E105换热器8-SW6-2011 强度校核设计源文件E105

过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 1 固定管板换热器设计计算固定管板换热器设计计算 计算单位 重庆三峡学院“今烯何烯”团队重庆三峡学院“今烯何烯”团队 设设 计计 计计 算算 条条 件件 壳 程 管 程 设计压力 ps 0.3447380.344738 MPa 设计压力 pt 0.5515810.551581 MPa 设计温度 ts 98.8998.89 C 设计温度 tt 98.8998.89 C 壳程圆筒 内径Di 609.6609.6 mm 管箱圆筒内径 Di 609.6609.6 mm 材料名称 Q345RQ345R 材料名称 Q345RQ345R 简 图 计计 算算 内内 容容 壳程圆筒校核计算壳程圆筒校核计算 前端管箱圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算 前端管箱封头前端管箱封头( (平盖平盖) )校核计算校核计算 后端管箱圆筒校核计算后端管箱圆筒校核计算 后端管箱封头后端管箱封头( (平盖平盖) )校核计算校核计算 管箱法兰校核计算管箱法兰校核计算 管板校核计算管板校核计算 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 2 前端管箱筒体计算前端管箱筒体计算 计算单位 重庆三峡学院“今烯何烯”团队重庆三峡学院“今烯何烯”团队 计算所依据的标准 GB 150.3GB 150.3- -2011 2011 计算条件 筒体简图 计算压力 pc 0.550.55 MPa 设计温度 t 98.8998.89 C 内径 Di 609.60609.60 mm 材料 Q345R Q345R ( 板材板材 ) 试验温度许用应力 189.00189.00 MPa 设计温度许用应力 t 189.00189.00 MPa 试验温度下屈服点 s 345.00345.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.300.30 mm 腐蚀裕量 C2 2.002.00 mm 焊接接头系数 0.850.85 厚度及重量计算 计算厚度 = c t ic 2P Dp = 1.05= 1.05 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 7.707.70 mm 名义厚度 n = 10.0010.00 mm 重量 372.58372.58 Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验液压试验 试验压力值 pT = 1.25p t = 1.0000 1.0000 (或由用户输入) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 310.50310.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = pD Tie e .() . 2 = 47.1647.16 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 pw= 2 e t ie ()D = 4.007794.00779 MPa 设计温度下计算应力 t = e eic 2 )( Dp = 22.1122.11 MPa t 160.65160.65 MPa 校核条件 t t 结论 筒体名义厚度大于或等于筒体名义厚度大于或等于 GB151GB151 中规定的最小厚度中规定的最小厚度 7.00mm,7.00mm,合格合格 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 3 前端管箱封头计算前端管箱封头计算 计算单位 重庆三峡学院“今烯何烯”团队重庆三峡学院“今烯何烯”团队 计算所依据的标准 GB 150.3GB 150.3- -2011 2011 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 pc 0.550.55 MPa 设计温度 t 98.8998.89 C 内径 Di 609.60609.60 mm 曲面深度 hi 152.00152.00 mm 材料 Q345R (Q345R (板材板材) ) 设计温度许用应力 t 189.00189.00 MPa 试验温度许用应力 189.00189.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.300.30 mm 腐蚀裕量 C2 2.002.00 mm 焊接接头系数 1.001.00 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验液压试验 试验压力值 pT = 1.25p t = 1.0000 1.0000 (或由用户输入) MPa 压力试验允许通过的应力t T 0.90 s = 310.50310.50 MPa 试验压力下封头的应力 T = .2 )5 . 0.( eh ehiT KDp = 39.9739.97 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格合格 厚度及重量计算 形状系数 K = 2 i i 2 2 6 1 h D = 1.0035 1.0035 计算厚度 h = c t ic 5 . 02p DKp = 0.89= 0.89 mm 有效厚度 eh =nh - C1- C2= 7.707.70 mm 最小厚度 min = 3.003.00 mm 名义厚度 nh = 10.0010.00 mm 结论 满足最小厚度要求满足最小厚度要求 重量 35.6035.60 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 pw= ehi eh t 5 . 