U型管换热器 毕业设计.docx
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U型管换热器毕业设计
U型管换热器毕业设计
计算单位U形管换热器设备计算
壳程设计压力2.10MPa管程设计压力0.66MPa壳程设计温度120.00?
管程设计温度40.00?
筒体公称直径mm1200.00
筒换热器筒体最小壁厚mm9.00
筒体名义厚度mm16.00
体校核合格
筒体法兰厚度130.00
校核合格
前端管箱筒体名义厚度mm14.00
前校核合格端前端管箱封头名义厚度mm14.00
管校核合格箱前端管箱法兰厚度mm84.00
校核合格后端后端管箱封头名义厚度mm18.00
管箱校核合格管管板厚度140.00mm
板校核合格
U形管式换热器筒体计算结果计算单位沈阳陆正重工集团有限公司
计算条件筒体简图
计算压力PMPac2.10
设计温度t:
C120.00
内径mmDi1200.00
材料S31603（板材）试验温度许用应力,,,MPa120.00t设计温度许用应力,,,MPa118.80
试验温度下屈服点,MPas180.00
钢板负偏差Cmm10.80
腐蚀裕量Cmm21.00
焊接接头系数,1.00厚度及重量计算
PDci计算厚度mmt,==10.702[],,,Pc
有效厚度mm,=,-C-C=14.20en12
名义厚度mm,=16.00n
重量Kg3118.70
压力试验时应力校核压力试验类型气压试验
[],试验压力值P=1.15P=2.4400（或由用户输入）MPaTt[],
压力试验允许通过MPa,,,,0.80,=144.00Ts的应力水平,,,T
试验压力下pD.（），,Tie,==104.32TMPa圆筒的应力2.,,e
校核条件,,,,TT,
校核结果合格
压力及应力计算
t2,,,[]e最大允许工作压力MPa[P]==2.77872w（）D，,ie
PD（），,cie设计温度下计算应力MPat,==89.782,e
t,,,,MPa118.80
tt校核条件,,,,?
结论合格
过程设备强度计算书
SW6-98
前端管箱筒体计算结果计算单位沈阳陆正重工集团有限公司
计算条件筒体简图
计算压力MPaPc0.66
设计温度:
Ct40.00
内径Dmmi1200.00
材料Q235-B（板材）试验温度许用应力,,,MPa116.00t设计温度许用应力,,,MPa115.25
试验温度下屈服点,MPas235.00
钢板负偏差Cmm10.80
腐蚀裕量Cmm21.50
焊接接头系数,0.85厚度及重量计算
PDci计算厚度mmt,==4.062[],,,Pc
有效厚度mm,=,-C-C=11.70en12
名义厚度mm,=14.00n
重量Kg285.01
压力试验时应力校核压力试验类型液压试验
[],试验压力值P=1.25P=0.8250（或由用户输入）MPaTt[],
压力试验允许通过MPa,,,0.90,=211.50,Ts的应力水平,,,T
试验压力下pD.（），,Tie,==50.26TMPa圆筒的应力2.,,e
校核条件,,,,TT,
校核结果合格
压力及应力计算
t2,,,[]e最大允许工作压力MPa[P]==1.89182w（）D，,ie
PD（），,cie设计温度下计算应力MPat,==34.182,e
t,,,,MPa97.96
tt校核条件,,,,?
