E307换热器13-SW6-2011 强度校核设计源文件E307

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重庆理工大学 “火麒麟”团队设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 1MPa设计压力 0.5MPa设计温度 100设计温度 60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)校核计算管箱法兰校核计算管板校核计算前端管箱筒体计算计算单位重庆理工大学 “火麒麟”团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.50MPa设计温度 t 60.00 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 = = 0.53mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 303.33Kg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 = 1.0000 (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 = = 26.47 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= = 7.13907MPa设计温度下计算应力 st = = 13.24MPastf 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 重庆理工大学 “火麒麟”团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.50MPa设计温度 t 60.00 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 = 1.25Pc= 1.0000 (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 = = 26.22MPa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 = = 0.53mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 7.70mm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 16.52 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 7.20713MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位重庆理工大学 “火麒麟”团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.50MPa设计温度 t 60.00 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 = = 0.53mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 303.33Kg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 = 1.0000 (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 = = 26.47 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= = 7.13907MPa设计温度下计算应力 st = = 13.24MPastf 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 重庆理工大学 “火麒麟”团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.50MPa设计温度 t 60.00 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 = 1.25Pc= 1.0000 (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 = = 26.22MPa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 = = 0.53mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 7.70mm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 16.52 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 7.20713MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位重庆理工大学 “火麒麟”团队计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 1.00MPa设计温度 t 100.00 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 = = 1.06mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 303.33Kg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 = 1.5000 (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 = = 39.71 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= = 7.13907MPa设计温度下计算应力 st = = 26.47MPastf 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,合格延长部分兼作法兰固定式管板 设计单位 重庆理工大学 “火麒麟”团队 设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps1MPa设计温度 Ts 100平均金属温度 ts74装配温度 to15壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st189Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.983e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.132e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 400mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds10mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse7.7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.97e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.257e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )9862mm2管设计压力pt0.5MPa箱设计温度Tt60圆材料名称Q345R筒设计温度下弹性模量 Eh1.94e+05MPa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)dh13mm管箱圆筒有效厚度dhe11mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.94e+05MPa材料名称20(GB9948)换管子平均温度 tt33设计温度下管子材料许用应力 stt147MPa设计温度下管子材料屈服应力sst220MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.97e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et2.004e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.1e-05mm/mm管管子外径 d19mm管子壁厚dt2mm注：管子根数 n146换热管中心距 S25mm换一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L3000mm管子有效长度(两管板内侧间距) L12950mm管束模数 Kt = Et na/LDi2648MPa管子回转半径 6.052mm热管子受压失稳当量长度 lcr1000mm系数Cr =132.9比值 lcr /i165.2管子稳定许用压应力 () 35.61MPa管管子稳定许用压应力 () MPa材料名称16Mn设计温度 tp100管设计温度下许用应力178MPa设计温度下弹性模量 Ep1.97e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4.5mm管板输入厚度dn25mm管板计算厚度 d18mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad6000mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管子加强系数 K = 5.031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 q73.5MPa管材料名称16Mn管箱法兰厚度 20mm法兰外径 580mm箱基本法兰力矩 4.837e+06Nmm管程压力操作工况下法兰力 3.581e+06Nmm法兰宽度 90mm法比值0.0275比值0.05系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.003404旋转刚度 60.97MPa材料名称16Mn壳壳体法兰厚度19mm法兰外径 580mm体法兰宽度 90mm比值 0.01925法比值0.0475系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.001492旋转刚度 29.83MPa法兰外径与内径之比 1.45壳体法兰应力系数Y (按 K 查表7-9) 5.395旋转刚度无量纲参数 0.008847膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) 0.4321系系数 9.747系数(按查图 29) 2.722换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 1.598数换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 管板第二弯矩系数(按K,Q或查图28(a)或(b)2.112系数（带膨胀节时代替Q） 0.009981计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.008024法兰力矩折减系数 0.5244管板边缘力矩变化系数 0.9865算法兰力矩变化系数 0.4827管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 28.427e+04mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 8.502e+04mm2数管板布管区当量直径 329mm系数 0.6706系系数 0.1851数系数 2.724计系数(带膨胀节时代替Q) 3.751算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8226管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.8927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)0.0-0.0004697 当量压力组合 11MPa 有效压力组合 2.724-14.69MPa基本法兰力矩系数 0.05268-0.009767 管板边缘力矩系数0.062527.957e-05管板边缘剪力系数 0.60940.0007755管板总弯矩系数 1.0680.4334系数仅用于 时0.25590.1038系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）0.30940.1477系数 0 ,=, 0, =; 0 ,=1.1750.1728管板径向应力系数带膨胀节Q为Q =0.030460.009462管板布管区周边处径向应力系数=-0.025440.01104管板布管区周边处剪切应力系数 = 0.025920.05476壳体法兰力矩系数 -0.03969-0.01287计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 47.31.5 267151.13 534 MPa管板布管区周边处径向应力 31.71.526766.363534 MPa管板布管区周边剪切应力-1.490.5 89-32.381.5 267MPa壳体法兰应力93.741.5 267312.73 534 MPa换热管轴向应力 5.25414735.6164.563 44135.61MPa壳 程圆筒轴向应力 4.709189-29.74567MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =3.134q73.538.513q焊接q胀接220.5MPa计算结果管板名义厚度25mm管板校核通过换热管内压计算计算单位重庆理工大学 “火麒麟”团队计算条件换热管简图计算压力 Pc 0.50MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 15.00mm材料 20(GB9948) ( 管材 )试验温度许用应力 s 152.00MPa设计温度许用应力 st 147.00MPa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 = = 0.03mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度 dn = 2.00mm重量 2.52Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 34.58823MPa设计温度下计算应力 st = = 2.12MPastf 147.00MPa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重庆理工大学 “火麒麟”团队计算条件换热管简图计算压力 Pc -1.00MPa设计温度 t 100.00 C内径 Di 15.00mm材料名称 20(GB9948) (管材)试验温度许用应力 s 152.00MPa设计温度许用应力 st 147.00MPa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 = 0.27mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度 dn = 2.00mm外压计算长度 L L= 3000.00mm外径 Do Do= Di+2dn = 19.00mmL/Do 3.85Do/de 9.50A 值 A= 0.0138925B 值 B=