9sw62011v20强度校核源文件换热器t

1、过程强度计算书SW6-20111化 工设 计 技 术 中 心站固定管板换热器设计计算计算雨花石团队设 计 计 算 条 件壳程管程设计ps1.54MPa设计pt0.0011MPa设计温度ts162.14C设计温度tt90C壳程圆筒内径Di500mm圆筒内径 Di539.75mm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圆筒校核计算前端封头()校核计算后端圆筒校核计算后端封头()校核计算校核计算管板校核计算过程强度计算书SW6-20112化 工设 计 技 术 中 心站前端筒体计算计算雨花石团队计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算Pc0.00

2、MPa设计温度 t90.00° C内径 Di539.75mm材料Q345R( 板材 )试验温度应力 s189.00MPa设计温度应力 st189.00MPa试验温度下屈服点 ss345.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85厚度及重量计算计算厚度 Pc Did = 2s t f - Pc = 0.00mm有效厚度de =dn - C1- C2= 6.70mm名义厚度dn = 10.00mm重量67.79Kg试验时应力校核试验类型试验试验值PT = 1.25P s = 0.0014(或由用户输入)s tMPa试验通过的应力水平 sTsT

3、£ 0.90 ss = 310.50MPa试验下圆筒的应力sT = pT .( Di + d e ) = 0.072d e .fMPa校核条件sT£ sT校核结果及应力计算最大工作2d e s t fPw= ( Di +d e ) = 3.93945MPa设计温度下计算应力 Pc ( Di +d e )st =2d= 0.04eMPastf160.65MPa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 8.00mm,过程强度计算书SW6-20113化 工设 计 技 术 中 心站前端封头计算计算雨花石团队计算所依据的标准GB 150.3-201

4、1计算条件椭圆封头简图计算Pc0.00MPa设计温度 t90.00° C内径 Di539.75mm曲面深度 hi135.00mm材料Q345R(板材)设计温度应力 st189.00MPa试验温度应力 s189.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85试验时应力校核试验类型试验试验值PT = 1.25Pc s = 0.0014 (或由用户输入)s tMPa试验通过的应力stsT£ 0.90 ss = 310.50MPa试验下封头的应力sT = pT .(KDi + 0.5de ) = 0.072de.fMPa校核条件sT

5、3; sT校核结果厚度及重量计算形状系数K = 1 éæ D ö2 ù = 0.9994ê2 + ç i ÷ ú6 êç 2h ÷ úëèi ø û计算厚度 KPc Didh = 2s t f -0.5 Pc= 0.00mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 6.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名义厚度dnh = 10.00mm结论满足最小厚度要求重量30.50Kg压 力 计 算最大工作2s t fd ePw= KD

6、i +0.5d e = 3.96618MPa结论过程强度计算书SW6-20114化 工设 计 技 术 中 心站后端筒体计算计算雨花石团队计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算Pc0.00MPa设计温度 t90.00° C内径 Di539.75mm材料Q345R( 板材 )试验温度应力 s189.00MPa设计温度应力 st189.00MPa试验温度下屈服点 ss345.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85厚度及重量计算计算厚度 Pc Did = 2s t f - Pc = 0.00mm有效厚度de =dn -

7、 C1- C2= 6.70mm名义厚度dn = 10.00mm重量67.79Kg试验时应力校核试验类型试验试验值PT = 1.25P s = 0.0014(或由用户输入)s tMPa试验通过的应力水平 sTsT£ 0.90 ss = 310.50MPa试验下圆筒的应力sT = pT .( Di + d e ) = 0.072d e .fMPa校核条件sT£ sT校核结果及应力计算最大工作2d e s t fPw= ( Di +d e ) = 3.93945MPa设计温度下计算应力 Pc ( Di +d e )st =2d= 0.04eMPastf160.65MPa校核条件s

