换热器强度校核H0301校核

1、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、1MPa设计压力 1MPa设计温度 121.11设计温度 60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 1.00MPa设计温度 t 60.00 C内径 Di 1400.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度

3、许用应力 st 185.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.18mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 4.47mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 14.52mm名义厚度 dn = 18.00mm重量 5664.97Kg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 = 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 71.63 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格

4、压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 3.22833MPa设计温度下计算应力 st = = 48.71MPastf 157.25MPa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12.18mm,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 1.00MPa设计温度 t 60.00 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 185.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1

5、 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.18mm焊接接头系数 f 0.85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= 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 71.26MPa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 = = 4.46mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 14.52mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 18.00mm结论 满足最小厚度要求重量 324.61 Kg压 力

6、 计 算最大允许工作压力 Pw= = 3.24499MPa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 1.00MPa设计温度 t 60.00 C内径 Di 1400.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 185.00MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.18mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 4.47mm有效厚度 de =dn - C1- C2=

7、 14.52mm名义厚度 dn = 18.00mm重量 5664.97Kg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 = 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 71.63 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= = 3.22833MPa设计温度下计算应力 st = = 48.71MPastf 157.25MPa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12.18mm,合格后端管箱封头计算

8、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 1.00MPa设计温度 t 60.00 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 185.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.18mm焊接接头系数 f 0.85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= 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 292.50MPa

9、试验压力下封头的应力sT = = 71.26MPa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 = = 4.46mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 14.52mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 18.00mm结论 满足最小厚度要求重量 324.61 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 3.24499MPa结论 合格壳程圆筒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 1.00MPa设计温度 t 121.11 C内径 Di

10、 1400.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 184.16MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 3.18mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 4.49mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 14.52mm名义厚度 dn = 18.00mm重量 5664.97Kg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 = 1.2500 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 292.

11、50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 71.63 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= = 3.21360MPa设计温度下计算应力 st = = 48.71MPastf 156.53MPa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12.18mm,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 ps1MPa设计温度 Ts 121.1平均金属温度 ts53.86装配温度 to15壳材料名称Q345R设计温度下许用应力st184.2Mpa程平均金属温度

12、下弹性模量 Es 1.993e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1.115e-05mm/mm圆壳程圆筒内径 Di 1400mm壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds18mm壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse14.52mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef1.957e+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 )6.452e+04mm2管设计压力pt1MPa箱设计温度Tt60圆材料名称Q345R筒设计温度下弹性模量 Eh1.99e+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)dh17

13、mm管箱圆筒有效厚度dhe13.82mm管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”1.99e+05MPa材料名称20(GB9948)换管子平均温度 tt22.5设计温度下管子材料许用应力 stt144MPa设计温度下管子材料屈服应力sst215.8MPa热设计温度下管子材料弹性模量 Ett1.957e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et2.009e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.092e-05mm/mm管管子外径 d19mm管子壁厚dt2.11mm注：管子根数 n2557换热管中心距 S25mm换一根管子金属横截面积112mm2换热管长度 L9000mm管子有效长度(两

14、管板内侧间距) L18880mm管束模数 Kt = Et na/LDi4626MPa管子回转半径 6.018mm热管子受压失稳当量长度 lcr300mm系数Cr =133.8比值 lcr /i49.85管子稳定许用压应力 () MPa管管子稳定许用压应力 () 87.79MPa材料名称Q345R设计温度 tp121.1管设计温度下许用应力177.6MPa设计温度下弹性模量 Ep1.957e+05MPa管板腐蚀裕量 C2 6.36mm管板输入厚度dn60mm管板计算厚度 d47.7mm隔板槽面积 (包括拉杆和假管区面积)Ad3e+04mm2板管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管

15、子加强系数 K = 7.137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 44mm法兰外径 740mm箱基本法兰力矩 3.133e+07Nmm管程压力操作工况下法兰力 1.694e+07Nmm法兰宽度 -330mm法比值0.009871比值0.03143系数(按dh/Di ,df”/Di , 查图25)0.00兰系数w”(按dh/Di ,df”/Di ,查图 26) 0.0002693旋转刚度 1.925MPa材料名称Q345R壳壳体法兰厚度60mm法兰外径 740mm体法兰宽度 -33

16、0mm比值 0.01037法比值0.04286系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图25 0.00兰系数, 按dh/Di ,df”/Di , 查图26 0.0003602旋转刚度 -0.353MPa法兰外径与内径之比 0.5286壳体法兰应力系数Y (按 K 查表7-9) -2.72旋转刚度无量纲参数 -5.994e-05膨胀节总体轴向刚度 0N/mm管板第一弯矩系数(按,查图 27) -0.02283系系数 53.53系数(按查图 29) 5.419换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 4.472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)2.69

17、2系数（带膨胀节时代替Q） -0.0001622计系数 (按K,Q或Qex 查图30) 0.002568法兰力矩折减系数 -0.0239管板边缘力矩变化系数 -4.824算法兰力矩变化系数 0.8847管管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 28.144e+05mm2板参管板布管区面积 (三角形布管) (正方形布管 ) 1.414e+06mm2数管板布管区当量直径 1342mm系数 0.529系系数 0.3515数系数 6.606计系数(带膨胀节时代替Q) 10.13算管板布管区当量直径与壳体内径之比 0.9584管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt) 0.2968仅

18、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)0.0-0.0003514 当量压力组合 11MPa 有效压力组合 6.606-18.21MPa基本法兰力矩系数 0.004159-0.001509 管板边缘力矩系数0.004942-0.0007263管板边缘剪力系数 0.2645-0.03888管板总弯矩系数 0.5451-0.1326系数仅用于 时0.091940.02237系数 当 时,按K和m 查图31(a)实线当 时,按K和m 查图31（b）0.082630.2569系数 0 ,=, 0, =; 6.4m

19、m 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 = 982588.2N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 458564.6 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 5013.2mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 8456.4mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 282600.0NLD= L A+ 0.51 = 39.0mmMD= FD LD = 11021400.0N.mm作FG = Fp = 140566.5NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 31.9mmMG= FG LG = 4481469.5N.mmMpFT = F-FD = 35166.1NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 40.9mmMT= FT LT = 1439724.6N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 16942594.0N.mm预紧 MaW = 1320016.5NLG = 31.9mmMa=W LG