液氯蒸发器强计算书

1、固定管板换热器设计计算 计算单位吉化集团机械有限责任公司 设 计 计 算 条 件 壳 程管 程设计压力 1.1MPa设计压力 1.1MPa设计温度 80设计温度 -30壳程圆筒内径 800 mm管箱圆筒内径800mm材料名称16MnR(热轧)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吉化集团机械有限责任公司计算条件筒体简图计算压力 Pc 1.10MPa设计温度 t -30.00° C内径 Di 800.00mm材料 16

2、MnDR ( 板材 )试验温度许用应力 s 163.00MPa设计温度许用应力 st 163.00MPa试验温度下屈服点 ss 315.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 4.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.71mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.00mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 55.27Kg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 = 1.3750 (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

3、筒的应力 sT = = 69.44 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= = 3.22772MPa设计温度下计算应力 st = = 55.55MPastf 163.00MPa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 吉化集团机械有限责任公司计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 1.10MPa设计温度 t -30.00° C内径 Di 800.00mm曲面高度 hi 200.00mm材料 16MnDR (板材)试验温度许用应力 s 163.00MPa设计温度

4、许用应力 st 163.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 4.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 d = = 2.70mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.00mm最小厚度 dmin = 1.20mm名义厚度 dn = 7.00mm结论 满足最小厚度要求重量 41.12 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.22021MPa结论 合格后端管箱筒体计算计算单位吉化集团机械有限责任公司计算条件筒体简图计算压力 Pc 1.10MPa设计温度 t -30.00° C内径 Di 800.0

5、0mm材料 16MnDR ( 板材 )试验温度许用应力 s 163.00MPa设计温度许用应力 st 163.00MPa试验温度下屈服点 ss 315.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 4.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.71mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.00mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 62.48Kg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 = 1.3750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT£ 0.90 ss = 283.50M

6、Pa试验压力下圆筒的应力 sT = = 69.44 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= = 3.22772MPa设计温度下计算应力 st = = 55.55MPastf 163.00MPa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 吉化集团机械有限责任公司计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 1.10MPa设计温度 t -30.00° C内径 Di 800.00mm曲面高度 hi 200.00mm材料 16MnDR (板材)试验温度许用应力 s 163.0

7、0MPa设计温度许用应力 st 163.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 4.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 d = = 2.70mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 3.00mm最小厚度 dmin = 1.20mm名义厚度 dn = 7.00mm结论 满足最小厚度要求重量 41.12 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.22021MPa结论 合格壳程圆筒计算计算单位吉化集团机械有限责任公司计算条件筒体简图计算压力 Pc 1.10MPa设计温度 t 80.00° C内径 Di

8、800.00mm材料 16MnR(热轧) ( 板材 )试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 3.06mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.00mm名义厚度 dn = 8.00mm重量 300.96Kg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 = 1.3750 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT£ 0.90 ss =

9、 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 93.25 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= = 2.50682MPa设计温度下计算应力 st = = 63.41MPastf 144.50MPa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8.00mm,合格开孔补强计算计算单位吉化集团机械有限责任公司接 管: c, 108×7计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc1.1MPa设计温度80壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型1

10、6MnR(热轧)板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di800mm壳体开孔处名义厚度n8mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力t170MPa 接管实际外伸长度150mm接管实际内伸长度0mm接管材料20(GB8163)接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量1mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t 0.875mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t130MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 2.597mm接管计算厚度t0.399 mm补强圈强度削弱系数

11、 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.765开孔直径 d97.75mm补强区有效宽度 B195.5 mm接管有效外伸长度 h126.16mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 260.1mm2壳体多余金属面积 A1419.8 mm2接管多余金属面积 A2189.1mm2补强区内的焊缝面积 A349 mm2A1+A2+A3=657.9 mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。开孔补强计算计算单位吉化集团机械有限责任公司接 管: a, 136×23计 算 方 法 : GB150-1998

12、 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc1.1MPa设计温度-30壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型16MnDR板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di800mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C24mm壳体材料许用应力t163MPa椭圆形封头长短轴之比 2接管实际外伸长度98mm接管实际内伸长度0mm接管材料16MnD接管焊接接头系数1名称及类型锻件接管腐蚀裕量4mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离210mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t 0mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力

13、t150MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 2.434mm接管计算厚度t0.331 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.92开孔直径 d98mm补强区有效宽度 B196 mm接管有效外伸长度 h147.48mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 245.9mm2壳体多余金属面积 A153.8 mm2接管多余金属面积 A21631mm2补强区内的焊缝面积 A349 mm2A1+A2+A3=1734 mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。开孔补

14、强计算计算单位吉化集团机械有限责任公司接 管: g, 65×11计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc1.1MPa设计温度-30壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型16MnDR板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di800mm壳体开孔处名义厚度n7mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C24mm壳体材料许用应力t163MPa椭圆形封头长短轴之比 2接管实际外伸长度102mm接管实际内伸长度0mm接管材料16MnD接管焊接接头系数1名称及类型锻件接管腐蚀裕量4mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距

