换热器换热器E0107

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 0.14MPa设计压力 0.11MPa设计温度 115设计温度 50壳程圆筒内径Di500 mm管箱圆筒内径Di500mm材料名称16MnDR材料名称16MnDR 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 0.11MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 500.00mm材料 16MnDR ( 板材 )试验温度许用应力 s 181.00MPa设计温度许用应力 st 181.00MPa试验温度下屈服点 ss 315.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.18mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 565.96Kg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 = 0.1600 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 283.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 6.21 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= = 4.66671MPa设计温度下计算应力 st = = 3.63MPastf 153.85MPa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 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 0.11MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 500.00mm曲面深度 hi 125.00mm材料 16MnDR (板材)设计温度许用应力 st 181.00MPa试验温度许用应力 s 181.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85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= 0.1600 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 283.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 6.16MPa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 = = 0.18mm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 24.74 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.70237MPa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 0.11MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 500.00mm材料 16MnDR ( 板材 )试验温度许用应力 s 181.00MPa设计温度许用应力 st 181.00MPa试验温度下屈服点 ss 315.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.18mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 565.96Kg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 = 0.1600 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 283.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 6.21 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= = 4.66671MPa设计温度下计算应力 st = = 3.63MPastf 153.85MPa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 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 0.11MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 500.00mm曲面深度 hi 125.00mm材料 16MnDR (板材)设计温度许用应力 st 181.00MPa试验温度许用应力 s 181.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85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= 0.1600 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 283.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 6.16MPa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 = = 0.18mm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 24.74 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.70237MPa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 0.14MPa设计温度 t 115.00 C内径 Di 500.00mm材料 16MnDR ( 板材 )试验温度许用应力 s 181.00MPa设计温度许用应力 st 180.70MPa试验温度下屈服点 ss 315.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.23mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 565.96Kg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 = 0.1800 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 283.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 6.98 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= = 4.65898MPa设计温度下计算应力 st = = 4.62MPastf 153.60MPa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, 37713.5计算方法: GB150.3-2011分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc0.14MPa设计温度115筒体材料名称16MnDR筒体材料类型板材筒体内直径 Di500mm筒体开孔处名义厚度n10mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t180.7MPa接管材料名称16Mn接管材料类型管材接管实际外伸长度300mm接管厚度负偏差 C1t 1.4mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t180.7MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 512.30mm接管中面直径d=do-et 366.90mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 7.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 10.10mm筒体计算厚度 =pD 0.20mm接管计算厚度t=pd 0.14mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 70.7mm接管补强最小长度lt 71.3mm开孔率=d/D 0.716接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.312参数 =d/(De)0.5 5.842等效薄膜应力集中系数Km 3.797等效总应力集中系数K 4.867等效薄膜应力S=KmpD 17.68MPa等效总应力S=KpD 22.67MPa2e2e等效薄膜应力许用值 397.54MPa等效总应力许用值 469.82MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 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: N2, 37713.5计算方法: GB150.3-2011分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc0.14MPa设计温度115筒体材料名称16MnDR筒体材料类型板材筒体内直径 Di500mm筒体开孔处名义厚度n10mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t180.7MPa接管材料名称16Mn接管材料类型管材接管实际外伸长度300mm接管厚度负偏差 C1t 1.4mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t180.7MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 512.30mm接管中面直径d=do-et 366.90mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 7.