结论合格
3
过程设备强度计算书
SW6-98
前端管箱封头计算结果计算单位沈阳陆正重工集团有限公司
计算条件椭圆封头简图
计算压力PMPac0.66
设计温度t:
C40.00
内径Dmmi1200.00
曲面高度hmmi300.00
材料Q235-B（板材）
t设计温度许用应力,,,MPa115.25
试验温度许用应力,,,MPa116.00
钢板负偏差Cmm10.80
腐蚀裕量Cmm23.18
焊接接头系数,0.85
厚度及重量计算
2，，,,D1==1.0000Ki,,，2形状系数,,h62,,,,i，，
KPDci计算厚度mmt,==4.05205[].,,,Pc
有效厚度mm,=,-C-C=10.02en12
最小厚度mm,=3.00min
名义厚度mm,=14.00n
结论满足最小厚度要求重量Kg181.08
压力计算
t2[],,,最大允许工作压力MPae[P]==1.62917wKD，05.,ie
结论合格
5
后端封头计算结果计算单位沈阳陆正重工集团有限公司
计算条件椭圆封头简图
计算压力PMPac2.10
设计温度t:
C120.00
内径Dmmi1200.00
曲面高度hmmi300.00
材料S31603（板材）
t设计温度许用应力,,,MPa118.80
试验温度许用应力,,,MPa120.00
钢板负偏差Cmm10.80
腐蚀裕量Cmm23.16
焊接接头系数,0.85
厚度及重量计算
2，，,,1DK==1.0000i,,，2形状系数,,h62,,,,i，，
KPDci计算厚度mmt,==12.54205[].,,,Pc有效厚度mm,=,-C-C=14.04en12
最小厚度mm,=2.00min
名义厚度mm,=18.00n
结论满足最小厚度要求重量Kg234.67
压力计算
t2[],,,最大允许工作压力MPae[P]==2.34919wKD，05.,ie
结论合格
过程设备强度计算书
SW6-98
筒体法兰计算结果计算单位沈阳陆正重工集团有限公司
设计条件简图设计压力p2.100MPa
计算压力p2.100MPac
设计温度t120.0:
C
轴向外载荷F0.0N
.外力矩M0.0Nmm
壳材料名称S31603t[],n体118.8MPa许用应力
法材料名称16Mn
许用[,]174.0MPaft兰应力[,]169.6MPaf
材料名称40MnB
螺许用[,]212.0MPabt应力[,]186.6MPab
栓公称直径27.0mmdB
螺栓根径d23.8mm1
数量n48个
D1200.0D1395.0io
垫结构尺寸1340.01277.01237.0δ10.0DDDb外内0
mmL27.5L50.0h10.0δ20.0eA1
材料类型软垫片N20.0m3.00y（MPa）69.0
压紧面形状1a,1bb8.00D1261.0G片b?
6.4mmb=b00b?
6.4mmD=（D+D）/20G外内
b>6.4mmD=D-2b0G外b>6.4mmb=2.53b00
螺栓受力计算
预紧状态下需要的最小螺栓载荷WW=πbDy=2186924.8NaaG
操作状态下需要的最小螺栓载荷WNpW=F+F=3021988.5pp2所需螺栓总截面积AA=max（A,A）=16195.0mmmmpa
2实际使用螺栓总截面积Ammb,2A==21268.2bnd14
力矩计算
2L=L+0.5δM=FLDA1DDD.DF=0.785pDciNmmNmm操=60.0=142430400.0=2373840.0
F=FL=0.5（D-D）M=FLGpGbGGGG.NmmNmm作=399149.3=39.5=15766618.0
F=F-FL=0.5（L+,+L）M=FLTDTA1GTTT.NmmNmm=247469.8=54.8=13549038.0Mp.外压:
M=F（L-L）+F（L-L）;内压:
M=M+M+MM=171746064.0NmmpDDGTTGpDGTp预紧.W=3971102.2NL=39.5mmM=WL=156860720.0NmmGaGMat.计算力矩M=M与M[,]/[,]中大者M=171746064.0opaoNmmff
7
螺栓间距校核
:
D,b实际间距mmL=87.7,n:
最小间距mm62.0（查GB150-98表9-3）L,min:
276.9最大间距mmL,max形状常数确定
h/h=0.1K=D/D=1.163,,,ooI2.0109.54hD,,,100i0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=0.90436IV=0.44809I0.00826eFh,,I0松式法兰查图9-5和图9-6F=0.00000LV=0.00000L0.00000eFh,,L0
整体法兰松式法兰3查图9-7,=3.34688ffUU22,,,d,h,d,h,6.31oo1oo由,/,得d1o1VVIL
=348194.7=0.0ψ=δe+1f,,,,，,=,/T4,,,e，1,=2.072.43=7.43f=1.123
剪应力校核计算值许用值结论
W校核合格MPa,,,,,,0.8,预紧状态,,,1n51.301,Dli
WtpMPa校核合格操作状态,,,,,,0.8,,,,2n39.042,Dli输入法兰厚度δ=130.0mm时,法兰应力校核f
应力计算值许用值结论性质t15.[],=254.4或fMfo轴向,tMPa,,H校核合格161.22225.[],=297.0（按整体法兰设计的n,,D1it应力15.[],任意式法兰,取）n,（1.33e1）M,，f0径向t,,,2.77MPa[],校核合格R=169.62f,,Di应力f
MY0t切向,,,,Z,91.22MPa[],校核合格2TR=169.6f,Dfi应力
综合max（0.5,（，,）,0.5（,，,））HRHTMPa校核合格t应力[],=126.22=169.6f
法兰校核结果校核合格
过程设备强度计算书
SW6-98
前端管箱法兰计算结果计算单位沈阳陆正重工集团有限公司
设计条件简图设计压力p2.100MPa
计算压力p2.100MPac
设计温度t40.0:
C
轴向外载荷F0.0N
.外力矩M0.0Nmm
壳材料名称Q235-Bt[],n体115.2MPa许用应力
法材料名称16Mn
许用[,]178.0MPaft兰应力[,]178.0MPaf
材料名称40MnB
螺许用[,]212.0MPabt应力[,]206.2MPab
栓公称直径27.0mmdB
螺栓根径d23.8mm1
数量n48个
D1200.0D1395.0io
垫结构尺寸1340.01277.01237.0δ22.0DDDb外内0
mmL27.5L38.0h48.0δ32.0eA1
材料类型软垫片N20.0m3.00y（MPa）69.0
压紧面形状1a,1bb8.00D1261.0G片b?