15、离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t 0mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t150MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 2.434mm接管计算厚度t0.158 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.92开孔直径 d51mm补强区有效宽度 B102 mm接管有效外伸长度 h123.69mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 126.8mm2壳体多余金属面积 A128.26 mm2接管多余金属面积 A2298.3mm2补强区内的焊缝面积 A349 mm2A1+A2+A3=375.5 mm2 ，

16、大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。开孔补强计算计算单位吉化集团机械有限责任公司接 管: f, 65×11计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc1.1MPa设计温度-30壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16MnDR板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di800mm壳体开孔处名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C24mm壳体材料许用应力t163MPa 接管实际外伸长度102mm接管实际内伸长度0mm接管材料16MnD

17、接管焊接接头系数1名称及类型锻件接管腐蚀裕量4mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t 0mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力t150MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 2.709mm接管计算厚度t0.158 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.92开孔直径 d51mm补强区有效宽度 B102 mm接管有效外伸长度 h123.69mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 141.2mm2壳体多余金属面积 A1264 mm2接管多余金属面积 A22

18、98.3mm2补强区内的焊缝面积 A364 mm2A1+A2+A3=626.2 mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。延长部分兼作法兰固定式管板 设计单位 吉化集团机械有限责任公司 设 计 计 算 条 件 简 图设计压力 ps1.1MPa设计温度 Ts 80平均金属温度 ts80装配温度 to15壳材料名称16MnR(热轧)设计温度下许用应力st170Mpa程平均金属温度下弹性模量 Es 2.038e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.137e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 800mm壳 程 圆 筒

19、 名义厚 度 ds8mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef2.038e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di25.027e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )1.775e+04mm2管设计压力pt1.1MPa箱设计温度Tt-30圆材料名称16MnDR筒设计温度下弹性模量 Eh2.08e+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)dh21mm管箱圆筒有效厚度dhe17mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”2.08e+05MPa材料名称10(正火)换管子平均温度 tt-30设计温度下管

20、子材料许用应力 stt112MPa设计温度下管子材料屈服应力sst187MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.912e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.94e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.054e-05mm/mm管管子外径 d57mm管子壁厚dt4mm注：管子根数 n77换热管中心距 S72mm换一根管子金属横截面积666mm2换热管长度 L2000mm管子有效长度(两管板内侧间距) L11900mm管束模数 Kt = Et na/LDi6545MPa管子回转半径 18.79mm热管子受压失稳当量长度 lcr894mm系数Cr =142.1比值

21、lcr /i47.57管子稳定许用压应力 () MPa管管子稳定许用压应力 () 77.85MPa材料名称16MnD设计温度 tp80管设计温度下许用应力150MPa设计温度下弹性模量 Ep2.038e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 5mm管板输入厚度dn50mm管板计算厚度 d43mm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 = 5.475管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度l5mm胀接许用拉脱应力 qMPa焊接许用拉脱应力 q56MPa管材料名称16MnD管箱法兰厚度 58mm法兰外径 960mm箱基

22、本法兰力矩 4.859e+07N×mm管程压力操作工况下法兰力 3.239e+07N×mm法兰宽度 80mm法比值0.02125比值0.0725系数(按dh/Di ,df”/Di , 查<<GB151-1999>>图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查<<GB151-1999>>图 26) 0.002433旋转刚度 51.78MPa材料名称16MnD壳壳体法兰厚度38mm法兰外径 960mm体法兰宽度 80mm比值 0.00875法比值0.0475系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查<&l

23、t;GB151-1999>>图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查<<GB151-1999>>图26 0.0002689旋转刚度 7.212MPa法兰外径与内径之比 1.2壳体法兰应力系数Y (按 K 查<<GB1501998>>表9-5) 10.75旋转刚度无量纲参数 0.0008654膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查<<GB151-1999>>图 27) 0.1204系系数 25.41系数(按查<<GB15198>>图 29) 3.826

24、换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 2.751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<<GB151-1999>>图28(a)或(b)2.465系数（带膨胀节时代替Q） 0.001672计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.005769法兰力矩折减系数 0.1304管板边缘力矩变化系数 3.708算法兰力矩变化系数 0.5164管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 23.062e+05mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 3.457e+05mm2数管板布管区当量直径 663.4mm系数 0.6091系系数

25、 0.1675数系数 4.095计系数(带膨胀节时代替Q) 5.969算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.8293管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.9347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)0.0-0.001213 当量压力组合 1.11.1MPa 有效压力组合 4.505-34.91MPa基本法兰力矩系数 0.04404-0.005682 管板边缘力矩系数0.050230.0005153管板边缘剪力系数 1.2760.01309管板总弯矩系数 1.4350.1507系数

26、仅用于 时0.31450.03303系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）0.4410.2138系数 > 0 ,=, < 0 , =0.4410.2118管板径向应力系数带膨胀节Q为Q= 0.038160.008155管板布管区周边处径向应力系数 =0.068030.003179管板布管区周边处剪切应力系数 =0.086520.03851壳体法兰力矩系数0.004881-0.001604计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 90.611.5 225150.13 450 MPa管板布管区周边处径向应力55.291.5 22590.123 450 MPa管板布管区周边剪切应力9.1580.5 75-31.581.5 225MPa壳体法兰应力