换热器的SW6换热器

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 0.35MPa设计压力 0.35MPa设计温度 120设计温度 40壳程圆筒内径Di400 mm管箱圆筒内径Di400mm材料名称Q245R材料名称Q245R 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 0.35MPa设计温度 t 40.00 C内径 Di 400.00mm材料 Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 s 148.00MPa设计温度许用应力 st 147.75MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.47mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 26.56Kg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 = 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 53.82 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= = 3.43180MPa设计温度下计算应力 st = = 15.07MPastf 147.75MPa校核条件stf st结论 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 0.35MPa设计温度 t 40.00 C内径 Di 400.00mm曲面深度 hi 100.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 147.75MPa试验温度许用应力 s 148.00MPa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 = 1.25p= 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 53.50MPa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 = = 0.47mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 4.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 13.07 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 3.45185MPa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 0.35MPa设计温度 t 40.00 C内径 Di 400.00mm材料 Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 s 148.00MPa设计温度许用应力 st 147.75MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.47mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 4.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 26.56Kg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 = 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 53.82 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= = 3.43180MPa设计温度下计算应力 st = = 15.07MPastf 147.75MPa校核条件stf st结论 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 0.35MPa设计温度 t 40.00 C内径 Di 400.00mm曲面深度 hi 100.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 147.75MPa试验温度许用应力 s 148.00MPa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 = 1.25p= 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 53.50MPa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 = = 0.47mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 4.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 8.00mm结论 满足最小厚度要求重量 13.07 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 3.45185MPa结论 合格内压圆筒校核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 0.35MPa设计温度 t 120.00 C内径 Di 400.00mm材料 Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 s 148.00MPa设计温度许用应力 st 137.20MPa试验温度下屈服点 ss 235.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.51mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 16.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 621.45Kg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 = 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 211.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 15.60 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= = 10.99707MPa设计温度下计算应力 st = = 4.37MPastf 137.20MPa校核条件stf st结论 合格不带法兰固定式管板计算(b) 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Ps0.35MPa设计温度 t120平均金属温度 188.7装配温度 20材料名称Q245R设计温度下许用应力137.2MPa平均金属温度下弹性模量1.917e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.217e-05mm/mm壳程圆筒内径 400mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 20mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 16.7mm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 ) 2.186e+04mm2管箱圆筒设计压力0.35MPa设计温度 40材料名称Q245R设计温度下弹性模量2e+05MPa管箱圆筒名义厚度8mm管箱圆筒有效厚度4.7mm换热管材料名称16Mn管子平均温度 t30设计温度下管子材料许用应力 180.6MPa设计温度下管子材料屈服应力 282MPa设计温度下管子材料弹性模量 1.958e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 2.005e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.098e-05mm/mm管子外径 d25mm管子壁厚2.5mm管子根数 n94换热管中心 S32mm一根管子金属横截面积176.7mm2换热管长度 L1 3000mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L 2936mm换热管管束模数 =2836MPa管子回转半径 8.004mm管子受压失稳当量长度 1mm系数 Cr =117.1比值 0.1249管子稳定许用压应力 () MPa管子稳定许用压应力 () 180.6MPa管板材料名称Q245R设计温度 120设计温度下许用应力 137.2MPa设计温度下弹性模量 1.958e+05MPa管板腐蚀裕量 6mm管板输入厚度 32mm管板计算厚度 23.