E0302换热器机械校核E0302

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：中化集团泉州石化27万吨/年丙烯腈项目PROJECT设备位号：E0302ITEM设备名称：热泵精馏塔塔顶冷凝器EQUIPMENT图 号：DWG NO。设计单位：中国石油大学（华东）火炬设计团队DESIGNER设 计Designed by吕鸿洋日期Date2016.8.13校 核Checked by吕鸿洋日期Date2016.8.13审 核Verified by李世月日期Date2016.8.13批 准Approved by日期Date固定管板换热器设计计算计算单位中国石油大学（华东）火炬设计团队设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 2.2MPa设计压力 0.55MPa设计温度 50设计温度 50壳程圆筒内径Di1400 mm管箱圆筒内径Di1400mm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中国石油大学（华东）火炬设计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 0.55MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 1400.00mm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 0.90厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.27mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 5.70mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 194.44Kg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 = 0.6250 (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 = = 85.63 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= = 1.37948MPa设计温度下计算应力 st = = 67.82MPastf 170.10MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算计算单位中国石油大学（华东）火炬设计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 0.55MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 1400.00mm曲面深度 hi 350.00mm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 0.90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= 0.6250 (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 = = 85.46MPa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 = = 2.27mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 5.70mm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 144.63 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.38229MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位中国石油大学（华东）火炬设计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 0.55MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 1400.00mm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 0.90mm焊接接头系数 f 0.90厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.27mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 6.80mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 125.00Kg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 = 0.6250 (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 = = 71.83 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= = 1.64441MPa设计温度下计算应力 st = = 56.89MPastf 170.10MPa校核条件stf st结论 合格后端管箱封头计算计算单位中国石油大学（华东）火炬设计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 0.55MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 1400.00mm曲面深度 hi 350.00mm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 0.90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= 0.6250 (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 = = 85.46MPa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 = = 2.27mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 5.70mm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 144.63 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.38229MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位中国石油大学（华东）火炬设计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 2.20MPa设计温度 t 50.00 C内径 Di 1400.00mm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 = = 8.20mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 11.70mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 2929.11Kg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 = = 150.82 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= = 3.13282MPa设计温度下计算应力 st = = 132.72MPastf 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11.00mm,合格延长部分兼作法兰固定式管板 设计单位中国石油大学（华东）火炬设计团队 设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps2.2MPa设计温度 Ts 50平均金属温度 ts47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 1.996e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.11e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 1400mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds14mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse11.7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.995e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.539e+06mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )5.189e+04mm2管设计压力pt0.55MPa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)dh22mm管箱圆筒有效厚度dhe20mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.995e+05MPa材料名称20(GB9948)换管子平均温度 tt35设计温度下管子材料许用应力 stt150.1MPa设计温度下管子材料屈服应力sst235.6MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.995e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et2.002e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.101e-05mm/mm管管子外径 d19mm管子壁厚dt2mm注：管子根数 n2404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 L6000mm管子有效长度(两管板内侧间距) L15888mm管束模数 Kt = Et na/LDi6238MPa管子回转半径 6.052mm热管子受压失稳当量长度 lcr800mm系数Cr =129.3比值 lcr /i132.2管子稳定许用压应力 () 56.34MPa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 4mm管板输入厚度dn56mm管板计算厚度 d47.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad1.68e+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 = 7.655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Q345R管箱法兰厚度 56mm法兰外径 1700mm箱基本法兰力矩 6.178e+07Nmm管程压力操作工况下法兰力 5.446e+07Nmm法兰宽度 150mm法比值0.01429比值0.04系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.0006991旋转刚度 13.27MPa材料名称Q345R壳壳体法兰厚度52mm法兰外径 1700mm体法兰宽度 150mm比值 0.008357法比值0.03714系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.0002052旋转刚度 4.734MPa法兰外径与内径之比 1.214壳体法兰应力系数Y (按 K 查表7-9) 10.11旋转刚度无量纲参数 0.000596膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) 0.1949系系数 42.92系数(按查图 29) 4.937换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 4.964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)2.733系数（带膨胀节时代替Q） 0.001292计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.002084法兰力矩折减系数 0.2224管板边缘力矩变化系数 1.727算法兰力矩变化系数 0.616管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 28.578e+05mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 1.318e+06mm2数管板布管区当量直径 1295mm系数 0.5572系系数 0.2994数系数 6.821计系数(带膨胀节时代替Q) 10.5算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.9253管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.5718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)0.0-0.0001349 当量压力组合 2.22.2MPa 有效压力组合 15.016.92MPa基本法兰力矩系数 0.0034280.007435 管板边缘力矩系数0.0056590.009666管板边缘剪力系数 0.24290.4149管板总弯矩系数 0.6910.9392系数仅用于 时0.10880.1479系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）0.068990.06899系数 0 ,=, 0, =; 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 786045.8N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 959542.3 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 8454.1mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 12176.2mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 846230.0NLD= L A+ 0.51 = 56.0mmMD= FD LD = 47388880.0N.mm作FG = Fp = 93199.4NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 61.9mmMG= FG LG = 5771719.5N.mmMpFT = F-FD = 19627.3NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 66.0mmMT= FT LT = 1294701.5N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 54455300.0N.mm预紧 MaW = 1217189.0NLG = 61.9mmMa=W LG = 7537