固定管板式换热器强度设计书毕业论文

1、 - I mn固定管板换热器设计计算计算单位设计计算条件总程管程设计压力pz2MPa设计压力卩七2.2MPa设计温度厶200OC设计温度tt155OC简径P2000mm管箱圆筒径92000nun材料名称Q345R材料名称Q345R简图计算容 売程圓筒校核计算 前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头（平盖）校核计算 后端管箱圆筒设计计算 后端管箱封头（平盖）设计计算 管箱法兰校核计算 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陆正重工集团计算条件筒体简图计算压力R2. 20MPa设计温度t155. 00C径D、2000.00mm材料Q345R（板材）试脸温度许用应力185.00MPa设计温

2、度许用应力118L70MPa试脸温度下屈服点 S325. 00MPa钢板负偏差60.30mm腐蚀裕量G3. 00mm焊接接头系数0.85厚度及重量计算计算厚度=2刃什=1435mm有效厚度AJ-（q+氏）_ 2.25378MPa设计温度下计算应力4（2+6）1 =2 兀=150.76MPat154.45MPa校核条件结论筒体名义厚度大于或算于GB151中规定的最小厚度14.00mm, 合格前端管箱封头计算计算单位陆正重工集团计算条件椭圆封头简图计算压力R2.20MPa设计温度t155. 00C径2000.00mm曲面高度h500.00mm材料Q345R （板材）设计温度许用应力1181.70M

3、Pa试验温度许用应力185.00MPa钢板负偏差60. 30mm腐蚀裕量G5.34mm焊接接头系数1.00厚度及重量计算形状系数K= 1L6叮=1.00002hJ J计算厚度KP=2回00.5匚=12.14mm有效厚度e = n - Cl- Cl= 12. 36mm最小厚度in = 3. 00mm名义厚度n = 1&00mm结论满足最小厚度要求重量627.67Kg压力计算最大允许工作压力2刃咫刃二 KD +0.5dc = 2. 23889MPa结论合格壳程圆筒计算计算单位陆正重工集团计算条件筒体简图计算压力R2. 00MPa设计温度t200. 00C径2000.00mm材料Q345R(板材)试

4、脸温度许用应力185.00MPa设计温度许用应力1170. 00MPa试脸温度下屈服点 &325. 00MPa钢板负偏差60. 30mm腐蚀裕量G3. 00mm焊接接头系数0.85厚度及重量计算计算厚度=2atPc = 13.94mm有效厚度AJ- (D1+JJ - 2.10865MPa设计温度下计算应力4(9+6)1 =2 兀=137.05MPat144.50MPa校核条件1 A 1结论筒体名义厚度大于或算于GB151中规定的最小厚度14.00mm, 合格开孔补强计算计算单位陆正重工集团接管：a.卩370x32.5计算方法：GB15(H998等面积补强法 单孔设计条件简图计算压力P2.2MP

5、a设计温度155CB壳体型式圓形筒体壳体材料 名称及类型Q345R 板材AiAU11壳体开孔处焊接接头系数00.85壳体査径D、2000mm/ k:11=-壳体开孔处名义尽度几18mm壳体厚度负偏差60.3mm壳体腐蚀裕量G3mm壳体材料许用应力181.7MPa接管实际外伸长度200mm接管实际伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn 锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm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G0mm补强圈厚度负偏差6rmm接管材料许用应力165.3MPa补强圈许用应力MPa开孑L补强计算壳体计算厚度/14.35mm接

6、管计算厚度久2.043mm补强圏强度削弱系数 Ar0接管材料强度削弱系数Z0.91开孔直径d311mm补强区有效宽度B622mm接管有效外伸长度A100.5mm接管有效伸长度b0mm开孔削弱所需的补强面积4538mnf壳体多余金属面积A108mm:，接管多余金属面积Ai5022mnf补强区的焊缝面积 屈64mm:，4+用+才：尸5194 mm大于A 1不需另加补强补强圏面积川mmmm结论：补强满足要求，不需另加补强。接管实际外伸长度118mm接管实际伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn 锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴践的距离mm补强圈外径mm

7、补强圈厚度mm接管厚度负偏差G0mm补强圈厚度负偏差amm接管材料许用应力165.3MPa补强圈许用应力MPa开孑L补强计算壳体计算卑度14.35mm接管计算厚度1.36mm补强圏强度削弱系数 Ar0接管材料强度削弱系数f、0.91开孔克径d209mm补强区有效宽度B418mm接管有效外伸长度A77.18mm接管有效伸长度b0mm开孔削弱所需的补强面积/3065mm?壳体多余金属面积A72.21mm:，接管多余金属面积Ai3390mm?补强区的焊缝面积 屈64mm:，4+用+加尸3526 mm 大于A 不需另加补强。补强圏面积川mmA-(AAdA)mm设计算压力P2.2MPa设计温度155C壳

