换热器计算书5.29

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：c411热量回收综合改造项目project设备位号：e-311a/b/citem设备名称：甲醛真空蒸发器equipment图 号：2015027-cp-03dwg no设计单位：云南省化工研究院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云南省化，研究院设计计算条件壳程管

2、程设计压力ps0.1mpa 设计压力pt0.1mpa设计温度ts150c设计温度tt100c壳程圆筒内径di800mm管箱圆筒内径di800mm材料名称s22053材料名称s30403简图二ljfdj11-1c ! h! u 11 也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）校核计算管箱法兰校核计算开孔补强设计计算管板校核计算dn240琳段计算dn120（m筒段计算dn120琳段计算开孔补强计算前端管箱筒体计算计算单位云南省化工研究院计算所依据的标准gb 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力 p 设计温度t0.10100.00mpa 电c14内径d800.00mm

3、材料s30403（板材）试验温度许用应力120.00mpa设计温度许用应力h试验温度下屈服点守120.00180.00mpampa钢板负偏差c0.30mm腐蚀裕量c2.00mm焊接接头系数*0.85厚度及重量计算计算厚度=2ctt*-pc = 0.39mm有效厚度& = 6 - ci- c 2= 7.70mm名义厚度5=10.00mm重量48.94kg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= 1.25 p =0.1250（或由用户输入）mpa压力试验允许通过 的应力水平丁fcrt ct结论筒体名义厚度大于或等于gb151中规定的最小厚度8.00mm,合格前端管箱封头计算计算单位云

4、南省化工研究院计算所依据的标准gb 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力 p0.10mpa设计温度t 内径d100.00800.00 c mm曲面深度h 材料200.00s30403 (板材)mm设计温度许用应力国试验温度许用应力120.00120.00mpamparej钢板负偏差c0.30mm腐蚀裕量c2.00mm焊接接头系数40.85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= 1.25 r乌=0.1250（或由用户输入）mpa压力试验允许通过的应力jojtb 0.90 os = 162.00mpa试验压力下封头的应力仃=p(kdi +0.5l)= 7.68 2&h.

5、mpa校核条件5m同t校核结果合格厚度及重量计算形状系数k = 1|611=1.0000计算厚度、kpcdi& =2ttm.5pc = 0.39mm有效厚度&h = &, - 0- c 2= 7.70mm最小厚度6min = 2.00mm名义厚度&h = 10.00mm结论满足最小厚度要求重量59.26kg压力计算最大允许工作压力2仃帆八叩kdj y5ah = 1.95410mpa结论合格内压圆筒校核计算单位云南省化工研究院计算所依据的标准gb 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力 p 设计温度t0.10150.00mpa 电c14内径d800.00mm材料s25073（板材）试验温度

6、许用应力230.00mpa设计温度许用应力h试验温度下屈服点守230.00450.00mpampa钢板负偏差c0.30mm腐蚀裕量c0.00mm焊接接头系数*0.85厚度及重量计算计算厚度=2ctt*-pc = 0.20mm有效厚度& = 6 - ci- c 2= 9.70mm名义厚度5=10.00mm重量616.24kg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= 1.25 p =0.1250（或由用户输入）mpa压力试验允许通过 的应力水平丁fcrt ct结论合格开孔补强计算计算单位云南省化工研究院接管：n1, 489x4.5计算方法：gb150.3-2011等白枳补强法，单孔计

7、条件简图设计算压力pc0.1mpa设计温度100c壳体型式椭圆形封头壳体材料名称及类型s30403板材aia i1/ a.:/ 3:7壳体开孔处焊接接头系数)0.85壳体内直径d800mm1.1壳体开孔处名义厚度 5 n10mm1.：町k.遇芭,壳体厚度负偏差ci0.3mm壳体腐蚀裕量c2mma 金-jai1壳体材料许用应力（rt120mpa椭圆形封头长短轴之比2凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角（ ）-0接管实际外伸长度150mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型s30408管材接管焊接接头系数1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m

8、m补强圈外径mm补强圈厚度!mm接管厚度负偏差ct0.45mm补强圈厚度负偏差crmm接管材料许用应力bt116mpa补强圈许用应力btmpa开孔补强计算非圆形开孔长直径82.9mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度50.353mm接管计算厚度6t0.0345mm补强圈强度削弱系数 f rr0接管材料强度削弱系数fr0.9667开孔补强计算直径d82.9mm补强区有效宽度b165.8mm接管有效外伸长度hi19.315mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积a292 mm壳体多余金属面积a6082mm接管多余金属面积a1132 mm补强区内的焊缝面积a3112 mma+a2+a3-

