SW6某固定管板换热器强度计算简单计算书.docx

1、SW6某固定管板换热器强度计算简单计算书软件批准号：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： 压力容器专用计算软件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设计计算条件:壳 程:管 程:设计压力 Ps (MPa)2.4设计压力 Pt (MPa)0.6设计温度

2、 ts ()100设计温度 tt ()60壳程圆筒外径Do (mm)325管箱圆筒外径Do (mm)325材料名称20(GB8163)材料名称20(GB8163)前端管箱封头计算计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件计算压力 Pc (MPa)0.60外径 Do (mm)325.00设计温度 t ()60.00曲面高度 ho (mm)73.00材料名称Q235-B材料类型板材试验温度许用应力 (MPa)116.00钢板负偏差 C1 (mm)0.30设计温度许用应力 t(MPa)114.50腐蚀裕量 C2 (mm)1.00焊接接头系数 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验压

3、力试验允许通过的应力试验压力值 PT (MPa)1.0000 T (Mpa)211.50试验压力下封头的校核条件 T T周向应力 T (MPa)29.90校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K1.2750最小厚度 min (mm)3.00计算厚度 h (mm)1.08名义厚度 nh (mm)8.00有效厚度 eh (mm)6.70重量 (kg)7.75结论满足最小厚度要求压力计算最大允许工作压力Pw(MPa)3.82974结论 合格后端管箱封头计算计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件计算压力 Pc (MPa)0.60外径 Do (mm)325.00设计温度 t ()60.00曲

4、面高度 ho (mm)73.00材料名称Q235-B材料类型板材试验温度许用应力 (MPa)116.00钢板负偏差 C1 (mm)0.30设计温度许用应力 t(MPa)114.50腐蚀裕量 C2 (mm)1.00焊接接头系数 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验压力试验允许通过的应力试验压力值 PT (MPa)1.0000 T (Mpa)211.50试验压力下封头的校核条件 T T周向应力 T (MPa)29.90校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K1.2750最小厚度 min (mm)3.00计算厚度 h (mm)1.08名义厚度 nh (mm)8.00有效厚度 eh (mm)6

5、.70重量 (kg)7.75结论满足最小厚度要求压力计算最大允许工作压力Pw(MPa)3.82974结论 合格内压圆筒校核计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件计算压力 Pc (MPa)2.40设计温度 t ()100.00外径 Do (mm)309.00材料名称20(GB8163)材料类型管材试验温度许用应力 (MPa)152.00钢板负偏差 C1 (mm)1.20设计温度许用应力 t (MPa)147.00腐蚀裕量 C2 (mm)1.00试验温度下屈服点 s (MPa)245.00焊接接头系数 1.00厚度及重量计算计算厚度 (mm)2.50名义厚度 n (mm)8.00有效

6、厚度 e (mm)5.80重量 (kg)68.53压力试验时应力校核压力试验类型液压试验压力试验允许通过的应力试验压力值PT (MPa)3.0000 T=0.90 s220.50试验压力下圆筒的应力 T (MPa)78.41校核条件 T T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力Pw (MPa)5.62401设计温度下计算应力 t (MPa)62.73 t 147.00校核条件 t t结论 合格开孔补强计算设 计 条 件接管: A1，A2, 8010计算方法: GB150.3-2011 等面积补强法,单孔计算压力 pc (MPa)0.6接管焊接接头系数1设计温度 t ()60接管腐蚀裕量 (

7、mm)1壳体型式椭圆形封头凸形封头开孔中心至壳体材料Q235-B封头轴线的距离 (mm)名称及类型板材接管厚度负偏差 C1t (mm)壳体开孔处焊接接头系数1接管材料许用应力t (MPa)壳体内直径 DI (mm)309接管材料20(GB8163)壳体开孔处名义厚度n (mm)8名称及类型管材壳体厚度负偏差 C1 (mm)补强圈材料名称 壳体腐蚀裕量 C2 (mm)1补强圈外径(mm)壳体材料许用应力t (MPa)补强圈厚度(mm)椭圆形封头长短轴之比 2.1164补强圈厚度负偏差 C1r (mm)接管连接型式 补强圈许用应力t (MPa)接管实际外伸长度 (mm)20凸形封头上接管轴线与封头

8、轴线的 接管实际内伸长度 (mm)0夹角() 开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径(mm) 64.5开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度(mm)接管计算厚度t (mm) 补强圈强度削弱系数 frr接管材料强度削弱系数 fr开孔补强计算直径 d (mm)64.5补强区有效宽度 B (mm) 接管有效外伸长度 h1 (mm)接管有效内伸长度 h2 (mm) 开孔削弱所需的补强面积A (mm2)壳体多余金属面积 A1 (mm2) 接管多余金属面积 A2 (mm2)补强区内的焊缝面积 A3(mm2) A1+A2+A3= (mm2)补强圈面积 A4 (mm2)A-(A1+A2+A3) (mm2)结论:

