1 反应器8-SW6-2011强度校核源文件R0101

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、0.1MPa设计压力 0.1MPa设计温度 170设计温度 155.5壳程圆筒内径Di6000 mm管箱圆筒内径Di6000mm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)校核计算膨胀节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筒体法兰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 0.10MPa设计温度 t 155.50 C内径 Di 6000.00mm材料 Q345R (

3、板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 181.57MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 1.65mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 41568.01Kg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 = 0.8800 (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 =

4、 = 149.59 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= = 1.06811MPa设计温度下计算应力 st = = 17.00MPastf 181.57MPa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15.00mm,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 0.10MPa设计温度 t 155.50 C内径 Di 6000.00mm曲面深度 hi 1500.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 181.5

5、7MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00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= 0.8800 (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 = = 149.37MPa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 = = 1.65mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 17.70mm最小厚度 dmin = 9.00mm名义厚度 dnh =

6、20.00mm结论 满足最小厚度要求重量 6264.96 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.06969MPa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 0.10MPa设计温度 t 155.50 C内径 Di 6000.00mm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 181.57MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚

7、度 d = = 1.65mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm名义厚度 dn = 20.00mm重量 41568.01Kg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 = 0.8800 (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 = = 149.59 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= = 1.06811MPa设计温度下计算应力 st = = 17.00MPastf 181.57MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚

8、度大于或等于GB151中规定的最小厚度15.00mm,合格后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 0.10MPa设计温度 t 155.50 C内径 Di 6000.00mm曲面深度 hi 1500.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 181.57MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00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= 0.8800 (或由用户输入

9、)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 = = 149.37MPa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 = = 1.65mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 17.70mm最小厚度 dmin = 9.00mm名义厚度 dnh = 20.00mm结论 满足最小厚度要求重量 6264.96 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 1.06969MPa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

10、条件筒体简图计算压力 Pc 0.98MPa设计温度 t 170.00 C内径 Di 6000.00mm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 177.80MPa试验温度下屈服点 ss 325.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 16.58mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 32.70mm名义厚度 dn = 35.00mm重量 72925.61Kg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 = 0.8800 (

11、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 = = 81.17 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= = 1.92752MPa设计温度下计算应力 st = = 90.40MPastf 177.80MPa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15.00mm,合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N1, 953计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.98MPa设计

12、温度155.5壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di6000mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t181.57MPa筒体周向斜接管偏心距离(mm) 1000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 100mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 10mm接管材料 10(GB8163)接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 1mm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 180mm补强圈厚度 16mm接管厚度负偏差

13、C1t 0.4mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 114.23MPa补强圈许用应力t 188.34MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 97.325mm开孔长径与短径之比 1.0602 壳体计算厚度 16.236mm接管计算厚度t 0.3834 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 0.6291开孔补强计算直径 d 91.8mm补强区有效宽度 B 183.6 mm接管有效外伸长度 h1 16.595mm接管有效内伸长度 h2 9 mm开孔削弱所需的补强面积A 1510mm2壳体多余金属面积 A1 133 mm2接管多余金属面积 A2 32

14、mm2补强区内的焊缝面积 A3 24 mm2A1+A2+A3= 189mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A41334mm2A-(A1+A2+A3)1321mm2结论: 合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N7, 91425计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.98MPa设计温度155.5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1壳体内直径 Di6000mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t181.57MPa

15、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() 4.8309 接管实际外伸长度 300mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 50mm接管材料 S30403接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 Q345R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 500mm补强圈外径 1140mm补强圈厚度 30mm接管厚度负偏差 C1t 2.5mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 98.45MPa补强圈许用应力t 181.57MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 873mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 14.593mm接管

16、计算厚度t 4.3218 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 0.5422开孔补强计算直径 d 873mm补强区有效宽度 B 1746 mm接管有效外伸长度 h1 147.73mm接管有效内伸长度 h2 48 mm开孔削弱所需的补强面积A 13013mm2壳体多余金属面积 A1 2654 mm2接管多余金属面积 A2 3555mm2补强区内的焊缝面积 A3 228 mm2A1+A2+A3= 6438mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A46712mm2A-(A1+A2+A3)6575mm2结论: 合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管:

17、N8, 3689计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.98MPa设计温度155.5壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di6000mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t181.57MPa筒体周向斜接管偏心距离(mm) 1000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 100mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 10mm接管材料 10(GB8163)接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补

18、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 630mm补强圈厚度 20mm接管厚度负偏差 C1t 1.35mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 114.23MPa补强圈许用应力t 181.57MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 378.26mm开孔长径与短径之比 1.0604 壳体计算厚度 16.236mm接管计算厚度t 1.5078 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 0.6291开孔补强计算直径 d 356.7mm补强区有效宽度 B 713.4 mm接管有效外伸长度 h1 56.66mm接管有效内伸长

19、度 h2 8 mm开孔削弱所需的补强面积A 5859mm2壳体多余金属面积 A1 516 mm2接管多余金属面积 A2 332mm2补强区内的焊缝面积 A3 76 mm2A1+A2+A3= 925mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A45161mm2A-(A1+A2+A3)4935mm2结论: 合格开孔补强计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所接 管: N9, 2736.5计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.98MPa设计温度155.5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1壳体内直径 Di6

