轴向钢度939541.50N/mm总体轴向刚度15659.02N/mm轴向力 FF = 17370.92一个波的轴向位移e=F/K=0.02mm应 力 计 算许 用 值内直边段周向薄膜应力0.03189.00 MPa压加强圈周向薄膜应力sc0.04189.00MPa应力波纹管周向薄膜应力3.32189.00MPa波纹管经向薄膜应力0.32189.00MPa波纹管经向弯曲应力1.34MPa轴 向波纹管经向薄膜应力0.20MPa位移波纹管经向弯曲应力8.79MPa组计算1.66463.16 MPa合计算8.99MPa应力计算所有组合最大值 10.16617.55 MPa疲 劳 寿 命 校 核对于奥氏体不锈钢膨胀节, 当时, 需要进行疲劳校核疲 劳 破 坏 时 的 循 环 次 数 疲劳寿命安全系数( 按GB1511999，nf 15 )许 用 循 环 次 数 校核条件设 计 要 求 的 操 作 循 环 次 数 平面失稳应力= 17.75MPaP=Ps 平面失稳压力校核通过 U型膨胀节腐蚀前设计计算中航一集团航空动力控制系统研究所计 算 条 件简 图设计内压力0.34MPa设计外压力MPa设计温度 t115.56设 计 要 求 的 循 环 次 数0次波材料Q345R纹腐蚀裕量0.00Mm管许用应力189.00MPa直常温下弹性模量2.010e+05MPa边设计温度下弹性模量1.961e+05MPa段设计温度下屈服点308.78MPa下限操作温度下弹性模量Ebc MPa上限操作温度下弹性模量EbH MPa几 何 尺 寸直边段与波纹内径 Db = 400.00mm波长 W = 42.00mm直边段长度 L4 = 10.00mm波纹管层数 m = 4波高 h = 26.00mm波数 n = 60成型前一层名义厚度 =12.00mm成型前一层有效厚度=11.70mm波纹管直边段平均直径Db +mS =448.00mm加强圈有效厚度 =20.00mm加强圈平均直径 DC =Db +2mS +SC = 516.00mm加强圈弹性模量 Ec =1.961e+05MPa加强圈材料Q345R加强圈长度LC = 800.00mm波纹管平均直径DmDm = Do +h =522.00mm成型后波纹管一层最小有效厚度SP4.00mm系 数 计 算系数 0.10（当时，取）疲劳寿命的温度修正系数Tf 室温条件下=11.00修正系数横坐标值0.81右端纵坐标曲线值0.26 系数按查图6-2得：0.58 系数按查图6-3得： 2.11 系数按查图6-4得：2.08注：刚 度 及 位 移 计 算一个波轴向钢度1202613.12N/mm总体轴向刚度20043.55N/mm轴向力 FF = 17370.92一个波的轴向位移e=F/K=0.01mm应 力 计 算许 用 值内直边段周向薄膜应力0.03189.00 MPa压加强圈周向薄膜应力sc0.04189.00MPa应力波纹管周向薄膜应力3.11189.00MPa波纹管经向薄膜应力0.28189.00MPa波纹管经向弯曲应力1.05MPa轴 向波纹管经向薄膜应力0.63MPa位移波纹管经向弯曲应力13.74MPa组计算1.33463.16 MPa合计算14.37MPa应力计算所有组合最大值 15.30617.55 MPa疲 劳 寿 命 校 核对于奥氏体不锈钢膨胀节, 当时, 需要进行疲劳校核疲 劳 破 坏 时 的 循 环 次 数 疲劳寿命安全系数( 按GB1511999，nf 15 )许 用 循 环 次 数 校核条件设 计 要 求 的 操 作 循 环 次 数 平面失稳应力= 70.98MPaP=Ps 平面失稳压力校核通过 腐蚀后不带法兰固定式管板(b)计算设计单位 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Ps0.3447MPa设计温度 t115.6平均金属温度 42装配温度 15材料名称Q345R设计温度下许用应力189MPa平均金属温度下弹性模量1.999e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.106e-05mm/mm壳程圆筒内径 (2R)400mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 12mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 10mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.257e+05mm 2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 1.288e+04mm 2管箱圆筒设计压力0.3447MPa材料名称: Q345R设计温度 115.6设计温度下许用应力189MPa设计温度下弹性模量1.961e+05MPa箱圆筒名义厚度12mm管箱圆筒有效厚度10mm换热管材料名称: 16Mn管子平均温度 t32管子外径 d19管子壁厚6mm管子根数 n130换热管中心 S25mm设计温度下管子材料许用应力180.7MPa设计温度下管子材料屈服应力283.8MPa设计温度下管子材料弹性模量1.961e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量2.004e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.099e-05mm /mm一根管子金属横截面积245mm2换热管长度 L04500mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L4450mm换热管管子回转半径 5.062Mm管子受压失稳当量长度 4630Mm系数 Cr =116.8比值 914.6管子稳定许用压应力 () = 1.157MPa管子稳定许用压应力 () =MPa管板和系数材料名称: Q345R设计温度 115.6设计温度下许用应力 184.4MPa设计温度下弹性模量 1.961e+05MPa管板腐蚀裕量 4Mm管板输入厚度 25Mm管板计算厚度 4.7Mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2管板布管面积(三角形),(正方形) 7.036e+04mm2管板布管区当量直径 299.3mm管板开孔后面积- 0.25 n3.351e+04mm2管板强度削弱系数0.4管板刚度削弱系数0.4管板开孔抗弯刚度=(管板材料波桑比=0.3)1.864e+06Nmm管子加强系数 , K =12.87管束弹性基础系数40.78N/ mm3管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.7483管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 3.744系数 0.4762系数 0.9508管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度 22mm胀接许用拉脱应力q4焊接许用拉脱应力qMPa膨胀节总体轴向刚度 1.566e+04N/mm注：管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)1.795e+07Nmm管箱圆筒常数0.028741/mm壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)1.831e+07Nmm壳程圆筒常数0.028741/mm换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比2.479换热管束与带膨胀节壳体刚度之比94.09系数 -148.1系数 199.6换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵0.00038450.0008653-0.0003826-0.0008990.0004010.019560.00086530.003541-0.000899-0.0018570.00094230.04597-0.0003826-0.0008990.00038450.000866-0.000401-0.01956-0.000899-0.0018570.0008660.003519-0.0009423-0.045940.0004010.0009423-0.000401-0.00094230.00048340.021040.019560.04597-0.01956-0.045940.021041.071换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项+热+热+热换热器各部件边沿内力热+热+热换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值276.6553.1276.6553.1276.6553.1管板剪切应力许用值92.19276.692.19276.692.19276.6中部换热管应力许用值压许用值180.7180.7180.7180.7180.7180.71.1571.1571.1571.1571.1571.157周边换热管应力许用值压许用值180.7542.1180.7542.1180.7542.11.1571.1571.1571.1571.1571.157换热管拉脱应力许用值444444壳体轴向应力许用值189567189567189567壳体端部总应力许用值276.6553.1276.6553.1276.6553.1管箱轴向应力许用值189567189567189567管箱端部总应力许用值276.6553.1276.6553.1276.6553.1结论管板名义厚度25mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 胀接，开槽管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=22mm换热管中部换热管应力满足要求周边换热管应力满足要求壳程圆筒壳程圆筒轴向应力满足要求壳程圆筒端部壳程圆筒端部应力满足要求管箱圆筒管箱圆筒轴向应力满足要求管箱圆筒端部管箱圆筒端部应力满足要求管板径向弯曲应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.014.7369.46114.1918.9123.6428.3633.0937.8142.5447.2751.9956.7261.4466.1770.8975.6280.3485.0789.891.4993.1894.8796.5698.2599.94101.6103.3105106.7108.4110.1111.8管板径向弯曲应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热113.5115.2116.9118.6120.2121.9123.6125.3127128.7130.4132.1133.8135.5137.2143.4149.7149.7162.2174.8187.4200管板径向膜应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热149.7149.7162.2174.8187.4换热管束轴向应力(MPa)分布表半径(mm)热+热+热0.014.7369.46114.1918.9123.6428.3633.0937.8142.5447.2751.9956.7261.4466.1770.8975.6280.3485.0789.891.4993.1894.8796.5698.2599.94101.6103.3105106.7108.4110.1111.8换热管束轴向应力(MPa)分布表续半径(mm)热+热+热113.5115.2116.9118.6120.2121.9123.6125.3127128.7130.4132.1133.8135.5137.2143.4149.7换热管内压计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件换热管简图计算压力 Pc 0.34MPa设计温度 t 115.56 C外径 Do 19.00mm材料 16Mn ( 管材 )试验温度许用应力 s 181.00MPa设计温度许用应力 st 180.69MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 0.