8、tf st结论筒体名义厚度大于或等于 GB151 中规定的最小厚度 8.00mm,过程强度计算书SW6-20115化 工设 计 技 术 中 心站后端封头计算计算雨花石团队计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算Pc0.00MPa设计温度 t90.00° C内径 Di539.75mm曲面深度 hi135.00mm材料Q345R(板材)设计温度应力 st189.00MPa试验温度应力 s189.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85试验时应力校核试验类型试验试验值PT = 1.25Pc s = 0.0014 (或

9、由用户输入)s tMPa试验通过的应力stsT£ 0.90 ss = 310.50MPa试验下封头的应力sT = pT .(KDi + 0.5de ) = 0.072de.fMPa校核条件sT£ sT校核结果厚度及重量计算形状系数K = 1 éæ D ö2 ù = 0.9994ê2 + ç i ÷ ú6 êç 2h ÷ úëèi ø û计算厚度 KPc Didh = 2s t f -0.5 Pc= 0.00mm有效厚

10、度deh =dnh - C1- C2= 6.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名义厚度dnh = 10.00mm结论满足最小厚度要求重量30.50Kg压 力 计 算最大工作2s t fd ePw= KDi +0.5d e = 3.96618MPa结论过程强度计算书SW6-20116化 工设 计 技 术 中 心站内压圆筒校核计算雨花石团队计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算Pc1.54MPa设计温度 t162.14° C内径 Di500.00mm材料Q345R( 板材 )试验温度应力 s189.00MPa设计温度应力 st187.54MPa试验温度下屈

11、服点 ss345.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f0.85厚度及重量计算计算厚度 Pc Did = 2s t f - Pc = 2.43mm有效厚度de =dn - C1- C2= 12.70mm名义厚度dn = 16.00mm重量407.20Kg试验时应力校核试验类型试验试验值PT = 1.25P s = 1.9250(或由用户输入)s tMPa试验通过的应力水平 sTsT£ 0.90 ss = 310.50MPa试验下圆筒的应力sT = pT .( Di + d e ) = 45.712d e .fMPa校核条件sT£ s

12、T校核结果及应力计算最大工作2d e s t fPw= ( Di +d e ) = 7.89752MPa设计温度下计算应力 Pc ( Di +d e )st =2d= 31.08eMPastf159.41MPa校核条件stf st结论过程强度计算书SW6-2011注：7化 工设 计 技 术 中 心站延长部固定式管板设计雨花石团队设 计 计 算 条 件简图壳程圆筒设计ps1.54MPa设计温度Ts162.1°C平均金属温度 ts148C装配温度to15C材料名称Q345R设计温度下应力st187.5Mpa平均金属温度下弹性模量 Es1.941e+05Mpa平均金属温度下热膨胀系数as1

13、.187e-05mm/mm C壳程圆筒内径 Di500mm壳程圆筒名义厚度 ds16mm壳程圆筒有效厚度 dse12.7mm壳体设计温度下弹性模量 Ef1.933e+05MPa壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di21.963e+05mm2壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )2.046e+04mm2管箱圆筒设计pt0.0011MPa设计温度 Tt90C材料名称Q345R设计温度下弹性模量 Eh1.965e+05MPa圆筒名义厚度(为取颈部大小端平均值)dh17mm圆筒有效厚度dhe14mm”设计温度下弹性模量 Et1.965e+05MPa换热管材料名称20(GB994

14、8)管子平均温度 tt94.99C设计温度下管子材料应力 stt137.8MPa设计温度下管子材料屈服应力sst206.6MPat设计温度下管子材料弹性模量 Et1.933e+05MPa平均金属温度下管子材料弹性模量 Et1.973e+05MPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数at1.149e-05mm/mm C管子外径 d25mm管子壁厚dt2mm过程强度计算书SW6-20118化 工设 计 技 术 中 心站换热管管子根数 n200换热管中心距 S32mm一根管子金属横截面积a = pdt (d - dt )144.5mm2换热管长度 L2000mm管子有效长度(两管板内侧间距) L1192

