【《原油-减压渣油换热器强度校核计算过程案例》2000字】

原油-减压渣油换热器强度校核计算过程案例目录TOC\o"1-2"\h\u265原油-减压渣油换热器强度校核计算过程案例 1243391.1壳体校核 1135111.2封头校核 2267211.3接管开孔补强 21.1壳体校核1.1.1厚度计算Di=1200mm,pc=1.1pw=1.12.22=2.442MPa,Tw=275℃,C1=0.3mm,C2=1mm,=0.85材质为Q345R，查表得ReL(Rp0.2)=345MPa,t=160MPa（4-1）式中：——计算厚度，mm；——计算压力，MPa；——筒体内直径，mm；——设计温度下的材料许用应力，MPa；——焊接接头系数，本设计取值为0.85；名义厚度：复验钢板名义厚度为16.0mm，t=160MPa，选择正确；故最终筒体厚度选16.0mm合适。1.1.2水压试验强度校核（4-2） （4-3）（4-4）（4-5）因为<，所以水压试验强度校验符合要求。1.2封头校核1.2.1厚度计算（4-6）式中： ——计算厚度，mm；——计算压力，MPa；——封头内直径，mm；——设计温度下的材料许用应力，MPa；——焊接接头系数，本设计取值为0.85；名义厚度： 1.2.2最大允许工作压力（4-7）所以封头强度合格。1.3接管开孔补强1.3.1管程介质进出口开孔补强允许不另行补强的最大接管内径为89mm，进出口管外径为356mm，故需考虑开孔补强。则开孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行补强计算。（1）计算厚度（4-8）（2）开孔所需补强面积接管使用20钢，强度削弱系数接管有效厚度为：开孔所需补强面积：（4-9）（3）有效补强范围①有效宽度B取最大值（4-10）故②有效高度外侧有效高度取最小值（4-11）故内侧有效高度取最小值（4-12）故（4）有效补强面积①壳体多余金属面积壳体有效厚度：壳体多余金属面积 （4-13）=2\*GB3②接管多余金属面积接管计算厚度接管多余金属面积 （4-14）=3\*GB3③接管区焊缝面积(焊脚取)（4-15）需另加补强。采用补强圈补强，补强圈坡口焊接接头型式为D型。补强圈尺寸选择DN35016，材质为Q345R。1.3.2壳程介质进出口开孔补强允许不另行补强的最大接管内径为89mm，进出口管外径为219mm，故需考虑开孔补强。则开孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行补强计算。（1）计算厚度（2）开孔所需补强面积接管使用00Cr19Ni10，强度削弱系数接管有效厚度为：开孔所需补强面积：（3）有效补强范围①有效宽度B取最大值故②有效高度外侧有效高度取最小值故内侧有效高度取最小值故（4）有效补强面积①壳体多余金属面积壳体有效厚度：壳体多余金属面积 =2\*GB3②接管多余金属面积接管计算厚度接管多余金属面积 =3\*GB3③接管区焊缝面积(焊脚取6.0mm)需另加补强。采用补强圈补强，补强圈坡口焊接接头型式为D型。补强圈尺寸选择DN20016，材质为Q345R。1.4管板校核查《换热器设计手册》可知，本设计的管板属于管板、壳体与管箱连接方式中的e型，结构如图4-1所示。图5-1管板、壳体与管箱连接方式1.1.1换热器计算数据（1）换热器设计条件壳程设计压力ps=2.44MPa；管程设计压力pt=2.31MPa；管板设计温度275℃；壳程腐蚀裕量：Cs=2mm；管程腐蚀裕量：Ct=1.5mm；管程数：2（2）结构尺寸参数换热器公称直径DN1200；换热管外径d=19mm；管壁厚度δt=2mm；根数n=1450；管长L0=6000mm；受压失稳当量长度lcr=1000mm；换热管转置正方形排列，管间距S=25mm；壳程侧管板结构槽深h1=3mm；管程侧隔板槽深h2=4mm；夹持管板的壳程法兰和管箱法兰采用法兰-FM1200-1.0垫片为缠绕垫片，按GB/T150表9-1压紧面型式1a，；管板刚度削弱系数η=0.4；管板强度削弱系数μ=0.4；（3）各元件材料及其设计数据换热管材料00Cr19Ni10；根据GB/T150-2011，设计温度下许用应力;屈服点σst=177MPa；弹性模量；管板材料16MnII锻件；设计温度下的许用应力；弹性模量；许用拉脱力1.1.2换热管稳定许用压应力换热管稳定许用压应力[σ]cr (4-16) (4-17) (4-18)由公式(4-3)可知<。换热管合格。1.1.3结构参数的计算（1）垫片压紧力作用中心圆直径DG

因为b0=9.5>6.4mm，所以。

DG=垫片接触面积外径-2b（2）设置隔板槽和拉杆，布管区没有被换热器支承的面积Ad，对转角正方形排列，隔板槽两侧换热管之间管排中心距Sn=38mm。沿隔板槽一侧的排管根数n’=725；（4-19）壳程圆筒内直径横截面积：（4-20）壳程圆筒金属横截面积： （4-21）（3）管板布管区当量直径Dt（4-22） （4-23）（4-24）（4）管板布管区开孔后的面积A1查GB151附录J得：一根换热管金属横截面积a=106.81mm2。（4-25）1.1.4系数计算（1）系数计算（4-26）（4-27） （4-28）管束模数Kt：（4-29）管数无量纲刚度：（4-30）（2）确定管板设计压力由于不能保证ps和pt在任何情况下都同时作用，故 （4-31）（3）计算，查系数C和Gwe （4-32） （4-33）（4-34）查图4-2可得，C=0.25，Gwe=1.8.1.1.5管板计算厚度和名义厚度计算厚度： （4-35）名义厚度：管板名义厚度应大于或等于下列三部分之和，即圆整（4-36）圆整1.1.6有效管长的计算校核依据刚得到的管板名义厚度，再重复上述步骤，得到在正确的管子有效长度下的管板厚度。（4-37）由公式(5-29)可得：由公式(5-30)可得：查图4-2得到C=0.23；Gwe=5.0。由公式(4-9)可得：圆整=60mm故管板的名义厚度为60mm。1.5换热器校核在换热器运行过程中，有不同的工况，所以在换热器校核过程中，需要计算在三种工况下的不同应力进行校核。由于换热器一个完整的个体，还是有多个部分组成的，需要考虑各部件之间的相互作用，所以还应该计算以及换热管对管板的拉脱力。1.5.1换热器轴向应力按三种工况分别进行计算（1）壳程设计压力，管程 (4-38)由公式可得： (4