9、731mm ,大于a,不需另加补强。补强圈向枳 a2 mma-( a+a2+a)2 mm结论：合格开孔补强计算计算单位云南省化工研究院接管：n5, n10,卜89 (4.5计算方法：gb150.3-2011等白枳补强法，单孔计条件简图设计算压力pc0.1mpa设计温度150c壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型s25073板材aia i1/ a.:/ 3:7壳体开孔处焊接接头系数)0.85壳体内直径d800mm1.1壳体开孔处名义厚度 5 n10mm1.：町k.遇芭,壳体厚度负偏差ci0.3mm壳体腐蚀裕量c0mma 金-jyal1壳体材料许用应力bt230mpa接管轴线与筒体表面法线的夹角（。

10、）0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角（ ）接管实际外伸长度150mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型s25073管材接管焊接接头系数1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ct0.45mm补强圈厚度负偏差crmm接管材料许用应力0t296mpa补强圈许用应力btmpa开孔补强计算非圆形开孔长直径82.9mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度50.2047mm接管计算厚度6t0.0135mm补强圈强度削弱系数 f rr0接管材料强度削弱系数fr1开孔补强计算直径d82.9mm补强区有效宽度b

11、165.8mm接管有效外伸长度hi19.315mm接管有效内伸长度h20mm开孔削弱所需的补强面积a172 mm壳体多余金属面积a7872mm接管多余金属面积a1172 mm补强区内的焊缝面积a3112 mma+a2+a3- 916mm ,大于a,不需另加补强。补强圈向枳 a2 mma-( a+a2+a)2 mm结论：合格延长部分兼作法兰固定式管板设计单位云南省化工研究院设计计算条件简图设计压力ps0.1mpa设计温度ts150c平均金属温度t s100c装配温度t o153j f =“ yu 11壳材料名称s25073设计温度下许用应力珏t230mpa程平均金属温度下弹性模量es1.94e+

12、05mpa平均金属温度下热膨胀系数81.31e-05mm/mmc圆壳程圆筒内径 d800mm壳程圆筒名义厚度510mm壳程圆筒有效厚度区9.7mm筒壳体法兰设计温度下弹性模量e 1.9e+05mpa壳程圆筒内直径横截面积a= 0.25 dd25.027e+052 mm壳程圆筒金属横截面积 as=nb ( d+6 )2.467e+042mm管设计压力pt0.1mpa箱设计温度tt100oc圆材料名称s30403筒设计温度下弹性模量eh1.95e+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)&10mm管箱圆筒有效厚度为7.7mm管箱法兰设计温度下弹性模量e1.97e+05m

13、pa材料名称s22053换管子平均温度1170c设计温度下管子材料许用应力5tt243mpa设计温度下管子材料屈服应力持400mpa执 八、设计温度下管子材料弹性模量e t1.9e+05mpa平均金属温度下管子材料弹性模量e1.962e+05mpa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.31e-05omm/mmc管管子外径d25mm管子壁厚a2mm注:管子根数n503换热管中心距s32mm换一根管子金属横截面积a =ttdt（d dt）144.52mm换热管长度l3500mm管子有效长度（两管板内侧间距）li3424mm管束模数 k = e na/ ld5208mpa管子回转半径i =0.25

14、jd2 +(d _2&)28.162mm执 八、管子受压失稳当量长度l cr1450mm系数 g- = n2ett /仃：96.83比值 l cr / i177.62匚管子稳定许用压应力（c令w）仃cr =t 2i2（lcr i）29.71mpa管管子稳定许用压应力（cb）=父1_忆21ir 2 12crmpa材料名称s25073设计温度t p150oc管设计温度下许用应力卜?230mpa设计温度下弹性模量e1.9e+05mpa管板腐蚀裕量c24mm管板输入厚度838mm管板计算厚度 d33.7mm隔板槽面积（包括拉杆和假管区面积）a02 mm板管板强度削弱系数 n0.4管板刚度削弱系数 k0

15、.4备了加强系数k2 =1.318有共4/ epl阳k 一6.317管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接（焊接）高度l3.5mm胀接许用拉脱应力qmpa焊接许用拉脱应力q121.5mpa管箱法兰材料名称16mn管箱法兰厚度 石54mm法兰外径 df930mm基本法兰力矩mivi m1.161e+07n mm管程压力操作工况下法兰力mp2.153e+06n mm法兰宽度 bf =(df _di)/265mm比值sh / di0.009625比值& / di0.0675系数 c”(按 h d , f/d ,查图 25)0.00系数 6(按 &/ d , f/ d ,查 图 26)0.0004405

16、， cl, 旋转刚度 1 r 2ef bfkf 12 di +bf |,26f-”1 +ehco ji j13.23mpa壳体法兰材料名称s25073. 一壳体法兰厚度6f35mm法兰外径df930mm法兰宽度 bf=(df_di)/265mm比值&/di0.01212比值5 / di0.04375系数 c,按 d/d, f/d,查图 250.00系数句按百/d, f/d ,查 图 260.000513_旋转刚度 k _ 1 2efbf f 12 dj +bf、326f,+es0ji )9.888mpa法兰外径与内径之比 k =df/di1.163壳体法兰应力系数 y （按k查表7-9）12.