15、6mm管束模数 Kt = Et na/LDi5920MPa管子回转半径 i = 0.25 d 2 + (d - 2d ) 2t8.162mm管子受压失稳当量长度 lcr2000mm系数 Cr =p 2Et / s tts135.9比值 lcr /i245管子压应力 (l)p 2 ECr <= crs =t icr2(li)2cr15.89MPa管子压应力( C > lcr )s t éli ùris cr = s ê1 - crú2 ë2Cr ûMPa管板材料名称Q245R设计温度 tp162.1C设计温度下应力s tr1

16、25.1MPa设计温度下弹性模量 Ep1.933e+05MPa管板腐蚀裕量 C26mm管板输入厚度dn37mm管板计算厚度 d20.7mm隔板槽面积 (拉杆和假管区面积)Ad3000mm2管板强度削弱系数 h0.4管板刚度削弱系数 m0.4管子加强系数 K 2 = 1.318 Di E na / E LdhK =dtp6.58管板和管子连接型式焊接管板和管子胀接(焊接)高度 l3.5mm胀接拉脱应力 qMPa焊接拉脱应力 q68.91MPa过程强度计算书SW6-20119化 工设 计 技 术 中 心站管箱法兰材料名称20MnMo厚度 d "f38mm外径 Df640mm兰力矩 M m

17、1.554e+07N×mm管程操作工况下Mp1.293e+04N×mm宽度 bf = (Df - Di ) / 270mm比值dh / Di0.028比值d " / Dfi0.076系数C" (按dh/D ,d”f /D , 查<<GB151-1999>>图 25)ii0.00系数w”(按dh/Di ,d”f /Di ,查<<GB151-1999>>图 26)0.00454212E "b æ 2d " ö3旋转刚度 K " =f f ç f 

18、47; + E w " f12 Di + bf ç Di ÷hèø88.5MPa壳体法兰材料名称Q245R壳体厚度d ' f29mm外径 Df640mm宽度 bf = (Df - Di ) / 270mm比值 ds / Di0.0254比值d ' / Dfi0.058系数C ' , 按dh/D ,d”f /D , 查<<GB151-1999>>图 25ii0.00系数v '按d /D ,d”/D , 查<<GB151-1999>>图 26,h ifi0.003093

19、旋转刚度1 2E ' b æ 2d ' öK ' =f f çf ÷ + E w ' f12 Di + bf ç Di ÷sèø56.16MPa外径与内径之比 K = Df Di1.28壳体应力系数 Y (按 K 查<<GB1502011>>表 7-9)8.005旋转刚度无量纲参数 p K fK f = 4 Kt0.00745膨胀节总体轴向刚度 p 2 Et 2(l i)2 c0N/mm过程强度计算书SW6-201110化 工设 计 技 术 中 心站系数计算管

20、板第一弯矩系数(按 K , Kf 查<<GB151-1999>>图 27) m10.5255系数 y = m1 K K f10.82系数(按 Kt Kf 查<<GB15198>>图 29) G23.155换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 Q = Et naEs As1.436换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 Q = Et na(Es As + K ex L)exEs As K ex L管板第二弯矩系数(按 K,Q 或Qex 查<<GB151-1999>>图 28(a)或(b) m21.9系数（带膨胀节时Q 代替 Q） M =

21、m1ex12K (Q + G )20.008779系数 (按 K,Q 或 Qex30) G30.003898矩折减系数 x = K f (K f + G3 )0.6565管板边缘力矩变化系数 D 1M = x + KK "ff0.7745矩变化系数 D = D KK "M fMff0.4915管板参数管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd29.817e+04mm2管板布管区面积(三角形布管)A = 0.866nS 2 + Atd(正方形布管 )A = nS 2 + Atd1.804e+05mm2管板布管区当量直径 Dt = 4At / p479.2mm系数计算系

22、数 l = Al / A0.5系数 b = na / Al0.2944系数 ås = 0.4 + 0.6 ´ (1 + Q) / l3.323系数(带膨胀节时Qex 代替 Q) åt = 0.4(1 + b ) + (0.6 + Q)/ l4.589管板布管区当量直径与壳体内径之比 rt = Dt / Di0.9584管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt)0.2736过程强度计算书SW6-201111化 工设 计 技 术 中 心站仅有壳程Ps 作用下的组合工况 (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g = at (t t -