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad20mm2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 =4.173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 l25mm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 0mm比值 0.01175比值 0管箱圆筒壳常数 0.041931/mm系数0.007111系数0.0002392管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数 3.986MPa注：壳体法兰材料名称Q245R壳体法兰厚度0mm管板延长部分凸缘外直径 Df 0mm管板延长部分凸缘宽度 0mm比值 0.04175比值 0壳程圆筒壳常数0.022241/mm系数0.02527系数0.005692壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数90.92MPa系数计算旋转刚度( c型结构 0) 94.9MPa旋转刚度无量纲参数 0.02628膨胀节波峰处内直径 420mm系数0.1025膨胀节总体轴向刚度 100N/mm管板第一弯矩系数 (按,查图 7-12) 0.5105系数 4.658系数 (按,查图 7-13) 2.126换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 0.7948换热管束与壳体刚度之比 1.134e+04管板第二弯矩系数(按K,查图7-14(a)或(b) 5268管板参数管板开孔后面积A- 0.25 n7.952e+04mm2管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管) 8.338e+04mm2管板布管区当量直径 325.8mm系数计算系数 0.6328系数 0.2089系数 -916.6系数 1.793e+04管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8146管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 0.7739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 g =at(t-t)-as(t-t) 0.0-0.001943 当量压力组合 0.350.35MPa 有效压力组合 （直管） （波纹管） -320.8-402.2MPa边界效应压力组合 0.0088440.008844MPa边界效应压力组合系数 -4.356e-05-3.475e-05 管板边缘力矩系数 -4.356e-05-3.475e-05管板边缘剪力系数 -0.0002029-0.0001619管板总弯矩系数 -0.5585-0.3422管板布管区周边径向弯矩系数系数-0.9173-0.7318管板布管区最大径向弯矩系数系数-0.9121-0.7339管板径向弯矩系数-0.9121-0.7339系数-0.6561-0.5279管板径向应力系数=-1.445e-05-1.163e-05管板布管区周边处剪切应力系数 = 2.203e-052.203e-05计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 2.0891.5 =205.82.1083=411.6 MPa管板布管区周边剪切应力 -0.15370.5 =68.6-0.19271.5 =205.8MPa换热管轴向应力 2.275=180.6=180.62.3483=541.8=216.7MPa壳体轴向应力 -0.1028137.2-0.1289=411.6MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =0.2047q =40.21133q焊接q胀接4MPa仅有管程压力Pt作用下的危险组合工况 (Ps = 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)0.0-0.001943 当量压力组合-0.4231-0.4231MPa 有效压力组合 （直管） （波纹管） -6275 -6356MPa边界效应压力组合 -0.003442-0.003442MPa边界效应压力组合系数 8.669e-078.558e-07管板边缘力矩系数 8.669e-078.558e-07管板边缘剪力系数 4.038e-063.986e-06管板总弯矩系数 0.53180.5315管板布管区周边径向弯矩系数系数0.21270.2126管板布管区最大径向弯矩系数系数-0.2247-0.2247管板径向弯矩系数-0.2247-0.2247系数-0.1616-0.1617管板径向应力系数 =-3.561e-06-3.562e-06管板布管区周边处剪切应力系数 2.203e-052.203e-05计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 10.071.5 =205.810.23 =411.6 MPa管板布管区周边剪切应力-3.0070.5 =68.6-3.0461.5 =205.8MPa换热管轴向应力 3.482=180.6=180.63.5553 =541.8=216.7MPa壳程圆筒轴向应力 0.0002083=137.2-0.02587=411.6MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =0.3134q =40.323q焊接q胀接4MPa考虑壳程和管程压力同时作用下的危险组合工况 不计温差应力计温差应力 换热管与壳体热膨胀变形差 =(t-t)-(t-t)0.0-0.001943 当量压力组合-0.07311-0.07311MPa 有效压力组合 （直管） （波纹管） -6596-6677MPa边界效应压力组合 0.0054020.005402MPa边界效应压力组合系数 -1.294e-06-1.278e-06管板边缘力矩系数 -1.294e-06-1.278e-06管板边缘剪力系数 -6.028e-06-5.954e-06管板总弯矩系数 0.47880.4792管板布管区周边径向弯矩系数系数0.19150.1917管板布管区最大径向弯矩系数系数-0.24-0.2398管板径向弯矩系数-0.24-0.2398系数-0.1726-0.1725管板径向应力系数=-3.803e-06-3.801e-06管板布管区周边处剪切应力系数=2.203e-052.203e-05计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 11.31.5 =205.811.443 =411.6 MPa管板布管区周边剪切应力 -3.1610.5 =68.6-3.21.5 =205.8MPa换热管轴向应力 5.757=180.6=180.65.833 =541.8=216.7MPa壳程圆筒轴向应力 -0.1026137.2-0.1287411.6MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =0.5182q40.52473q焊接q胀接4MPa计算结果管板名义厚度32mm管板校核通过直管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 0.35MPa设计温度 t 120.00 C外径 Do 25.00mm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 180.60MPa钢板负偏差 C1 0.25mm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= 2.25mm名义厚度 dn = 2.50mm重量 4.16Kg压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 35.72308MPa设计温度下计算应力 st = = 1.77MPastf 180.60MPa校核条件stf st结论 直管换热管内压计算合格直管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 -0.35MPa设计温度 t 120