6.4mmb=b00b?
6.4mmD=（D+D）/20G外内
b>6.4mmD=D-2b0G外b>6.4mmb=2.53b00
螺栓受力计算
预紧状态下需要的最小螺栓载荷WW=πbDy=2186924.8NaaG
操作状态下需要的最小螺栓载荷WNpW=F+F=3021988.5pp2所需螺栓总截面积AA=max（A,A）=14652.1mmmmpa
2实际使用螺栓总截面积Ammb,2A==21268.2bnd14
力矩计算
2L=L+0.5δM=FLDA1DDD.DF=0.785pDciNmmNmm操=54.0=128187360.0=2373840.0
F=FL=0.5（D-D）M=FLGpGbGGGG.NmmNmm作=399149.3=39.5=15766618.0
F=F-FL=0.5（L+,+L）M=FLTDTA1GTTT.NmmNmm=247469.8=54.8=13549038.0Mp.外压:
M=F（L-L）+F（L-L）;内压:
M=M+M+MM=157503024.0NmmpDDGTTGpDGTp预紧.W=3807550.2NL=39.5mmM=WL=150400320.0NmmGaGMat.计算力矩M=M与M[,]/[,]中大者M=157503024.0opaoNmmff
9
螺栓间距校核
:
D,b实际间距mmL=87.7,n:
最小间距mm62.0（查GB150-98表9-3）L,min:
198.0最大间距mmL,max形状常数确定
h/h=0.3K=D/D=1.163,,,ooI1.5162.48hD,,,100i0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=0.88118IV=0.38133I0.00542eFh,,I0松式法兰查图9-5和图9-6F=0.00000LV=0.00000L0.00000eFh,,L0
整体法兰松式法兰3查图9-7,=1.09485ffUU22,,,d,h,d,h,0.21oo1oo由,/,得d1o1VVIL
=2937251.5=0.0ψ=δe+1f,,,,，,=,/T4,,,e，1,=1.461.61=0.99f=0.793
剪应力校核计算值许用值结论
WMPa,,,,,,0.8,预紧状态,,,1n0.001,Dli
WtpMPa操作状态,,,,,,0.8,,,,2n0.002,Dli输入法兰厚度δ=84.0mm时,法兰应力校核f
应力计算值许用值结论性质t15.[],=267.0或fMfo轴向,tMPa,,H校核合格142.19225.[],=288.1（按整体法兰设计的n,,D1it应力15.[],任意式法兰,取）n,（1.33e1）M,，f0径向t,,,30.30MPa[],校核合格R=178.02f,,Di应力f
MY0t切向,,,,Z,38.37MPa[],校核合格2TR=178.0f,Dfi应力
综合max（0.5,（，,）,0.5（,，,））HRHTMPa校核合格t应力[],=90.28=178.0f
法兰校核结果校核合格
过程设备强度计算书
SW6-98
计算单位U型管换热器管板计算沈阳陆正重工集团有限公司
设计条件
MPa壳程设计压力2.10ps
管程设计压力MPap0.66t
壳程设计温度:
Ct120.00s
管程设计温度:
Ct40.00t
mm壳程筒体壁厚,16.00s
mm管程筒体壁厚,14.00h
壳程筒体腐蚀裕量Cmm1.00
管程筒体腐蚀裕量Cmm1.50
换热器公称直径mmD1200.00i
换热管使用场合一般场合管板与法兰或圆筒连接方式（abcd型）a型换热管与管板连接方式（胀接或焊接）焊接
材料（名称及类型）S31603锻件
名义厚度mm,140.00n
管强度削弱系数,0.40
刚度削弱系数,0.40
材料泊松比,0.302隔板槽面积mmA18000.00d
换热管与管板胀接长度或焊脚高度lmm4.50
设计温度下管板材料弹性模量EMPa187800.00p
tMPa设计温度下管板材料许用应力[],93.00r
[]q许用拉脱力MPa49.50
壳程侧结构槽深hmm10.00板管程侧隔板槽深hmm26.00
C壳程腐蚀裕量mm1.00s
C管程腐蚀裕量mm1.50t
材料名称S31603换管子外径dmm25.00热管子壁厚mm,2.50t
管U型管根数n根494