9、 根据GB150第6.1.3节的规定,本开孔可不另行补强。开孔补强计算设 计 条 件接管: B1，B2, 605计算方法: GB150.3-2011 等面积补强法,单孔计算压力 pc (MPa)2.4接管焊接接头系数1设计温度 t ()100接管腐蚀裕量 (mm)1壳体型式圆形筒体凸形封头开孔中心至壳体材料20(GB8163)封头轴线的距离 (mm)名称及类型管材接管厚度负偏差 C1t (mm)壳体开孔处焊接接头系数1接管材料许用应力t (MPa)壳体内直径 DI (mm)309接管材料20(GB8163)壳体开孔处名义厚度n (mm)8名称及类型管材壳体厚度负偏差 C1 (mm)补强圈材料名

10、称 壳体腐蚀裕量 C2 (mm)1补强圈外径(mm)壳体材料许用应力t (MPa)补强圈厚度(mm)接管轴线与筒体表面法线的夹角() 0补强圈厚度负偏差 C1r (mm)接管连接型式 补强圈许用应力t (MPa)接管实际外伸长度 (mm)77.5凸形封头上接管轴线与封头轴线的 接管实际内伸长度 (mm)0夹角() 开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径(mm) 53.25开孔长径与短径之比 1 壳体计算厚度(mm)接管计算厚度t (mm) 补强圈强度削弱系数 frr接管材料强度削弱系数 fr开孔补强计算直径 d (mm)53.25补强区有效宽度 B (mm) 接管有效外伸长度 h1 (mm)接

11、管有效内伸长度 h2 (mm) 开孔削弱所需的补强面积A (mm2)壳体多余金属面积 A1 (mm2) 接管多余金属面积 A2 (mm2)补强区内的焊缝面积 A3(mm2) A1+A2+A3= (mm2)补强圈面积 A4 (mm2)A-(A1+A2+A3) (mm2)结论: 根据GB150第6.1.3节的规定,本开孔可不另行补强。延长部分兼作法兰固定式管板 设计计算条件:壳程圆筒：设计压力 ps (MPa)2.4平均温度下热膨胀系数 s(1/)1.076e-05设计温度 Ts ()100壳程圆筒内径 DI(mm) 309平均金属温度ts ()0壳 程 圆 筒 名 义 厚 度 s (mm)5.8

12、装配温度t0 ()15壳体法兰弹性模量Ef(MPa)1.97e+05材料名称20(GB8163)壳程圆筒内直径横截面积A(mm2)7.499e+04设计温度下许用应力 t(MPa)147壳程圆筒金属横截面积As(mm2)5736平均温度下弹性模量 Es(MPa)2.023e+05管箱圆筒:设计压力 pt (MPa)0.6弹性模量 Eh (MPa)2.01e+05设计温度 Tt ()60管箱圆筒名义厚度 h (mm)7材料名称20(GB8163)管箱法兰弹性模量 Ef” (MPa)1.99e+05换热管:材料名称BFe10-1-1管子壁厚 t (mm)0.6管子平均温度 tt ()0管子根数 n

13、464设计温度下管子材料许用应力换热管中心距 S (mm)12 tt (MPa)63一根管子金属横截面积 (mm2)16.78设计温度下管子材料屈服应力管子有效长度(两管板内侧间 st (MPa)94距) L (mm)1152设计温度下管子材料弹性模量管束模数Kt2731Ett (MPa)1.21e+05管子回转半径 i3.154平均温度下管子材料弹性模量 管子受压失稳当量长度170Et (MPa)1.249e+05系数Cr 159.4平均温度下管子材料热膨胀系比值 53.9数 t1.153e-05管子稳定许用压应力 cr39.05管子外径 d (mm)9.5管 板:材料名称Q235-B管板强

14、度削弱系数 0.4设计温度 tp100管板刚度削弱系数 0.4设计温度下许用应力 rt (MPa)108管子加强系数 K4.23设计温度下弹性模量EP (MPa)1.97e+05管板和管子连接型式胀接，不开槽管板腐蚀裕量 C2 (mm)2管板和管子胀接(焊接)高度 l(mm)17管板输入厚度 n (mm)20许用拉脱应力 q(MPa)2管板计算厚度 (mm)17.7隔板槽面积(包括拉杆和假管区面积)Ad (mm2)0管箱法兰:材料名称Q235-B法兰宽度 bf (mm)45.5管箱法兰厚度 f”(mm)20比值 h/Di0.02265法兰外径 Df (mm)400比值 f”/Di0.06472