17、96旋转刚度无量纲参数 n k fk f f 4 kt0.001491膨胀节总体轴向刚度舟0n/mm管板第一弯矩系数(按k, kf查图27) m10.2457系系数川mi叩=k kf26.22系数(按 kt kf 查 图 29) g23.95换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比q = etnaesas2.98数换热管束与带膨胀节壳体刚度之比q_etna(esas +kexl)exesaskexl管板第二弯矩系数(按k,q或qex查图28(a)或(b) m22.399系数(带膨胀节时 qex代替q m 1 _mi2k(q +g2)0.002821计系数(按k,q或qx查图30) g30.003879

18、. 法兰力矩折减系数k= kf.(kf +g3)0.2777管板边缘力矩变化系数.-1“kf k f0.9754算法兰力矩变化系数&m f =am kf/k；0.7291管管板开孔后面积a = a - 0.25nud 22.557e+052 mm板参管板布管区面积(二角形布管)at = 0.866 ns 2 + ad(正方形布管)at =ns2 +ad4.461e+052 mm数吕板布苜区e重直径dt =j4at/ir753.6mm系数 九=a / a0.5088系系数 n =na/ a0.2842数系数 s =0.4+0.6m(1+q)/儿5.094计系数(带膨胀节时qex代替q)t=0.4

19、(1 + p)+(0.6+q)/九7.55算管板布管区当量直径与壳体内径之比甘=dt / di0.942管板周边不布管区无量纲宽度k = k (1- p)0.3662仅有壳程压力ps作用下的危险组合工况(p = 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)- s(t s -t 0)0.0-0.000393当量压力组合pc = ps0.10.1mpa有效压力组合pa =s ps +历et0.5094-21.41mpa基本法兰力1系数m4mmml m3bldi pa0.1114-0.002649管板边缘力矩系数 m =mm+(am)m10.11410.000102

20、4管板边缘剪力系数 v=wm2.9920.002684管板总弯矩系数 m = mi +21 +v1.860.2514系数g1e仅用于 m a 0时g1e mm kk0.35520.04802系数g1i当m0时，按向dm查图31(a)实线当m 0 , glmaxge,gi),m0时，按标dm查图31 (a)实线当m 0, g1=max (ge,gi); m0 , g=gi0.66220.1684管板径向应力系数 带膨胀节q为qex仃=1 (1 +v)g1 j r4 q +g20.015160.005999管板布管区周边 处径向应力系数仃 = 3m(1 +v)r4 k (q +g2)-0.0108

21、70.003729管板布管区周边 处剪切应力系数, 1 1 +v =-p 4 q +g20.022890.03564壳体法兰力矩系数m ws上m p _jm 1-0.006692-0.00295计算值许用值计算值许用值管板径向应力o =卜/件）8.2031.5 kl34597.523 ktr690mpa管板布管区周边处径向应力r?出:彳 k k2 -1q . 5? . : g2 -m)n 3) m 2m7.0931.5 m-v-hv34518.513br690mpa管板布官区周边男切应力 .pa九如一厂&-0.49160.5 tr115-22.991.5 blr345mpa壳体法兰应力5 jy

22、mwsfam巴）24&13.671.5 kr3451813 kr690mpa换热管轴向应力1 rg2 _qv 10t = p f 一 q +g2 pa1.48b1；243g lr29.7145.443 iff 】； 729 q l29.71mpa壳程圆筒轴向应力_arp +2（1p1h=aspt 5出）即1.321g195.5-31.473m586.5mpa换热管与管板连接拉脱应力q =hladl n0.7779q121.523.893q焊接 q胀接 364.5mpa计算结果管板名义厚度6n38mm管板校核通过换热管内压计算计算单位云南省化工研究院计算条件换热管简图计算压力pc0.10mpa设