换热管中心距Smm32.00tMPa设计温度下换热管材料许用应力[],99.00t
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垫片材料软垫片
压紧面形式1a或1b垫mm垫片外径Do1277.00片mm垫片内径Di1237.00a型mm垫片厚度,g
垫片接触面宽度,mm
mm垫片压紧力作用中心园直径DG1261.00'MPa管板材料弹性模量（c型）E187800.00f
''MPa管板材料弹性模量（d型）E187800.00f
（bd型）管箱圆筒材料弹性模量MPaE200000.00h
（bc型）壳程圆筒材料弹性模量MPaE187800.00s
（cd型）管板延长部分形成的凸缘宽度mmb0.00f'壳体法兰或凸缘厚度mm（c型）,0.00f
''mm管箱法兰或凸缘厚度（d型）,0.00f
参数计算
2管板布管区面积三角形排列2AnSA,，,1732.tdmm894142.562A正方形排列AnSA,，,2ttd2一根换热管管壁mm=176.71ad,,,,,（）tntn金属横截面积a
3管板开孔前抗bcd型E,,p0.00N?
mmD,,2弯刚度D121（）,,
管板布管区当1066.98DA,,4,ttmm量直径Dt
a型RD,,2G半径Rmm630.50其他RD,,2i
系数,0.85,,,DR2ttt''',按,D和查图得:
=0.000000,D,系数sifi'''''',按,D和查图得:
=0.000000,D,系数hifi
'壳程圆筒与法兰ad型=0KfMPa或凸缘的旋转刚3''，，,,Eb22,1'''fff度参数K,,K,，E,,,0.00,fbc型fs12，DbD,,,,ifi，，
过程设备强度计算书
SW6-98
''管箱圆筒与法兰a,c型=0Kf或凸缘的旋转刚3b,d型''''MPa，，,,Eb22,''1''fff''度参数K,,0.00K,，E,,,,ffh12，DbD,,,,ifi，，管板边缘旋转刚=0a型KfMPa'''参数Kf其他0.00KKK,，,fff
2旋转刚度无量DD~it0.00KK,,~ff刚系数K8Df
系数0.2775C,cC,C,C~ceM按和,查图分别得:
0.05491,KC,tfeC,0.0000M
管板厚度或管板应力计算
管板计算厚度mm129.408Cpcd取、大值p|P||P|,0.82,DdstGa,t,,,,r
型mm管板名义厚度,,,,，C，C137.000nnst
结论合格
2管板中心处径=0MPaPCD,,sci,|||,,PP,,,rr0,st向应力,|,,rr0,,,
2=0MPaPCDt,,ci,|||,,PP,,,rr0,st,,,,
2b布管区周边处=0MPaPCDs,,ei,|||,,PP,,,c径向应力rrR,stt,,,,d
2,|P=0MPaCDrrR,,,ttei,|||,,PP,,,rrR,st型t,,,,
2边缘处径向应=0MPaPD3s,,i,|||,,CPP,,,rrRMst,|力,,,rrR,2,
2P=0MPaD3t,,i,|||,,CPP,,,rrRMst,,,2,
13
管板应力校核单位:
MPa
t|,|=rr=0,,15.,rtb工况P|,|=rr=Rt,,15.,srtc|,|=rr=R,,15.,rtd||=,,,rr=015.,rt型工况||=,rr=RtP,,15.,trt|,|=rr=R,,15.,r
换热管轴向应力计算及校核:
MPa（单位）,t
计算工况计算公式计算结果校核只有壳程设计压力,P|-5.83|合格st管程设计压力=0:
?
P[],tt
2只有管程设计压力,P|1.17|合格,dt=,,,,,（）PPPttstt壳程设计压力=0:
?
P[],4ast壳程设计压力,管程P|-4.66|合格st设计压力同时作用:
?
P[],tt
换热管与管板连接拉脱力校核
a,t,,q2.92?
[q]拉脱力qMPa,dl,
校核合格
重量Kg709.94
注:
带,号的材料数据是设计者给定的。
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计算单位开孔补强计算沈阳陆正重工集团有限公司接管:
N12AB3,φ3
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