23、t 0 )- as (t s -t 0 )0.0-0.0006593当量组合 Pc = Ps1.541.54MPa有效组合 Pa = ås Ps + bgEt5.117-33.17MPa兰力矩系数4 Mm M m = lpD3 Pi a0.06187-0.009545管板边缘力矩系数M = M m + (D M )M10.06867-0.002745管板边缘剪力系数 n = y M0.7429-0.0297管板总弯矩系数 m = m1 + m2n1 + n1.1110.4834系数G1e 仅用于 m > 0时G1e = 3m m K0.20460.08898系数G1i当 m &

24、gt; 0时,按K 和 m31(a)实线当 m < 0时,按K 和 m31（b）0.42440.1022系数G1m > 0 , G1 = max(G1e ,G1i ) ,m < 0 , G = G11i0.42440.1022管板径向应力系数带膨胀节Q 为 Q exs r = 1 (1 + n )G1 4 Q + G20.040280.005399管板布管区周边处径向应力系数s ' = 3 m(1 + n )r4 K(Q + G2 )0.048550.01175管板布管区周边处剪切应力系数t p = 1 1 + n 4 Q + G20.094910.05284壳体矩系

25、数 M ws = x Mm - (DM f ) M10.0363-0.01058计算值值计算值值l æ D ö 2管板径向应力 s = s r Pç i ÷ra m è d ø150.31.5 s tr187.6130.63 s t r375.2MPa管板布管区周边处径向应力P l ' æ D ö 22s ' = a s r ç i ÷ ékkùrmè d ø ê1 - m + 2m ( 2 - m)úë

26、51;138.41.5 s tr187.6-143.93 s t r375.2MPa管板布管区周边剪切应力t = Pa l Dt pm t p d14.050.5 s tr62.53-50.721.5 s tr187.6MPa过程强度计算书SW6-201112化 工设 计 技 术 中 心站壳体应力 s ' = p Y P l( Di )2f4M ws ad 'f173.61.5 s tr187.63283 s t r375.2MPa换热管轴向应力1 éG2 - Qnùst = b ê Pc - Q + GPa úë2û

27、-2.676s tt137.8s cr15.8983.713 s t t413.4s cr15.89MPa壳程圆筒轴向应力 s = Al(1 + n ) PcA (Q + G ) a s29.324f s tc159.4-33.653f s tc478.2MPa换热管与管板连接拉脱应力 q = s t adlp1.407q 68.9144.013q焊接q胀接206.7MPa仅有管程Pt 作用下的组合工况 (Ps = 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g = at (t t -t 0 )- as (t s -t 0 )0.0-0.0006593当量组合Pc = -Pt (1+

28、 b )-0.001424-0.001424MPa有效组合 Pa = - åt Pt + bgEt-0.005048-38.29MPa操作情况下矩系数 4 M pM p = p l D 3 Pi a-0.05219-6.881e-06管板边缘力矩系数M = M p-0.05219-6.881e-06管板边缘剪力系数 n = y M-0.5646-7.444e-05管板总弯矩系数 m = m1 + m2n1 + n-1.2580.5254系数G1e 仅用于 m > 0时G1e = 3mm K0.23150.0967系数G1i当 m > 0时,按K 和 m31（a）实线当 m

29、 < 0时,按K 和 m 查 31（b)0.7450.09478系数G1m >0, G1 = max (G1e ,G1i );m <0 , G1 = G1i0.7450.0967管板径向应力系数带膨胀节Q 为 Q ex1 (1 + n )Gs r =1 4 Q + G20.017660.005266过程强度计算书SW6-201113化 工设 计 技 术 中 心站管板布管区周边处径向应力系数s ' = 3 m(1 + n )r4 K(Q + G2 )-0.013720.01316管板布管区周边处剪切应力系数t = 1 1 + n p 4 Q + G20.023710.0