15、基本法兰力矩 Mm (N mm)3.362e+06系数 C”0.00管程压力操作工况下法 系数 ”0.002577兰力 Mp (MPa)1.34e+06旋转刚度 Kf”(MPa)52.39壳体法兰:材料名称Q235-B系数 0.001598壳体法兰厚度 f(mm)18旋转刚度 Kf(MPa)33.61法兰外径 Df (mm)400法兰外径与内径之比 K1.294法兰宽度 bf (mm)45.5壳体法兰应力系数 Y 7.666比值 s/Di0.01877旋转刚度无量纲参数0.009666比值 f/Di0.05825膨胀节总体轴向刚度Kex(N/mm)0系数 C0.00注：管板参数计算:管板开孔后

16、面积 A1(mm2)4.21e+04管板布管区当量直径Dt(mm)271.4管板布管区面积 At(mm2)5.786e+04系数计算:管板第一弯矩系数m10.3562管板第二弯矩系数m21.884系数 8.785系数 M10.01283系数 G22.473系数 G30.01426换热管束与不带膨胀节法兰力矩折减系数 0.4039壳体刚度之比 Q0.8376管板边缘力矩变化系0.9565换热管束与带膨胀节壳 法兰力矩变化系数 0.6136体刚度之比 Qex系数 0.1849系数 =A1/A 0.5614管板布管区当量直径与系数 s2.364壳体内径之比0.8784系数 t 3.035管板周边不布

17、管区无量纲宽度 k = K (1- t)0.5143仅有壳程压力Ps作用下的工况 (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 0.0-1.155e-05当量压力组合 Pc (MPa)2.42.4 有效压力组合 Pa (MPa) 5.6735.407基本法兰力矩系数 0.045550.04779管板边缘力矩系数0.057820.06006管板边缘剪力系数 0.50790.5277管板总弯矩系数 m0.8710.884系数 G1e0.24910.2529系数 G1i0.14340.1434系数 G10.24910.2529管板径向应力系数0.028370.02918管板布

18、管区周边处径向应力系数0.070930.07294管板布管区周边处剪切应力系数0.11390.1154壳体法兰力矩系数 0.010530.01143计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 r (MPa)68.8616267.48324 管板布管区周边处径向应力 r(MPa)84.6816283.92324 管板布管区周边剪切应力 P (MPa)13.915413.43162壳体法兰应力 f(MPa)59.4916261.58324 换热管轴向应力 t (MPa)-5.996 tt =63 cr= 39.05-4.9583 tt = 189 cr=39.05壳程圆筒轴向应力 c (MPa)18.

19、9714718.31441换热管与管板连接拉脱应力 q (MPa)0.198220.16392仅有管程压力Pt作用下的工况 (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 0.0-1.155e-05当量压力组合 Pc (MPa)-0.7109-0.7109 有效压力组合 Pa (MPa)-1.821-2.087操作情况下法兰力矩系数-0.05659-0.04936管板边缘力矩系数 -0.05659-0.04936管板边缘剪力系数 -0.4972-0.4336管板总弯矩系数 m-1.155-0.8138系数 G1e0.33030.2328系数 G1i 1.0970.878

20、4系数 G11.0970.8784管板径向应力系数 0.041680.03757管板布管区周边处径向应力系数-0.03136-0.02489管板布管区周边处剪切应力系数 0.037980.04278壳体法兰力矩系数 -0.03569-0.03277计算值许用值 计算值许用值管板径向应力 r (MPa)32.4616233.55324 管板布管区周边处径向应力 r (MPa)28.1116228.23324 管板布管区周边剪切应力 P (MPa)-1.48854-1.922162壳体法兰探讨应力 f (MPa)64.7316268.13324 换热管轴向应力 t (MPa)4.75 tt =63

21、 cr=39.055.8273 tt =189 cr=39.05壳 程圆筒轴向应力 c (MPa)5.8141475.223441换热管与管板连接拉脱应力 q (MPa)0.15720.19272结论管板名义厚度 n (mm)20管板校核通过换热管内压计算计算条件设计压力 Pc (MPa)0.60试验温度许用应力 (MPa)67.00设计温度 t ()100.00设计温度许用应力 t (MPa)63.00内径 Di (mm)8.30钢板负偏差 C1 (mm)0.00材料名称BFe10-1-1腐蚀裕量 C2 (mm)0.00材料类型管材焊缝接头系数 1.00厚度及重量计算计算厚度 (mm)0.04名义厚度 (mm)0.60有效厚度 (mm)0.60重量 (kg)0.18压力及应力计算最大允许工作压力 P (MPa)8.49438设计温度下计算应力 t (MPa)4.45 t 63.00校核条件 t t结论换热管内压计算合格换热管外压计算计算条件设计压力 Pc (MPa)-2.40试验温度许用应力 (MPa)67.00设计温度 t ()100.00设计温度许用应力 t (MPa)63.00内径 Di (mm)8.30钢板负偏差 C1 (mm)0.00材料名称BFe10-1-1腐蚀裕量 C2 (mm)0.00材料类型管材焊缝接头系数