0 2 KD = 4.728134.72813 MPa 结论 合格合格 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 4 后端管箱筒体计算后端管箱筒体计算 计算单位 重庆三峡学院“今烯何烯”团队重庆三峡学院“今烯何烯”团队 计算所依据的标准 GB 150.3GB 150.3- -2011 2011 计算条件 筒体简图 计算压力 pc 0.550.55 MPa 设计温度 t 98.8998.89 C 内径 Di 609.60609.60 mm 材料 Q345R Q345R ( 板材板材 ) 试验温度许用应力 189.00189.00 MPa 设计温度许用应力 t 189.00189.00 MPa 试验温度下屈服点 s 345.00345.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.300.30 mm 腐蚀裕量 C2 2.002.00 mm 焊接接头系数 0.850.85 厚度及重量计算 计算厚度 = c t ic 2P Dp = 1.05= 1.05 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 7.707.70 mm 名义厚度 n = 10.0010.00 mm 重量 372.58372.58 Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验液压试验 试验压力值 pT = 1.25p t = 1.0000 1.0000 (或由用户输入) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 310.50310.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = pD Tie e .() . 2 = 47.1647.16 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 pw= 2 e t ie ()D = 4.007794.00779 MPa 设计温度下计算应力 t = e eic 2 )( Dp = 22.1122.11 MPa t 160.65160.65 MPa 校核条件 t t 结论 筒体名义厚度大于或等于筒体名义厚度大于或等于 GB151GB151 中规定的最小厚度中规定的最小厚度 7.00mm,7.00mm,合格合格 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 5 后端管箱封头计算后端管箱封头计算 计算单位 重庆三峡学院“今烯何烯”团队重庆三峡学院“今烯何烯”团队 计算所依据的标准 GB 150.3GB 150.3- -2011 2011 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 pc 0.550.55 MPa 设计温度 t 98.8998.89 C 内径 Di 609.60609.60 mm 曲面深度 hi 152.00152.00 mm 材料 Q345R (Q345R (板材板材) ) 设计温度许用应力 t 189.00189.00 MPa 试验温度许用应力 189.00189.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.300.30 mm 腐蚀裕量 C2 2.002.00 mm 焊接接头系数 1.001.00 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验液压试验 试验压力值 pT = 1.25p t = 1.0000 1.0000 (或由用户输入) MPa 压力试验允许通过的应力t T 0.90 s = 310.50310.50 MPa 试验压力下封头的应力 T = .2 )5 . 0.( eh ehiT KDp = 39.9739.97 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格合格 厚度及重量计算 形状系数 K = 2 i i 2 2 6 1 h D = 1.0035 1.0035 计算厚度 h = c t ic 5 . 02p DKp = 0.89= 0.89 mm 有效厚度 eh =nh - C1- C2= 7.707.70 mm 最小厚度 min = 3.003.00 mm 名义厚度 nh = 10.0010.00 mm 结论 满足最小厚度要求满足最小厚度要求 重量 35.6035.60 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 pw= ehi eh t 5 . 0 2 KD = 4.728134.72813 MPa 结论 合格合格 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 6 内压圆筒校核内压圆筒校核 计算单位 重庆三峡学院“今烯何烯”团队重庆三峡学院“今烯何烯”团队 计算所依据的标准 GB 150.3GB 150.3- -2011 2011 计算条件 筒体简图 计算压力 pc 0.340.34 MPa 设计温度 t 98.8998.89 C 内径 Di 609.60609.60 mm 材料 Q345R Q345R ( 板材板材 ) 试验温度许用应力 189.00189.00 MPa 设计温度许用应力 t 189.00189.00 MPa 试验温度下屈服点 s 345.00345.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.300.30 mm 腐蚀裕量 C2 2.002.00 mm 焊接接头系数 0.850.85 厚度及重量计算 计算厚度 = c t ic 2P Dp = 0.65= 0.65 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 7.707.70 mm 名义厚度 n = 10.0010.00 mm 重量 372.58372.58 Kg 压力试验时应力校核 压力试验类型 液压试验液压试验 试验压力值 pT = 1.25p t = 1.0000 1.0000 (或由用户输入) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 310.50310.50 MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = pD Tie e .() . 