30、5445壳体矩系数M ws = x M p - M1-0.04304-0.008783计算值值计算值值管板径向应力l æ D ö 2s = s r P m çè di ÷øra0.065031.5 s tr187.6147.13 s t r375.2MPa管板布管区周边处径向应力P l ' æ D ö 2 é k k 2ùs ' = a s r çè i ÷ø ê1- +( 2 - m)úrmdêë

31、m 2múû0.057491.5m = m1 + m2n1+ n187.6-199.53 s tr375.2MPa管板布管区周边剪切应力t = Pa l Dt pm t p d-0.0034630.5 s tr62.53-60.341.5 s tr187.6MPa壳体应力s ' = p Y P l( Di ) 2f4M ws ad 'f0.20311.5 s tr187.6314.33 s t r375.2MPa换热管轴向应力1 éG2 - Qnùst = b ê Pc - Q + GPa úë2û

32、0.009976s tt137.8s cr15.8989.393 s t t413.4s cr15.89MPa壳程圆筒轴向应力 s = A P + l(1 + n ) P cAt(Q + G ) a s20.008261f s tc159.4-40.023f s tc478.2MPa换热管与管板连接拉脱应力 q = s t adlp0.005245q 68.9146.993q焊接q胀接206.7MPa计算结果管板名义厚度dn37mm管板校核通过过程强度计算书SW6-201114化 工设 计 技 术 中 心站换热管内压计算计算雨花石团队计算条件换热管简图计算Pc0.00MPa设计温度 t162.

33、14° C内径 Di21.00mm材料20(GB9948)( 管材 )试验温度应力 s152.00MPa设计温度应力 st137.81MPa mm钢板负偏差 C10.00腐蚀裕量 C20.00mm焊接接头系数 f1.00厚度及重量计算计算厚度 Pc Did = 2s t f - Pc = 0.00mm有效厚度de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度dn = 2.00mm重量2.27Kg及应力计算最大工作2d e s t fPw= ( Di +d e ) = 23.96779MPa设计温度下计算应力 Pc ( Di +d e )st =2d= 0.01eMPastf137

34、.81MPa校核条件stf st结论换热管内压计算过程强度计算书SW6-201115化 工设 计 技 术 中 心站换热管外压计算计算雨花石团队计算条件换热管简图计算Pc-1.54MPa设计温度 t162.14° C内径 Di21.00mm材料名称20(GB9948)(管材)试验温度应力 s152.00MPa设计温度应力 st137.81MPa钢板负偏差 C10.00mm腐蚀裕量 C20.00mm焊接接头系数 f1.00厚度及重量计算计算厚度d = 0.45mm有效厚度de =dn - C1- C2= 2.00mm名义厚度dn = 2.00mm外压计算长度 LL= 2000.00mm外

35、径 DoDo= Di+2dn = 25.00mmL/Do4.42Do/de12.50A 值A= 0.0077070B 值B= 156.51重量2.27kg计算P=B= $155Do /d eMPa结论换热管外压计算过程强度计算书SW6-201116化 工设 计 技 术 中 心站计算计算雨花石团队设 计 条 件简图设计p0.001MPa计算pc0.001MPa设计温度 t90.0° C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳体材料名称Q345R应力 stn189.0MPa法兰材料名称20MnMo应力sf196.0MPastf196.0MPa螺栓材料名称40Cr应力sb196.0

36、MPastb178.5MPa公称直径 d B20.0mm螺栓根径 d 117.3mm数量 n24个垫片结构mmDi500.0Do640.0Db600.0D 外550.0D 内500.0012.0Le20.0LA28.0h25.0122.0材料类型软垫片N25.0m3.00y(MPa)31.0压紧面形状1c,1db8.85DG532.3b06.4mmb= b0b0 > 6.4mmb=2.53 b0b06.4mmDG= ( D 外+D 内 )/2b0 > 6.4mmDG= 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 = 459037.3N操作状态下需要的最小螺栓载荷 WpWp = Fp + F = 342.5N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 2342.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = n p d 2 = 5637.64 1mm2力 矩 计 算操作MpFD = 0.785 D2 pci= 215.9NLD= L A+ 0.51= 39.0mmMD= FD LD= 8419