23、计温度t150.00 c、i)一内径d21.00mm材料s25073(管材)试验温度许用应力口296.00mpa设计温度许用应力h296.00mpamm钢板负偏差c0.00腐蚀裕量c0.00mm焊接接头系数巾1.00厚度及重量计算计算厚度、pcdi=2at*-pc = 0.00mm有效厚度& =6 - c- c2= 2.00mm名义厚度& =2.00mm重量3.97kg 压力及应力计算最大允许工作压力2&热 pw= -(di), = 51.47826mpa设计温度下计算应力tpc(di+6e)仃=26e= 0.57mpa296.00mpa校核条件峥 ct结论换热管内压计算合格换热管外压计算计算

24、单位云南省化工研究院计算条件换热管简图计算压力pc-0.10mpa-iv_-设计温度t150.00电c内径d21.00mm材料名称s25073（管材）试验温度许用应力243.00mpa设计温度许用应力h243.00mpa钢板负偏差c0.00mm腐蚀裕量c0.00mm焊接接头系数巾1.00厚度及重量计算计算厚度=0.14mm有效厚度6 = & - g- c2= 2.00mm名义厚度a = 2.00mm外压计算长度ll= 3500.00mm外径dodo= d+25 = 25.00mml/do140.00do/ &12.50a值a= 0.0077070b值b= 220.44重量3.97kg压力计算许

25、用外压力_ 一bp=do/a= 25.90144mpa结论换热管外压计算合格管箱法兰计算计算单位云南省化，研究院设计条件简图设计压力p0.100mpa计算压力pc0.100mpa设计温度t100.0 c轴向外载荷 f0.0n外力矩m0.0n mm壳 体材料名称s30403许用应力on120.0mpa_3 一z1/法兰材料名称16mnri%/ j a许用 应力cf178.0mpa1? / /1j5；178.0mpal螺栓材料名称35许用 应力6118.0mpa比了106.0mpa_ 小公称直径 d b20.0mm儿螺栓根径d i17.3mm数量n40个垫片结构尺寸mmd800.0d.930.0d

26、b890.0d865.0口805.0s 016.0le20.0la19.0h10.0s 126.0材料类型软垫片n30.0m3.00y(mpa)20.0压紧面形状1a,1bb9.806845.4bo 6.4mmb =2.53 也0x 6.4mmdg= ( d卜+d )/2b0 6.4mmd= d卜-2 b螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷va;怔n bd3 y = 520486.3n操作状态下需要的最小螺栓载荷ww = fp + f = 71747.4n所需螺栓总截面积ama = max ( ap , a) = 4410.92mm实际使用螺栓总截面积aa =在#=9395.942 mm力

27、矩计算操作mfd = 0.785 d2 pc =50240.0nld= l a+ 0.5 s 1=32.0mmm= fd ld=1607680.0n mmfg = fp=15606.7nlg= 0.5 (db- dg )=22.3mmmg= fg lg=348007.9n mmft = f- fd=5864.4nlt=0.5( la + 5 + lg ) =33.6mmmt= ft lt=197333.1n mm外压：mp= fd ( ld - lg )-+ ft(lt-lg );内压：m = md+mg+mtm = 2153021.0nmm预紧mw= 814603.9nlg= 22.3mmm

28、=wlg = 18164564.0n mm计算力矩 m= m与mo/叫 中大者m= 18164564.0nmm螺栓间距校核实际间距jdb=l69.9nmm最小间距lmin = 46.0（查 gb150-2011 表 9-3）mm最大间距lmax = 132.6mm形状常数确定1=卢& =113.14h/h o = 0.1k = do/di = 1.16361/60 = 1.6由k查表9-5得t=1.854z =6.691y =12.961u=14.243整体法兰查图9-3和图9-4f =0.90501v=0.47080e = f/h0.00800松式法兰查图9-5和图9-6fl=0.00000

29、vl=0.00000e = fl2=0.00000查图9-7由$/看得f = 2.22216整体法兰d1 =ho6（2vi=876191.3松式法兰d1 =? ho5t2vl=0.0n 63*1d1 0.2。=6 f e+1 =1.43= v/t =0.77呜z=1.58九=尸+刈 =0.95剪应力校核计算值许用值结论预紧状态wti = 5.45udilmpa11 =0.8卜1校核合格操作状态wp年20.48udilmpa51 =0.8 kl校核合格输入法兰厚度s f = 54.0 mm寸，法兰应力校核应力 性质计算值许用值结论轴向应力fm ooh 一 “堂2 c - 78.39 小1 dim