2 = 47.1647.16 MPa 校核条件 T T 校核结果 合格合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 pw= 2 e t ie ()D = 4.007794.00779 MPa 设计温度下计算应力 t = e eic 2 )( Dp = 13.8213.82 MPa t 160.65160.65 MPa 校核条件 t t 结论 合格合格 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 7 延长部分兼作法兰固定式管板延长部分兼作法兰固定式管板 设计单位 重庆三峡学院“今烯何烯”团队重庆三峡学院“今烯何烯”团队 设 计 计 算 条 件 简 图 设计压力 ps 0.34470.3447 MPa 设计温度 Ts 98.8998.89 C 平均金属温度 ts 53.853.8 C 装配温度 to 1515 C 壳 材料名称 Q345RQ345R 设计温度下许用应力 t 189189 Mpa 程 平均金属温度下弹性模量 Es 1.993e+01.993e+0 5 5 Mpa 平均金属温度下热膨胀系数s 1.115e1.115e- -0 0 5 5 mm/mm C 圆 壳程圆筒内径 Di 609.6609.6 mm 壳 程 圆 筒 名义厚 度 s 1010 mm 壳 程 圆 筒 有效厚 度 se 7.77.7 mm 筒 壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef 1.971e+051.971e+05 MPa 壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 Di 2 2.919e+052.919e+05 mm 2 壳程圆筒金属横截面积 As=s ( Di+s ) 1.493e+041.493e+04 mm 2 管 设计压力pt 0.55160.5516 MPa 箱 设计温度Tt 98.8998.89 C 圆 材料名称 Q345RQ345R 筒 设计温度下弹性模量 Eh 1.971e+051.971e+05 MPa 管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)h 1313 mm 管箱圆筒有效厚度he 1111 mm 管箱法兰设计温度下弹性模量 Et ” 1.971e+051.971e+05 MPa 材料名称 20(GB9948)20(GB9948) 换 管子平均温度 tt 42.5542.55 C 设计温度下管子材料许用应力 t t 147.1147.1 MPa 设计温度下管子材料屈服应力s t 220.3220.3 MPa 热 设计温度下管子材料弹性模量 Et t 1.971e+051.971e+05 MPa 平均金属温度下管子材料弹性模量 Et 1.999e+051.999e+05 MPa 平均金属温度下管子材料热膨胀系数t 1.107e1.107e- -0505 mm/mm C 管 管子外径 d 1919 mm 管子壁厚t 2.112.11 mm 注： 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 8 管子根数 n 368368 换热管中心距 S 23.8123.81 mm 换 一根管子金属横截面积ad tt () 112112 mm 2 换热管长度 L 24382438 mm 管子有效长度(两管板内侧间距) L1 22182218 mm 管束模数 Kt = Et na/LDi 60896089 MPa 管子回转半径 2 t 2 )2(25. 0ddi 6.0186.018 mm 热 管子受压失稳当量长度 lcr 800800 mm 系数Cr = t s t t E/2 132.9132.9 比值 lcr /i 132.9132.9 管子稳定许用压应力 ( i l C cr r ) 2 2 )(2 il E cr t cr 55.0355.03 MPa 管 管子稳定许用压应力 (C l i cr r ) r cr t s cr C il 2 1 2 MPa 材料名称 16Mn16Mn 设计温度 tp 98.8998.89 C 管 设计温度下许用应力 r t 174174 MPa 设计温度下弹性模量 Ep 1.971e+051.971e+05 MPa 管板腐蚀裕量 C2 4.54.5 mm 管板输入厚度n 110110 mm 管板计算厚度 103103 mm 隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad 0 0 mm 2 板 管板强度削弱系数 0.40.4 管板刚度削弱系数 0.40.4 管子加强系数 K D E na E L 2 1318 ./ i tp K = 2.2972.297 管板和管子连接型式 胀接，开槽胀接，开槽 管板和管子胀接(焊接)高度 l 5050 mm 胀接许用拉脱应力 q 4 4 MPa 焊接许用拉脱应力 q MPa 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 9 管 材料名称 16Mn16Mn 管箱法兰厚度 f 168168 mm 法兰外径 Df 760760 mm 箱 基本法兰力矩 Mm 1.184e+071.184e+07 Nmm 管程压力操作工况下法兰力Mp 5.392e+065.392e+06 Nmm 法兰宽度 2/)( iff DDb 75.275.2 mm 法 比值h i / D 0.018040.01804 比值f i / D 0.27560.2756 系数C(按h/Di ,f”/Di , 查图 25) 0.000.00 兰 系数”(按h/Di ,f”/Di ,查图 26) 0.0081670.008167 旋转刚度 22 12 1 h 3 i f fi f f f E DbD bE K 738738 MPa 材料名称 16Mn16Mn 壳 壳体法兰厚度f 104104 mm 法兰外径 Df 760760 mm 体 法兰宽度 2/ )( ffi DDb 75.275.2 mm 比值 s i / D 0.012630.01263 法 比值f i / D 0.17060.1706 系数C , 按h/Di ,f”/Di , 查图 25 0.000.00 兰 系数 , 按h/Di ,f” /Di , 查图 26 0.0021680.002168 