换热器E0101强度校核

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 0.33MPa设计压力 0.33MPa设计温度 325设计温度 375壳程圆筒内径Di1200 mm管箱圆筒内径Di1200mm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)校核计算开孔补强设计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 0.33MPa设计温度 t 375.00 C内径 Di 1200.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 129.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa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 = = 1.54mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 1805.17Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值pT = 1.10p = 0.3800 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 13.07 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= = 3.75019MPa设计温度下计算应力 st = = 11.35MPastf 129.00MPa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11.00mm,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 0.69MPa设计温度 t 375.00 C内径 Di 1200.00mm曲面深度 hi 300.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 129.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa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气压试验试验压力值 pT = 1.10p= 0.3800 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 12.98MPa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 = = 3.21mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 17.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 20.00mm结论 满足最小厚度要求重量 276.83 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 3.77764MPa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 0.33MPa设计温度 t 375.00 C内径 Di 1200.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 129.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa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 = = 1.54mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 1805.17Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值pT = 1.10p = 0.3800 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 13.07 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= = 3.75019MPa设计温度下计算应力 st = = 11.35MPastf 129.00MPa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11.00mm,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 0.69MPa设计温度 t 375.00 C内径 Di 1200.00mm曲面深度 hi 300.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 129.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa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气压试验试验压力值 pT = 1.10p= 0.3800 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下封头的应力sT = = 12.98MPa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 = = 3.21mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 17.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 20.00mm结论 满足最小厚度要求重量 276.83 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 3.77764MPa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 0.69MPa设计温度 t 325.00 C内径 Di 1200.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 138.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa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 = = 3.01mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 1805.17Kg压力试验时应力校核压力试验类型 气压试验试验压力值pT = 1.10p = 0.3800 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.80 ss = 260.00MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 13.07 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= = 4.01183MPa设计温度下计算应力 st = = 23.73MPastf 138.00MPa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11.00mm,合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N1, 8010计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.69MPa设计温度0壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di1200mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力tMPa接管轴线与筒体表面法线的夹角() 0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角() 接管实际外伸长度 40mm接管连接型式 接管实际内伸长度 40mm接管材料 16Mn接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 Q345R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm补强圈外径 50mm补强圈厚度 10mm接管厚度负偏差 C1t mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t MPa补强圈许用应力t MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 66mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 mm接管计算厚度t mm补强圈强度削弱系数 frr 接管材料强度削弱系数 fr 开孔补强计算直径 d 66mm补强区有效宽度 B mm接管有效外伸长度 h1 mm接管有效内伸长度 h2 mm开孔削弱所需的补强面积A mm2壳体多余金属面积 A1 mm2接管多余金属面积 A2 mm2补强区内的焊缝面积 A3 mm2A1+A2+A3= mm2 补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 根据GB150第6.1.3节的规定,本开孔可不另行补强。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Ps0.33MPa设计温度 t325平均金属温度 235装配温度 15材料名称Q345R设计温度下许用应力138MPa平均金属温度下弹性模量1.889e+05MPa平均金属温度下热膨胀系数1.247e-05mm/mm壳程圆筒内径 (2R)1200mm壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 20mm壳 程 圆 筒 有 效 厚 度 18mm壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.131e+06mm 2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( DI+dn ) 6.888e+04mm 2管箱圆筒设计压力0.33MPa材料名称: Q345R设计温度 375设计温度下许用应力129MPa设计温度下弹性模量1.74e+05MPa箱圆筒名义厚度20mm管箱圆筒有效厚度18mm换热管材料名称: 16Mn管子平均温度 t315管子外径 d19管子壁厚2mm管子根数 n1500换热管中心 S25mm设计温度下管子材料许用应力126.5MPa设计温度下管子材料屈服应力190MPa设计温度下管子材料弹性模量1.74e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量1.815e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数1.3e-05mm /mm一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L03000mm换热管有效长度(两管板内侧间距) L2968mm换热管管子回转半径 6.052Mm管子受压失稳当量长度 1800Mm系数 Cr =134.5比值 297.4管子稳定许用压应力 () = 9.706MPa管子稳定许用压应力 () =MPa管板和系数材料名称: Q345R设计温度 375设计温度下许用应力 134MPa设计温度下弹性模量 1.74e+05MPa管板腐蚀裕量 4Mm管板输入厚度 16Mm管板计算厚度 9.7Mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad5505mm2管板布管面积(三角形),(正方形) 8.174e+05mm2管板布管区当量直径 1020mm管板开孔后面积- 0.25 n3.921e+05mm2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)1.454e+07Nmm管子加强系数 , K =22.98管束弹性基础系数23.97N/ mm3管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8501管板周边不布管区无量纲宽度 k=K 3.735系数 0.4797系数 0.4086管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度 3mm胀接许用拉脱应力q焊接许用拉脱应力q63.25MPa膨胀节总体轴向刚度 N/mm注：管箱圆筒抗弯刚度(管箱圆筒材料波桑比=0.3)9.293e+07Nmm管箱圆筒常数0.012371/mm壳程圆筒抗弯刚度(壳程圆筒材料波桑比=0.3)1.009e+08Nmm壳程圆筒常数0.012371/mm换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比2.235换热管束与带膨胀节壳体刚度之比2.235系数 3.731系数 6.474换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵0.0002690.001265-0.0002681-0.00130.0002780.024490.0012650.009634-0.0013-0.0058220.0013490.1188-0.0002681-0.00130.00026890.001268-0.000278-0.02449-0.0013-0.0058220.0012680.00941-0.001349-0.11870.0002780.001349-0.000278-0.0013490.00030170.02560.024490.1188-0.02449-0.11870.02562.258换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项+热+热+热00.03224-00.02970-0.01811换热器各部件边沿内力热+热+热57013.88501.612.6415.71-0.994换热器各部件最大应力(MPa)热+热+热管板径向应力许用值10.14201402201402201402管板剪切应力许用值0.3014672016720167201中部换热管应力许用值压许用值-0.33126.5126.5126.5126.5126.5126.59.7069.7069.7069.7069.7069.706周边换热管应力许用值压许用值0.2515126.5379.5126.5379.5126.5379.59.7069.7069.7069.7069.7069.706换热管拉脱应力许用值0.207363.25189.863.25189.863.25189.8壳体轴向应力许用值5.445138414138414138414壳体端部总应力许用值14.73201402201402201402管箱轴向应力许用值5.5129387129387129387管箱端部总应力许用值16.06193.5387193.5387193.5387结论管板名义厚度16mm管板应力满足要求管板与换热管形式: 焊接管板与换热管连接拉脱应力满足要求焊或胀接高度l=3mm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 0.33MPa设计温度 t 375.00 C外径 Do 19.00mm材料 16Mn ( 管