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 10.10mm筒体计算厚度 =pD 0.20mm接管计算厚度t=pd 0.14mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 70.7mm接管补强最小长度lt 71.3mm开孔率=d/D 0.716接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.312参数 =d/(De)0.5 5.842等效薄膜应力集中系数Km 3.797等效总应力集中系数K 4.867等效薄膜应力S=KmpD 17.68MPa等效总应力S=KpD 22.67MPa2e2e等效薄膜应力许用值 397.54MPa等效总应力许用值 469.82MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 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: N3, 32512.5计算方法: GB150.3-2011分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc0.14MPa设计温度115筒体材料名称16MnDR筒体材料类型板材筒体内直径 Di500mm筒体开孔处名义厚度n10mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t180.7MPa接管材料名称16Mn接管材料类型管材接管实际外伸长度300mm接管厚度负偏差 C1t 1.3mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t180.7MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 512.30mm接管中面直径d=do-et 315.80mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 7.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 9.20mm筒体计算厚度 =pD 0.20mm接管计算厚度t=pd 0.12mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 70.7mm接管补强最小长度lt 63.7mm开孔率=d/D 0.616接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.195参数 =d/(De)0.5 5.028等效薄膜应力集中系数Km 3.619等效总应力集中系数K 4.556等效薄膜应力S=KmpD 16.85MPa等效总应力S=KpD 21.22MPa2e2e等效薄膜应力许用值 397.54MPa等效总应力许用值 469.82MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 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: N4, 32512.5计算方法: GB150.3-2011分析法设 计 条 件简 图计算压力 pc0.14MPa设计温度115筒体材料名称16MnDR筒体材料类型板材筒体内直径 Di500mm筒体开孔处名义厚度n10mm筒体厚度负偏差 C10.3mm筒体腐蚀裕量 C22mm筒体材料许用应力t180.7MPa接管材料名称16Mn接管材料类型管材接管实际外伸长度300mm接管厚度负偏差 C1t 1.3mm接管腐蚀裕量C2t2mm接管材料许用应力t180.7MPa开 孔 补 强 计 算筒体中面直径D=Di+e+2Cs 512.30mm接管中面直径d=do-et 315.80mm筒体有效厚度e=n- C1 -C2 7.70mm接管有效厚度et =nt-C1t -C2t 9.20mm筒体计算厚度 =pD 0.20mm接管计算厚度t=pd 0.12mm2t2t筒体厚度校核结论 合格接管厚度校核结论 合格筒体补强最小长度l 70.7mm接管补强最小长度lt 63.7mm开孔率=d/D 0.616接管补强长度校核结论 合格参数et /e 1.195参数 =d/(De)0.5 5.028等效薄膜应力集中系数Km 3.619等效总应力集中系数K 4.556等效薄膜应力S=KmpD 16.85MPa等效总应力S=KpD 21.22MPa2e2e等效薄膜应力许用值 397.54MPa等效总应力许用值 469.82MPa等效薄膜应力校核结论 合格等效总应力校核结论 合格结论: 合格延长部分兼作法兰固定式管板 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 图设计压力 ps0.14MPa设计温度 Ts 115平均金属温度 ts60装配温度 to15壳材料名称16MnDR设计温度下许用应力st180.7Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 1.99e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.12e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 500mm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 Ef1.961e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.963e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )1.228e+04mm2管设计压力pt0.11MPa箱设计温度Tt50圆材料名称16MnDR筒设计温度下弹性模量 Eh2.01e+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)dh10mm管箱圆筒有效厚度dhe7.7mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.995e+05MPa材料名称S31608换管子平均温度 tt25设计温度下管子材料许用应力 stt116MPa设计温度下管子材料屈服应力sst173.2MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.881e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.946e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.641e-05mm/mm管管子外径 d19mm管子壁厚dt2mm注：管子根数 n300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 L4500mm管子有效长度(两管板内侧间距) L14370mm管束模数 Kt = Et na/LDi2854MPa管子回转半径 6.052mm热管子受压失稳当量长度 lcr3000mm系数Cr =146.4比值 lcr /i495.7管子稳定许用压应力 () 3.777MPa管管子稳定许用压应力 () MPa材料名称Q345R设计温度 tp115管设计温度下许用应力176.8MPa设计温度下弹性模量 Ep1.961e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 4mm管板输入厚度dn65mm管板计算厚度 d60.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad0mm2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 = 2.438管板和管子连接型式胀接，开槽管板和管子胀接(焊接)高度l50mm胀接许用拉脱应力 q4MPa焊接许用拉脱应力 qMPa管材料名称16MnDR管箱法兰厚度 100mm法兰外径 650mm箱基本法兰力矩 4.32e+07Nmm管程压力操作工况下法兰力 2.64e+06Nmm法兰宽度 75mm法比值0.0154比值0.2系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.003867旋转刚度 342.3MPa材料名称Q345R壳壳体法兰厚度60mm法兰外径 650mm体法兰宽度 75mm比值 0.0154法比值0.12系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.002024旋转刚度 92.49MPa法兰外径与内径之比 1.3壳体法兰应力系数Y (按 K 查表7-9) 7.546旋转刚度无量纲参数 0.02545膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) 0.1961系系数 3.183系数(按查图 29) 1.524换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 2.552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)4.217系数（带膨胀节时代替Q） 0.009939计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.05417法兰力矩折减系数 0.3196管板边缘力矩变化系数 1.695算法兰力矩变化系数 0.4581管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 21.113e+05mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 1.624e+05mm2数管板布管区当量直径 454.7mm系数 0.5668系系数 0.2879数系数 4.16计系数(带膨胀节时代替Q) 6.076算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.9094管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.2209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)0.0-0.00034 当量压力组合 0.140.14MPa 有效压力组合 0.5824-18.47MPa基本法兰力矩系数 1.333-0.04203 管板边缘力矩系数1.35-0.02518管板边缘剪力系数 4.297-0.08015管板总弯矩系数 3.458-0.1542系数仅用于 时1.7140.07647系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）4.1080.9526系数 0 ,=, 0, =; 6.4mm DG= D外 - 2bb06.4mm b= b0DG582.1片b0 6.4mm b=2.53 b8.94压紧面形状1