换热器8-SW6-2011强度校核设计源文件E0309校核

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN工程名：PROJECT设备位号：ITEM设备名称：EQUIPMENT图 号：DWG NO。设计单位：中航一集团航空动力控制系统研究所DESIGNER设 计Designed by日期Date校 核Checked by日期Date审 核Verified by日期Date批 准Approved by日期Date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 2.2MPa设计压力 0.45MPa设计温度 7设计温度 50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 0.45MPa设计温度 t 50.00 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 3.18mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.48mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.02mm名义厚度 dn = 9.50mm重量 219.12Kg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 = 2.5000 (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 = = 84.31 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= = 5.60455MPa设计温度下计算应力 st = = 15.18MPastf 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8.18mm,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 0.45MPa设计温度 t 50.00 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 3.18mm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= 2.5000 (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 = = 83.68MPa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 = = 0.48mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 6.02mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 9.50mm结论 满足最小厚度要求重量 18.05 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 5.64641MPa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 0.45MPa设计温度 t 50.00 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 3.18mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.48mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.02mm名义厚度 dn = 9.50mm重量 219.12Kg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 = 2.5000 (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 = = 84.31 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= = 5.60455MPa设计温度下计算应力 st = = 15.18MPastf 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8.18mm,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 0.45MPa设计温度 t 50.00 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 3.18mm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= 2.5000 (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 = = 83.68MPa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 = = 0.48mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 6.02mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 9.50mm结论 满足最小厚度要求重量 18.05 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 5.64641MPa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 2.20MPa设计温度 t 7.00 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 3.18mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.34mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.02mm名义厚度 dn = 9.50mm重量 219.12Kg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 = 2.5000 (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 = = 84.31 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= = 5.60455MPa设计温度下计算应力 st = = 74.19MPastf 189.00MPa校核条件stf st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 ps2.2MPa设计温度 Ts 7平均金属温度 ts0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 2.023e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.076e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 400mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds9.5mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse6.02mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef2.019e+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 )7679mm2管设计压力pt0.45MPa箱设计温度Tt50圆材料名称Q345R筒设计温度下弹性模量 Eh1.995e+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)dh71mm管箱圆筒有效厚度dhe67.82mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.995e+05MPa材料名称S22053换管子平均温度 tt0设计温度下管子材料许用应力 stt243MPa设计温度下管子材料屈服应力sst462.5MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.978e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et2e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.31e-05mm/mm管管子外径 d19mm管子壁厚dt2mm注：管子根数 n186换热管中心距 S20mm换一根管子金属横截面积106.8mm2换热管长度 L1500mm管子有效长度(两管板内侧间距) L11400mm管束模数 Kt = Et na/LDi7096MPa管子回转半径 6.052mm热管子受压失稳当量长度 lcr1500mm系数Cr =91.87比值 lcr /i247.9管子稳定许用压应力 () 15.88MPa管管子稳定许用压应力 () MPa材料名称Q345R设计温度 tp50管设计温度下许用应力181MPa设计温度下弹性模量 Ep1.995e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 5mm管板输入厚度dn50mm管板计算厚度 d42.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad6e+04mm2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 = 3.357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 q121.5MPa管材料名称Q345R管箱法兰厚度 5mm法兰外径 25mm箱基本法兰力矩 2.217e+05Nmm管程压力操作工况下法兰力 -3.538e+04Nmm法兰宽度 -187.5mm法比值0.1696比值0.0125系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.1999旋转刚度 3323MPa材料名称Q345R壳壳体法兰厚度50mm法兰外径 25mm体法兰宽度 -187.5mm比值 0.01505法比值0.125系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.002028旋转刚度 -429.6MPa法兰外径与内径之比 0.0625壳体法兰应力系数Y (按 K 查表7-9) -0.7418旋转刚度无量纲参数 -0.04756膨胀节总体轴向刚度 7e+04N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) 1.061系系数 -6.76系数(按查图 29) 0.7456换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 2.557数换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 43.1管板第二弯矩系数(按K,Q或查图28(a)或(b)27.24系数（带膨胀节时代替Q） 0.003666计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.01849法兰力矩折减系数 1.636管板边缘力矩变化系数 0.6635算法兰力矩变化系数 -0.0858管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 27.293e+04mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 1.244e+05mm2数管板布管区当量直径 398mm系数 0.5803系系数 0.2724数系数 4.078计系数(带膨胀节时代替Q) 75.82算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.9951管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.01649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)0.0-3.51e-05 当量压力组合 2.22.2MPa 有效压力组合 8.9727.059MPa基本法兰力矩系数 0.00084720.001077 管板边缘力矩系数0.003280.003509管板边缘剪力系数 -0.02217-0.02372管板总弯矩系数 0.46730.4247系数仅用于 时0.16990.1544系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）0.28320.2911系数 0 ,=, 0, =; 0 ,=0.9490.9493管板径向应力系数带膨胀节Q为Q =0.005410.005411管板布管区周边处径向应力系数=0.0054650.005467管板布管区周边处剪切应力系数 = 0.00570.0057壳体法兰力矩系数 -0.003608-0.003611计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 23.51.5 271.524.823 543 MPa管板布管区周边处径向应力 -23.371.5271.5-24.693543 MPa管板布管区周边剪切应力-2.630.5 90.5-2.7781.5 271.5MPa壳体法兰应力-2.6641.5 271.5-2.8153 543 MPa换热管轴向应力 0.0572724315.880.17663 72915.88MPa壳 程圆筒轴向应力 -0.02337189-0.4376567MPa换热管与管板连接拉脱应力 q =0.03416q121.50.10543q焊接q胀接364.5MPa计算结果管板名义厚度50mm管板校核通过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 0.45MPa设计温度 t 50.00 C外径 Do 19.00mm材料 S22053 ( 管材 )试验温度许用应力 s 243.0