水冷壁设计计算书-最终版

水冷壁设计计算明细表,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一,基本参数,,,,,,,,

1,额定工作压力,P,参数输入,P=设计值,MPa,9.8,锅炉额定工作压力,设计任务书,表压

2,计算压力,Pc,计算值,Pc=P+0.05×P,MPa,10.29,考虑安全系数的计算压力,GB/T9222-2019,

3,介质温度,t,参数输入,t=设计值,℃,540,额定蒸汽温度,设计任务书,

4,设计温度,td,计算值,td=t+20,℃,560,考虑温度裕度的设计温度,GB/T9222-2019,温度裕度20℃

5,水冷壁管外径,d,参数输入,d=设计值,mm,60,膜式水冷壁管外径,设计规范,

6,管子壁厚,δ,参数输入,δ=设计值,mm,7,水冷壁管设计壁厚,强度计算,

7,有效壁厚,δe,计算值,δe=δ-C,mm,6.5,考虑腐蚀裕量的有效壁厚,GB/T9222-2019,C=0.5mm腐蚀裕量

二,材料性能,,,,,,,,

8,材料牌号,材料,选用值,20G,-,20G,优质碳素结构钢,GB/T8162-2018,

9,常温抗拉强度,Rm,查表值,Rm=410,MPa,410,材料常温抗拉强度,材料手册,20G钢材性能

10,设计温度下屈服强度,Rp0.2,查表值,Rp0.2=170,MPa,170,560℃下屈服强度,材料手册,高温性能数据

11,设计温度下持久强度,RD,查表值,RD=80,MPa,80,10^5h持久强度,材料手册,长期强度

12,许用应力,[σ],计算值,"[σ]=MIN(Rm/2.7,Rp0.2/1.5,RD/1.5)",MPa,53.33,综合许用应力,TSGG0001-2012,取最小值

三,强度计算,,,,,,,,

13,周向应力,σθ,计算值,σθ=Pc×d/(2×δe),MPa,47.49,管子周向应力,GB/T9222-2019,薄壁圆筒公式

14,轴向应力,σz,计算值,σz=σθ/2,MPa,23.75,管子轴向应力,弹性力学,

15,径向应力,σr,计算值,σr=-Pc,MPa,-10.29,管子径向应力,弹性力学,内壁压力

16,当量应力,σeq,计算值,σeq=√[(σθ-σz)²+(σz-σr)²+(σr-σθ)²]/√2,MPa,50.30,第四强度理论当量应力,GB/T9222-2019,

17,应力强度比,S,计算值,S=σeq/[σ],-,0.94,应力强度安全系数,GB/T9222-2019,

18,强度校核结果,Result,判断值,"IF(S≤1.0,""满足"",""不满足"")",-,满足,强度校核通过,GB/T9222-2019,S≤1.0为合格

四,稳定性计算,,,,,,,,

19,管子长细比,λ,计算值,λ=L/i,-,80,管子细长比,GB/T9222-2019,i=37.5mm惯性半径

20,临界应力,σcr,计算值,σcr=π²E/λ²,MPa,277.58,压杆稳定临界应力,材料力学,E=1.8×10^5MPa

21,稳定性安全系数,n,计算值,n=σcr/σz,-,11.69,稳定性安全系数,GB/T9222-2019,

22,稳定性校核结果,Result,判断值,"IF(n≥2.5,""满足"",""不满足"")",-,满足,稳定性校核通过,GB/T9222-2019,n≥2.5为合格

五,热负荷计算,,,,,,,,

23,炉膛热负荷,qF,参数输入,qF=设计值,kW/m²,1400,炉膛平均热负荷,锅炉设计手册,

24,管壁热流密度,q,计算值,q=qF×(s-d)/s,kW/m²,350,水冷壁管热流密度,传热学,考虑鳍片影响

25,管壁温度,tw,计算值,tw=t+q×δ/(λ×1000),℃,540.05,管壁平均温度,传热学,λ=45W/(m·K)导热系数

26,温度校核结果,Result,判断值,"IF(tw≤580,""满足"",""不满足"")",℃,满足,温度校核通过,材料手册,20G允许温度580℃

六,水循环计算,,,,,,,,

27,上升管内径,di,计算值,di=d-2δ,mm,46,管子内径,结构尺寸,

28,上升管流通面积,A,计算值,A=π×di²/4,m²,0.001661903,单管流通面积,几何计算,单位转换为m²

29,质量流量,G,计算值,G=D×1000/n,kg/h,10000,单管质量流量,水循环计算,

30,质量流速,ρw,计算值,ρw=G/(A×3600),kg/(m²·s),1671.44,管内质量流速,水循环计算,

31,临界质量流速,"ρw,cr",查表值,"ρw,cr=1200",kg/(m²·s),1200,临界质量流速,水循环手册,防止膜态沸腾

32,水循环校核结果,Result,判断值,"IF(ρw≥ρw,cr,""满足"",""不满足"")",-,满足,水循环可靠,水循环手册,实际流速≥临界流速

七,疲劳强度计算,,,,,,,,

33,压力波动幅度,ΔP,设计值,ΔP=0.5,MPa,0.5,压力波动范围,运行经验,正常运行波动

34,应力幅,Δσ,计算值,Δσ=ΔP×d/(2×δe),MPa,2.31,应力变化幅度,疲劳强度理论,

35,疲劳寿命,N,计算值,N=10^7×(Δσ/200)^(-6),次,4.23753E+18,预期疲劳寿命,疲劳设计规范,

36,疲劳校核结果,Result,判断值,"IF(N≥10^6,""满足"",""不满足"")",次,满足,疲劳强度足够,ASMEBPVC,寿命≥10^6次

八,总体评价,,,,,,,,

37,综合评价,Evaluation,判断值,"IF(AND(强度满足,稳定性满足,温度满足,水循环满足,疲劳满足),""合格"",""不合格"")",-,合格,设计满足要求,综合分析,所有