8、体型式壳体材料 名称及类型Q345R 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体克径D壳体开孔处名义尽度久壳体厚度负偏差6壳体腐蚀裕量G壳体材料许用应力”IB形简体2000180.3181.70.85mmmmmmmmMPaA2结论：补强满足要求，不需另加补强o设MPa计算压力P设计温度200C壳体型式壳体材料 名称及类型Q345R 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体克径D、壳体开孔处名义尽度久壳体卑度负偏差6壳体腐蚀裕量G壳体材料许用应力IB形简体2000180.31700.85mmmmmmmmMPa、A2接管实际外伸长度150mm接管实际伸长度0mm接管材料 名称及类型10CGB8163) 管材接管焊接接头

9、系数1接管腐蚀裕量3mm补强圈材料名称Q345R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离mm补强圈外径540mm补强圈厚度20mm接管厚度负偏差G1.25mm补强圈厚度负偏差a0.3mm接管材料许用应力108MPa补强圈许用应力170MPa开孑L补强计算壳体计算厚度/13. 94mm接管计算厚度成2.85mm补强圏强度削弱系数 Zr1接管材料强度削弱系数Z0.635开孔克径d313.5mm补强区有效宽度B627mm接管有效外伸长度办55.99mm接管有效伸长度b0mm开孔削弱所需的补强面积/4428mm壳体多余金属面积A235.9mm1接管多余金属面积Ai206.3mm?补强区的焊缝面积屈64mm:

10、，川+用+加尸506. 2 mm* ，小于A，需另加补强。补强圏面积川4236mm3922mm结论：补强满足要求。设计算压力PMPa设计温度200C壳体型式壳体材料 名称及类型Q345R 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体克径D、壳体开孔处名义尽度久壳体卑度负偏差6壳体腐蚀裕量GIB形简体2000180.30.85mmmmmmmmA22 2MPa170接管实际外伸长度150mm接管实际伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn 锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm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G0mm补强圈厚度负偏差6rmm接管材料

11、许用应力150MPa补强圈许用应力MPa开孑L补强计算壳体计算厚度/13. 94mm接管计算厚度久0.148mm补强圏强度削弱系数 Ar0接管材料强度削弱系数f0.882开孔直径d28mm补强区有效宽度B98mm接管有效外伸长度A21.82mm接管有效伸长度b0mm开孔削弱所需的补强面积/436.2mnf壳体多余金属面积A50.88mm:，接管多余金属面积Ai533.3mnf补强区的焊缝面积 禺64mm:，4+用+才：尸64& 2 mm* 大于A 9不需另加补强。补强圏面积川mm.4-（|+川+用）mm结论：补强满足要求，不需另加补强o设计算压力P2.2MPa设计温度155C壳体型式椭圆形封头

12、壳体材料 名称及类型Q345R 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体克径D、2000mm壳体开孔处名义厚度几18mm壳体厚度负偏差60.3mm壳体腐蚀裕量G5.34mm、A2壳体材料许用应力181.7MPa接管实际外伸长度200mm接管实际伸长度10mm接管材料 名称及类型16Mn 锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm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G0mm补强圈厚度负偏差amm接管材料许用应力165.3MPa补强圈许用应力MPa开孑L补强计算壳体计算厚度莎10.93mm接管计算厚度久3.028mm补强圏强度削弱系数 Zr0接管材料强

13、度削弱系数Z0.91开孔直径d458mm补强区有效宽度B916mm接管有效外伸长度办115.2mm接管有效伸长度b7mm开孔削弱所需的补强面积/5057mm1壳体多余金属面积A64& 2mm1接管多余金属面积Ai5110mm?补强区的焊缝面积禺77.3mm:，4+用+加尸5835 mm 大于A 不需另加补强。补强圏面积川mmA-(AiAdA)mm椭圆形封头长短轴之比结论：补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算 接管：I,卩74x13.5设计算压力p2.2MPa设计温度155C壳体型式椭圆形封头壳体材料 名称及类型Q345R 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体克径D、2000mm壳体开孔处名义厚度

14、几18mm壳体卑度负偏差60.3mm壳体腐蚀裕量G5.34mm壳体材料许用应力181.7MPa接管实际外伸长度150mm接管实际伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn 锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm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G0mm补强圈厚度负偏差amm接管材料许用应力165.3MPa补强圈许用应力MPa开孑L补强计算壳体计算厚度10.93mm接管计算厚度久0.315mm补强圏强度削弱系数 Zr0接管材料强度削弱系数Z0.91开孔直径d53mm补强区有效宽度B116mm接管有效外伸长度办26.75mm接管有效伸长度