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.02mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.00mm名义厚度 dn = 6.00mm重量 8.66Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 166.78966MPa设计温度下计算应力 st = = 0.37MPastf 180.69MPa校核条件stf st结论 换热管内压计算合格换热管外压计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件换热管简图计算压力 Pc -0.34MPa设计温度 t 115.56 C外径 D 19.00mm材料名称 16Mn (管材)试验温度许用应力 s 181.00MPa设计温度许用应力 st 180.69MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 0.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = 0.16mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.00mm名义厚度 dn = 6.00mm外压计算长度 L L= 4500.00mm外径 Do Do= 19.00mmL/Do 236.84Do/de 3.17A 值 A= 0.1000000B 值 B= 184.00MPa重量 8.66 kg压力计算许用外压力当时， = 119.23681MPa当时，=结论 换热管外压计算合格腐蚀前不带法兰固定式管板(b)计算设计单位 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Ps0.3447MPa设计温度 t115.6平均金属温度 42装配温度 15材料名称Q345R设计温度下许用应力189MPa平均金属温度下弹性模量1.999e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.106e-05mm/mm壳程圆筒内径 (2R)400mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 12mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 12mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.257e+05mm 2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 1.553e+04mm 2管箱圆筒设计压力0.3447MPa材料名称: Q345R设计温度 115.6设计温度下许用应力189MPa设计温度下弹性模量1.961e+05MPa箱圆筒名义厚度12mm管箱圆筒有效厚度12mm换热管材料名称: 16Mn管子平均温度 t32管子外径 d19管子壁厚6mm管子根数 n130换热管中心 S25mm设计温度下管子材料许用应力180.7MPa设计温度下管子材料屈服应力283.8MPa设计温度下管子材料弹性模量1.961e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量2.004e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.099e-05mm /mm一根管子金属横截面积245mm2换热管长度 L04500mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L4450mm换热管管子回转半径 5.062Mm管子受压失稳当量长度 4630Mm系数 Cr =116.8比值 914.6管子稳定许用压应力 () = 1.157MPa管子稳定许用压应力 () =MPa管板和系数材料名称: Q345R设计温度 115.6设计温度下许用应力 184.4MPa设计温度下弹性模量 1.961e+05MPa管板腐蚀裕量 0Mm管板输入厚度 25Mm管板计算厚度 4.7Mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2管板布管面积(三角形),(正方形) 7.036e+04mm2管板布管区当量直径 299.3mm管板开孔后面积- 0.25 n3.351e+04mm2管板强度削弱系数0.4管板刚度削弱系数0.4管板开孔抗弯刚度=(管板材料波桑比=0.3)1.864e+06Nmm管子加强系数 , K =12.87管束弹性基础系数40.78N/ mm3管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.7483管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 3.744系数 0.4762系数 0.9508管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度 22mm胀接许用拉脱应力q4焊接许用拉脱应力qMPa膨胀节总体轴向刚度 2.004e+04N/mm注：管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)3.103e+07Nmm管箱圆筒常数0.026241/mm壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)3.163e+07Nmm壳程圆筒常数0.026241/mm换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比2.056换热管束与带膨胀节壳体刚度之比73.63系数 -115.2系数 156.7换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵0.00038380.0008756-0.0003826-0.0008990.0004010.019560.00087560.00326-0.000899-0.0018570.00094230.04597-0.0003826-0.0008990.00038380.0008761-0.000401-0.01956-0.000899-0.0018570.00087610.003243-0.0009423-0.045950.0004010.0009423-0.000401-0.00094230.00048340.021040.019560.04597-0.01956-0.045950.021041.062换热器各部件边沿内力方程组右端载荷