旋转刚度 22 12 1 s 3 i fi f E DbD bE K ff f 179.3179.3 MPa 法兰外径与内径之比 KDD fi 1.2471.247 壳体法兰应力系数Y (按 K 查表 7-9) 8.9328.932 旋转刚度无量纲参数 t f f K K K 4 0.023120.02312 膨胀节总体轴向刚度 2 2 2 E li t cr () 0 0 N/mm 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 10 管板第一弯矩系数(按K,Kf 查图 27) m1 0.14540.1454 系 系数 m K K 1 f 2.8042.804 系数(按KtKf 查图 29) G2 1.4491.449 换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 Q E na E A t ss 2.7672.767 数 换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 LKAE LKAEnaE Qex exss exsst )( 管板第二弯矩系数(按K,Q或Qex查图 28(a)或(b)m2 5.0335.033 系数（带膨胀节时Qex代替 Q） )(2 2 1 1 GQK m M 0.0076880.007688 计 系数 (按K,Q或Qex 查图 30) G3 0.067880.06788 法兰力矩折减系数 KKG () ff 3 0.25410.2541 管板边缘力矩变化系数 1 ff KK M 2.0122.012 算 法兰力矩变化系数 ff fKKMM 0.48880.4888 管 管板开孔后面积 Al = A - 0.25 nd 2 1.875e+051.875e+05 mm 2 板 参 管板布管区面积 (三角形布管) AnSA td 0866 2 . (正方形布管 ) AnSA td 2 1.807e+051.807e+05 mm 2 数 管板布管区当量直径 /4 tt AD 479.7479.7 mm 系数 AA l / 0.64250.6425 系 系数 naA/ l 0.21970.2197 数 系数 s 04061.() /Q 3.9183.918 计 系数(带膨胀节时Qex代替 Q) / )6 . 0()1 (4 . 0 t Q 5.7285.728 算 管板布管区当量直径与壳体内径之比 t ti DD/ 0.78690.7869 管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-t) 0.48950.4895 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 11 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(tt-t0)-s(ts-t0) 0.00.0 - -0.00012780.0001278 当量压力组合 PP cs 0.34470.3447 0.34470.3447 MPa 有效压力组合 tssa EPP 1.3511.351 - -4.2614.261 MPa 基本法兰力矩系数 M M D P m m ia 4 3 0.076690.07669 - -0.024310.02431 管板边缘力矩系数 1 )(MMMM m 0.092160.09216 - -0.0088370.008837 管板边缘剪力系数 M 0.25840.2584 - -0.024780.02478 管板总弯矩系数 m mm 12 1 1.1491.149 0.021270.02127 系数G e1 仅用于 m 0时KmGe3 1 0.61460.6146 0.011380.01138 系数G i 1 当 m 0时,按 K 和 m 查图 31(a)实线 当 m 0时,按 K 和 m 查图 31（b） 1.1341.134 0.86270.8627 系数G1 m 0 ,G1=max(,)GG ei11 , m0, G1=),(max 11ie GG; m 6.4mm b=2.53 0 b 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Wa Wa= bDG y = 16810.416810.4 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp Wp = Fp + F = 67376.067376.0 N 所需螺栓总截面积 Am Am = max (Ap ,Aa ) = 355.9355.9 mm 2 实际使用螺栓总截面积 Ab Ab = 2 1 4 dn = 10791.610791.6 mm 2 力 矩 计 算 操 FD = 0.785 i 2 Dpc = 171854.2171854.2 N LD= L A+ 0.51 = 26.026.0 mm MD= FD LD = 4468208.54468208.5 N .mm 作 FG = Fp = 2780.32780.3 N LG= 0.5 ( Db - DG ) = 156.9156.9 mm MG= FG LG = 436306.3436306.3 N .mm Mp FT = F-FD = - -107292.5107292.5 N LT=0.5(LA + 1 + LG ) = 96.096.0 mm MT= FT LT = - -10296259.010296259.0 N .mm 外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 5391744.55391744.5 N .mm 预紧 Ma W = 1181635.81181635.8 N LG = 156.9156.9 mm Ma=W LG = 185432560.0185432560.0 N .mm 计算力矩 Mo= Mp 与Maf t/ f中大者 Mo = 185432560.0185432560.0 N.mm 过过 程程 设设 备备 强强 度度 计计 算算 书书 SW6SW6- -20112011 全全 国国 化化 工工 设设 备备 设设 计计 技技 术术 中中 心心 站站 18 螺 栓 间 距 校 核 实际间距 n D L b = 110.0 110.0