15、b0mm开孔削弱所需的补强面积/600mm1壳体多余金属面积A87.37mm1接管多余金属面积Ai495.7mm?补强区的焊缝面积 禺64mm:，的+用+加尸647. 1 mm* 大于A 不需另加补强补强圏面积川mm.4-（1十才2+用）mm椭圆形封头长短轴之比结论：补强满足要求，不需另加补强。开孔补强计算 接管：h,卩 118x20.5设MPa计算压力P设计温度200C壳体型式壳体材料 名称及类型Q345R 板材壳体开孔处焊接接头系数壳体克径D壳体开孔处名义尽度几壳体厚度负偏差6壳体腐蚀裕量G壳体材料许用应力IB形简体2000180.31700.85mmmmmmmmMPaA2接管实际外伸长度

16、150mm接管实际伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn 锻件接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm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G0mm补强圈厚度负偏差6rmm接管材料许用应力150MPa补强圈许用应力MPa开孑L补强计算壳体计算卑度/13. 94mm接管计算厚度久0.517mm补强圏强度削弱系数 Ar0接管材料强度削弱系数Z0.882开孔直径d83mm补强区有效宽度B166mm接管有效外伸长度A41.25mm接管有效伸长度b0mm开孔削弱所需的补强面积/1214mnf壳体多余金属面积A60.17mm:，接管多余金属面积Ai12

17、36mnf补强区的焊缝面积屈64mm:，尸1360 mm 9大于A 1不需另加补强补强圏面积川mm.Ki+川+用）mm结论：补强满足要求，不需另加补强o延长部分兼作法兰固定式管板设计单位陆正重工集团设计计算条件简图壳程圆简设计压力A2MPa设计温度Ts200oc平均金属温度 t165oc装配温度to15oc材料名称Q345R设计温度下许用应力170Mpa平均金属温度下弹性模蚤恳1.931e+ 05Mpa平均金属温度下热膨胀系数 S1.199e- 05nim/n)n)C壳程圆简径D2000nun壳程圆简名义厚度 S18nun壳程圆简有效厚度5T14.7nun壳体法兰设计温度下弹性模蚤Ef1.91

18、e+05MPa壳程圆简直径橫截面积/H)25 Df3.142e+06null壳程圆简金属橫截面积九二s5+ s)9.304e+04null管 箱 圆 简设计压力pt2.2MPa设计温度Tt155oc材料名称Q345R设计温度下弹性模董Eh1.937e+05MPa管箱圆简名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)h35nun管箱圆简有效厚度屁32nun管箱法兰设计温度下弹性模蚤E；1.937e+05MPa换热管材料名称S30408管子平均温度tt146C设计温度下管子材料许用应力“111MPa设计温度下管子材料屈服应力/144MPa设计温度下管子材料弹性模蚤E；1.83e+05MPa平均金

19、属温度下管子材料弹性模虽E,1.862e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数r1.704e-05omm/mm C管子外径d25nun管子壁厚f2nun管子根数n3310極热管中心距S32mm换一根管子金属横截面积a =佩 6）144.5inm極热管长度L4000mm管子有效长度（两管板侧间距）L3804mm管束模数K, = E.na/LDl1.171e+04MPa管子回转半径i = 0.25 J(厂+(J-25t):&162mm热管子哽压失稳当量长度ler500mm系数 Cr =nlEla15& 4比值lcr/i61.26管子稳定许用压应力（C _k）0-1 =弋1 ii 2（的MPa

20、管管子稳定许用压应力 （C）仏=%1一给158.08MPa材料名称16Mn设计温度tp200C管设计温度下许用应力w;150MPa设计温度下弹性模量EP1.91e+05MPa管板腐蚀裕蚤C23mm管板输入厚度/98mm管板计算厚度95mm隔板槽面积（包括拉杆和假管区面积）加0inm板管板强度削弱系数0.4管板刚度削弱系数0.4倉子加强系数Q =L3返仝EL切h =7.06管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接（焊接）高度13.5mm胀接许用拉脱应力引MPa焊接许用拉脱应力创55.5MPa管材料名称16Mn管箱法兰厚度&144mm法兰外径Df2250mm箱基本法兰力矩4/=4.293e+08N n