30、pa1.5of = 267.0 或2.5可：= 300.0 （按整体法兰设计的 任意式法兰，取1.5何：）校核合格径向 应力竺药士业_1289乐一海2di一包89mpa0； = 178.0校核合格切向 应力my膏=而-zcr =14.68mpa曰;=178.0校核合格综合 应力maxq5（仃 h +ctr）,0.5h +?） = 46.54mpa同=178.0校核合格刚度 系数j _52.14vimo = 0.274 ?e&2k1ho校核合格法兰校核结果校核合格计算所依据的标准gb 150.3-2011设计条件锥壳简图计算压力 pc0.10mpa1设计温度t100.00 cqj i锥壳大端直径

31、d2400.00mm1锥壳小端直径r1200.00mmv锥壳大端转角半径 r240.00mm1 /锥壳小端转角半径rs0.00mm锥壳计算内直径d2259.42mm 1 /锥壳半顶角&45.00j3大端产生的轴向载荷30.00n/mm1小端产生的轴向载荷f20.00n/mm1大端筒体小端筒体锥壳部分材料名称s30408s25073s30403材料类型板材板材板材试验温度许用应力137.00285.00120.00mpa设计温度许用应力国137.00285.00120.00mpa试验温度下屈服点os205.00550.00180.00mpa钢板负偏差 c0.300.300.30mm焊接接头系数0

32、0.850.850.85腐蚀裕量 c2.002.002.00mm计算单位内压锥形封头校核云南省化工研究院锥壳厚度计算锥壳锥壳厚度、fpcdil8= 2肿_0.5pc = 1.57mmf系数1-：2(1-cosct) f =di= 0.672cosa锥壳大端过渡段厚度 &,kpcdil0= 2=0.002c= q2 白=mmq二s / r0.002&= 0.001q2d, = 5.04mmq= 4.20圆筒内直径的0.3%3.60mm锥壳加强段长度ds包=130.82 cosotmm圆筒加强段长度dis“ =110.01mm压力试验时应力校核锥壳压力试验类型液压试验试验压力值pt= 1.25 p

33、cl_= 0.1250（或由用户输入）好mpa压力试验允许通过的应力h后） 0.90 cf = 162.00mpa试验压力下的应力3 = 19.53mpa校核条件 b】t校核结果合格计算结果锥壳所需名义厚度4.50mm锥壳大端所需名义厚度10.00mm锥壳小端所需名义厚度8.00mm输入厚度14.00mm结论合格内压圆筒校核计算单位云南省化工研究院计算所依据的标准gb 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力pc0.10mpa设计温度t150.00 c内径d1200.00mm材料s25073（板材）试验温度许用应力e230.00mpa设计温度许用应力南230.00mpa试验温度下屈服点出4

34、50.00mpa钢板负偏差c0.30mm腐蚀裕量c1.00mm焊接接头系数巾0.85厚度及重量计算计算厚度=2wpc = 0.31mm有效厚度& = 5 - ci- c 2= 8.70mm名义厚度& =10.00mm重量532.63kg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= 1.25 p 措 =0.1250（或由用户输入）mpa压力试验允许通过 的应力水平丁0.90gs = 405.00mpa试验压力下 圆筒的应力qt= pt.(di +储=10.222&巾mpa校核条件ot ct结论合格全国化工设备设计技术中心站28计算所依据的标准gb 150.3-2011设计条件锥壳简图计

35、算压力 pc0.10mpa1设计温度t150.00 c锥壳大端直径d1200.00mm1锥壳小端直径r800.00mmv锥壳大端转角半径r180.00mm锥壳小端转角半径rs80.00mml |/锥壳计算内直径d1020.01mm锥壳半顶角a60.00大端产生的轴向载荷h0.00n/mm小端产生的轴向载荷f20.00n/mm大端筒体小端筒体锥壳部分材料名称s25073s25073s25073材料类型板材板材板材试验温度许用应力230.00230.00230.00mpa设计温度许用应力国230.00230.00230.00mpa试验温度下屈服点os450.00450.00450.00mpa钢板负

36、偏差 c0.300.300.30mm焊接接头系数00.850.850.85腐蚀裕量c1.001.002.00mm计算单位内压锥形封头校核云南省化工研究院锥壳厚度计算锥壳锥壳厚度、fpcdil&=仃tce-0.5昆=0.52mmf系数1-j2-(1-cosct) f = dl21=0.852cosct锥壳大端过渡段厚度 6,kpcdilb= 2oc4-0.5pc = 0.35mmk系数k = 1.1433计算厚度5= 0.52mm圆筒内直径的0.3%3.60mm锥壳小端是否加强需要加强计算厚度6不需加强& = 5 =mm需要 加强s / r=0.002&= q26 =mmq=s / r0.002&= 0.001q2dis = 4.64mmq= 5.80圆筒内直径的0.3%2.40mm锥壳加强段长度:disa =86.18 c cos mm圆筒加强段长度，d