20、000mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力t181.57MPa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() 4.8309 接管实际外伸长度 300mm接管连接型式 插入式接管接管实际内伸长度 50mm接管材料 S30403接管焊接接头系数 1名称及类型 管材接管腐蚀裕量 2mm补强圈材料名称 Q345R凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 500mm补强圈外径 470mm补强圈厚度 16mm接管厚度负偏差 C1t 0.65mm补强圈厚度负偏差 C1r 0.3mm接管材料许用应力t 98.45MPa补强圈许用应力t

21、 188.34MPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径 265.3mm开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度 14.593mm接管计算厚度t 1.3005 mm补强圈强度削弱系数 frr 1接管材料强度削弱系数 fr 0.5422开孔补强计算直径 d 265.3mm补强区有效宽度 B 530.6 mm接管有效外伸长度 h1 41.527mm接管有效内伸长度 h2 41.527 mm开孔削弱所需的补强面积A 3923mm2壳体多余金属面积 A1 813 mm2接管多余金属面积 A2 198mm2补强区内的焊缝面积 A3 53 mm2A1+A2+A3= 1064mm2 ，小于A，需另加补强。补强

22、圈面积 A43093mm2A-(A1+A2+A3)2859mm2结论: 合格 膨胀节计算和校核计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算条件膨胀节结构示意图设计压力 Pc0.1MPa设计温度 t170 C膨胀节结构与壳体搭接膨胀节管子外直径do10mm膨胀节管子名义厚度d 41mm膨胀节管子腐蚀裕量C2 10mm膨胀节短节名义厚度d2 10mm膨胀节短节腐蚀裕量C22 2mm壳体外直径 Do 6070mm壳体名义厚度 d1 35mm壳体腐蚀裕量 C21 2mm膨胀节开槽间距 L2 10mm壳体端部间距 L3 10mm1膨胀节与壳体搭接膨胀节开槽处高度 h 10mm膨胀节的半波数 Nd 5膨

23、胀节材料 Q235-C膨胀节材料在设计温度下许用应力 st102.139MPa膨胀节材料在设计温度下弹性模量 Et102.139MPa膨胀节所受到的轴向力10N膨胀节设计疲劳次数N0壳体材料Q345R壳体材料在设计温度下许用应力 st 177.8MPa膨胀节刚度 Kex 10N/mm膨胀节的轴向位移mm2膨胀节与壳体对接计算结果 壳体有效厚度 d10 32.7mm膨胀节短节有效厚度d20 7.7mm膨胀节管子平均直径 dm -31mm膨胀节管子有效厚度d0 30.7mm壳体有效长度 L1 = 120 mm膨胀节管子径向薄膜应力 -0.0504886 MPas1 st , 合格壳体、膨胀节短节和

24、膨胀节管子组合截面上的环向薄膜应力：膨胀节与壳体搭接 = -17.1907 MPa膨胀节与壳体对接 = MPas2 6.4mm 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 = 360.5N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 152.9 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 4.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 93.6mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 5432.5NLD= L A+ 0.51 = -41.0mmMD= FD LD

25、 = -222730.6N.mm作FG = Fp = 84.0NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 1.5mmMG= FG LG = 126.0N.mmMpFT = F-FD = -5363.7NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = -16.2mmMT= FT LT = 87160.1N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 135444.4N.mm预紧 MaW = 4439.2NLG = 1.5mmMa=W LG = 6658.9N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo

26、= 135444.4N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 37.7mm最小间距 32.0 (查GB150-2011表9-3)mm最大间距 42.5mm 形 状 常 数 确 定28.28h/ho = 0.4 K = Do/DI = 1.250 1.4由K查表9-5得T=1.818Z =4.556Y =8.830U=9.703整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.87546VI=0.375760.03095松式法兰查图9-5和图9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图9-7由 d1/do 得f = 1.00000整体法兰 = 73035.1松式法兰 = 0.00.0=

27、f e+1 =1.31g = y/T = 0.721.41 = 0.73剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 10.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 10.02MPa =282.5 或 =470.8( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 32.59MPa = 188.3校核合格切向应力 1.01MPa = 188.3校核合格综合应力 = 21.31MPa = 188.3校核合格刚度系数 0.022 校核合格法兰校核结果校核合格筒体法兰计算计算单位中航一集团航空动力控制系

28、统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p0.980MPa计算压力 pc1.081MPa设计温度 t170.0 C轴向外载荷 F2.0N外力矩 M10.0N.mm壳材料名称Q345R体许用应力 177.8MPa法材料名称Q345R许用sf189.0MPa兰应力stf186.6MPa材料名称20螺许用sb91.0MPa应力stb76.0MPa栓公称直径 d B12.0mm螺栓根径 d 110.9mm数量 n1个Di80.0Do100.0垫 结构尺寸Db12.0D外10.0D内8.0010.0 mmLe44.0LA-48.0h10.0114.0材料类型软垫片N1.0m2.75y(MPa)25.5压紧面形状1a,1bb0.50DG9.0片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm 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 = 360.5N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 152.9 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 4.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 93.6mm2力 矩 计 算操