21、un管程压力操作工况下法兰力Mp5.544e+08N nun法兰宽度f=（Df-）/2125mm法比值Q/q0.016比值6； /0. 072系数C”（按小,；71）,查GB151-1999图 25)0.00竺系数”（按HD、,査GB15I-1999图 26)0. 00133旋转刚度k； 1 r2Eb12 Di+hfq）/2125mm比值q/p0.00735法比值0.0455系数C,按 HD,査 GB151-1999 图 250. 00竺系数0按HD、, f7D.査GB151-1999 图 260.0001799旅转刚度Kf =lr2/f/?f 2| +S4.305MPa法兰外径与径之比K =

22、 D/Dl1.125壳体法兰应力系数（按K査0 g-maxGeG)m 116.26：22578.973 6；450MPa管板布管区周边処:径向应力k k1+-(42-nt) ni 2m107.96：225132.83 6；450MPa管板布管区周边剪切应力“ 14.5805 刃：7532.1415 6：225MPajrD壳体法兰应力23.11.5 6：225-7.2623 6：450MPa换热管轴向应力1 rG.-Qvf 凤 c q+g2 -5.814心；111几5& 08- 41.683 刃333 乩5& 08MPa売程圆简轴向应力旷_pc 伽+ 6) “3& 720同；144.585.32

23、3如B；433.5MPa换热管与管板连接拉脱应力恥din3.056q55.521.913q焊接 q胀接166.5MPa仅有管程压力作用下的危险组合工况(A = 0)不计湛差应力计温差应力犊热管与壳程圆简热膨胀变形差y = al(tl-tQyas(ts-tQ)0.00.0004339当量压力组合 Pc =_打(1+ /3)-2.894-2. 894MPa有效压力组合Pa =-X( Pt + P/Et-26.49-1.001MPa操作情况下法兰力矩系数石_ 4MP卩江入D汉-0.0069-0.1826管板边缘力矩系数 M = M p-0.0069-0.1826管板边缘剪力系数 v =屮M-0.30

24、06-7.953tn. + v 管板总弯矩系数tn = 1+ V-1.1013.252系数(7山仅用于加0时久二3加“阳0.18950.5597系数Gu当20时，按K和m査图31 (a)实线 当70, G1 = max (Gu, Gu)； 加 CO , Gt = Gu0.63841.327管板径向应力系数 带膨胀节Q为Qe,6=l(l+g4 Q + Gz0.0113-0.2334管板布管区周边 处径向应力系数厅=3777(1+ V)r 4K(0 + q)-0.008386-0.2462管板布管区周边 处剪切应力系数=11+ VTp 4 Q+Gz0.0177-0.1759壳体法兰力矩系数M贱=

25、gMp-M-0.00131-0.01844计算值许用值计算值许用值管板径向应力0=6七$(牛160.11.5 6；2251253 6：450MPa管板布管区周边处.径向应力1-AX(V2-Jm 2m136.71.5“ 晋225120.230：450MPa管板布管区周边剪切应力厂一匕几；D! PP-11.510.5 e：754.3261.5 6：225MPajrD壳体法兰应力a(=-YMPaA(-)2 48(104.81.5 6：22555.113 6：450MPa换热管轴向应力1 TG.-Qv r+a 化 45.33心；111 心 5& 085.0753心；333 几5& 08MPa壳程圆筒轴

26、向应力。=力尸+川+可尸 A, 1 (0 + S)43.720同；144.585.773伯；433.5MPa换热管与管板连接拉脱应力q =?din23.83q55.52.6683q焊接胀接166.5MPa计算结果 管板名义厚度戈| 98nun管板校核通过管箱法兰计算i殳计条件陆正賣工集团设计压力P 计算压力P 设计温度t 轴向外载荷F2. 2002.200155.00.0papa0.0壳 材料名称 体许用应力材料名称许用| Q345R181.7pa16Mn1710161.4papa许用应力b228.0MPa“198.7MPa公称克径dw36.0mm缘栓根径tfi31.7mm应力材料名称35Cr

27、iloA2000.0D、*数量n68个-w%hFiZ?b结构尺寸mni材料类型2180.035,0 软垫片2250.02108.048,025.0压紧面形状*W6 4nunla, lb2058,06103,008.94/(MPa)28,042.069,02090.1螺栓受力计算预紧状态下需要的最小螺栓载荷：扣 /加；y = 4052689.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷城凡十 F 二 8323621.0N所需螺栓息截面积A.J. = max (i4p , A ) = 41890.4mme实际使用螺栓思截面积mm片小 6. 4mmb= bb=2. 53伍6.4mm ZJ；= ( DD )/2 A* 6. 4mmD尸 D 斤-2bA = n-d? = 53566.74 1力矩计算操作/L= 0. 785)?p=6908000. 0N厶尸 L a+ 0.51=69.0mm=476652