换热器强度校核VIP

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大连理工大学一纸开设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 0.22MPa设计压力 0.13MPa设计温度 130设计温度 50壳程圆筒内径Di325 mm管箱圆筒内径Di330mm材料名称S22053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)校核计算管箱法兰校核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大连理工大学一纸开计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.13MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 330.00mm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 = = 0.11mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 25.15Kg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 = 0.6000 (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 = = 13.16 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= = 8.61889MPa设计温度下计算应力 st = = 2.85MPastf 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 大连理工大学一纸开计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.13MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 330.00mm曲面深度 hi 80.00mm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 3.00mm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 = 1.25Pc= 0.6000 (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 = = 15.55MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0423计算厚度 dh = = 0.12mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 6.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 10.00mm结论 满足最小厚度要求重量 10.35 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 7.29194MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位大连理工大学一纸开计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.13MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 330.00mm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 = = 0.11mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 25.15Kg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 = 0.6000 (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 = = 13.16 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= = 8.61889MPa设计温度下计算应力 st = = 2.85MPastf 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大连理工大学一纸开计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.13MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 330.00mm曲面深度 hi 80.00mm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 3.00mm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 = 1.25Pc= 0.6000 (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 = = 15.55MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0423计算厚度 dh = = 0.12mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 6.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 10.00mm结论 满足最小厚度要求重量 10.35 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 7.29194MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位大连理工大学一纸开计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.22MPa设计温度 t 130.00 C内径 Di 325.00mm材料 S22053 ( 板材 )试验温度许用应力 s 230.00MPa设计温度许用应力 st 230.00MPa试验温度下屈服点 ss 450.00MPa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 = = 0.16mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 247.84Kg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 = 0.6000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 405.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 12.96 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= = 10.64623MPa设计温度下计算应力 st = = 4.75MPastf 230.00MPa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5.50mm,合格不带法兰固定式管板计算(c) 设 计 单 位大连理工大学一纸开设 计 计 算 条 件简 图壳程圆筒设计压力Ps0.22MPa设计温度 t130平均金属温度 77.5装配温度 15材料名称S22053设计温度下许用应力230MPa平均金属温度下弹性模量1.957e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.31e-05mm/mm壳程圆筒内径 325mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 10mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 7.7mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di28.296e+04mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 8048mm2管箱圆筒设计压力0.13MPa设计温度 50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10mm管箱圆筒有效厚度7.7mm换热管材料名称S22053管子平均温度 t24.6设计温度下管子材料许用应力 243MPa设计温度下管子材料屈服应力 410MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.916e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 1.997e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.31e-05mm/mm管子外径 d19mm管子壁厚2mm管子根数 n99换热管中心 S25mm一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L1 3000mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 2900mm换热管管束模数 =2240MPa管子回转半径 6.052mm管子受压失稳当量长度 2mm系数 Cr =96.04比值 0.3305管子稳定许用压应力 () = MPa管子稳定许用压应力 () =204.6MPa管板材料名称Q345R设计温度 130设计温度下许用应力 176.2MPa设计温度下弹性模量 1.952e+05MPa管板腐蚀裕量 6mm管板输入厚度 50mm管板计算厚度 26.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad10mm2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 =3.079管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度 l3mm胀接许用拉脱应力qMPa焊接许用拉脱应力q121.5MPa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：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 330mm管板延长部分凸缘宽度 2.5mm比值 0.02369比值 0.1538系数(按ds /Di ,df”/Di ) 查图25)0.01434系数 (查图26)w0.006169旋转刚度 107.8MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) 107.8MPa旋转刚度无量纲参数 0.03781膨胀节总体轴向刚度 N/mm管板第一弯矩系数m1,(按K,查图27) 0.3994系数 3.46系数(按查图29) 1.698换热管束与不带膨胀节壳体刚度之 1.341换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板第二弯矩系数m2,按K,Q(或Qex)查图28(a)或(b)2.41管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n5.489e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 5.36e+04mm2管板布管区当量直径 261.2mm系数计算系数 0.6616系数 0.1927系数 2.523系数 (带膨胀节时代替Q) 3.41管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8038管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.6042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) 0.0-0.000693当量压力组合 0.220.22MPa有效压力组合 0.555-26.1MPa边界效应压力组合 0.0031550.003155MPa边界效应压力组合系数 0.008592-0.0001827 管板边缘力矩系数 0.008592-0.0001827管板边缘剪力系数 0.02972-0.000632管板总弯矩系数 0.45740.3981系数仅用于 时 0.17980.1565系数 当时,按 K 和 m 查图31(a)实线 当时,按 K 和 m 查图31(b)0.35060.3651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 = 4869.5N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 163.4 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 38.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 902.0mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 10779.0NLD= L A+ 0.51 = -111.5mmMD= FD LD = -1201862.0N.mm作FG = Fp = 122.5NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 50.0mmMG= FG LG = 6123.0N.mmMpFT = F-FD = -10738.2NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = -26.2mmMT= FT LT = 281878.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 913860.9N.mm预紧 MaW = 60161.7NLG = 50.0mmMa=W LG = 3008087.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 3008087.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 62.8mm最小间距 38.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 80.0mm 形 状 常 数 确 定72.11h/ho = 0.3 K = Do/DI = 1.292 1.1由K查表9-5得T=1.801Z =3.985Y =7.715U=8.478整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.89910VI=0.486810.01247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 = 1.00000整体法兰 = 321515.8松式法兰 = 0.00.1=f e+1 =1.35g = y/T = 0.751.47 = 0.82剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 28.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 33.11MPa =345.0 或 =472.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 21.16MPa = 230.0校核合格切向应力 6.76MPa = 230.0校核合格综合应力 = 27.14MPa = 230.0校核合格刚度系数 0.085 校核合格法兰校核结果校核合格筒体法兰计算计算单位大连理工大学一纸开设 计 条 件简 图设计压力 p0.130MPa计算压力 pc0.130MPa设计温度 t130.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称S22053体许用应力 230.0MPa法材料名称S22053许用sf230.0MPa兰应力stf230.0MPa材料名称S30408螺许用sb128.0MPa应力stb101.0MPa栓公称直径 d B16.0mm螺栓根径 d 113.8mm数量 n6个Di325.0Do420.0垫 结构尺寸Db120.0D外18.0D内10.0016.0 mmLe150.0LA-120.5h20.0118.0材料类型软垫片N4.0m3.00y(MPa)31.0压紧面形状1a,1bb2.00DG14.0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 = 2726.9N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 88.6 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 21.3mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 902.0mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 10779.0NLD= L A+ 0.51 = -111.5mmMD= FD LD = -1201862.0N.mm作FG = Fp = 68.6NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 53.0mmMG= FG LG = 3634.6N.mmMpFT = F-FD = -10759.0NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = -24.8mmMT= FT LT = 266286.0N.mm外压: Mp = FD (LD -