SW6換熱器校核源文件SW6強(qiáng)度校核源文件E301

過 程 設(shè) 備 強(qiáng) 度 計(jì) 算 書 SW6-2011固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 殼 程管 程設(shè)計(jì)壓力 0.1MPa設(shè)計(jì)壓力 0.25MPa設(shè)計(jì)溫度 66設(shè)計(jì)溫度 58殼程圓筒內(nèi)徑Di307 mm管箱圓筒內(nèi)徑Di307mm材料名稱Q345R材料名稱Q345R 簡 圖計(jì) 算 內(nèi) 容殼程圓筒校核計(jì)算前端管箱圓筒校核計(jì)算前端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算后端管箱圓筒校核計(jì)算后端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算管箱法蘭校核計(jì)算管板校核計(jì)算前端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011 計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 pc 0.25MPa設(shè)計(jì)溫度 t 58.00 C內(nèi)徑 Di 307.00mm材料 Q345R ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 0.20mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 13.70mm名義厚度 dn = 15.00mm重量 59.56Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值pT = 1.25p = 0.3125 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 3.66 MPa校核條件 sT sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 16.14780MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 2.93MPastf 189.00MPa校核條件stf st結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度6.00mm,合格前端管箱封頭計(jì)算計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011 計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 pc 0.25MPa設(shè)計(jì)溫度 t 58.00 C內(nèi)徑 Di 307.00mm曲面深度 hi 70.00mm材料 Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值 pT = 1.25p= 0.3125 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT = = 4.05MPa校核條件sT sT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.1348計(jì)算厚度 dh = = 0.23mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 13.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名義厚度 dnh = 15.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 15.54 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 pw= = 14.57839MPa結(jié)論 合格后端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011 計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 pc 0.25MPa設(shè)計(jì)溫度 t 58.00 C內(nèi)徑 Di 307.00mm材料 Q345R ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 0.20mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 13.70mm名義厚度 dn = 15.00mm重量 59.56Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值pT = 1.25p = 0.3125 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 3.66 MPa校核條件 sT sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 16.14780MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 2.93MPastf 189.00MPa校核條件stf st結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度6.00mm,合格后端管箱封頭計(jì)算計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011 計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 pc 0.25MPa設(shè)計(jì)溫度 t 58.00 C內(nèi)徑 Di 307.00mm曲面深度 hi 70.00mm材料 Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值 pT = 1.25p= 0.3125 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT = = 4.05MPa校核條件sT sT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.1348計(jì)算厚度 dh = = 0.23mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 13.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名義厚度 dnh = 15.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 15.54 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 pw= = 14.57839MPa結(jié)論 合格內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011 計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 pc 0.10MPa設(shè)計(jì)溫度 t 66.00 C內(nèi)徑 Di 307.00mm材料 Q345R ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 189.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.30mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 0.08mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 13.70mm名義厚度 dn = 15.00mm重量 285.87Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值pT = 1.25p = 0.1250 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 1.46 MPa校核條件 sT sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 16.14780MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 1.17MPastf 189.00MPa校核條件stf st結(jié)論 合格延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計(jì)單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 簡 圖設(shè)計(jì)壓力 ps0.1MPa設(shè)計(jì)溫度 Ts 66平均金屬溫度 ts30裝配溫度 to15殼材料名稱Q345R設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力st189Mpa程平均金屬溫度下彈性模量 Es 2.005e+05Mpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)as1.098e-05mm/mm圓殼程圓筒內(nèi)徑 Di 307mm殼 程 圓 筒 名義厚 度 ds15mm殼 程 圓 筒 有效厚 度 dse13.7mm筒殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Ef1.987e+05MPa殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 A=0.25 p Di27.402e+04mm2殼程圓筒金屬橫截面積 As=pds ( Di+ds )1.38e+04mm2管設(shè)計(jì)壓力pt0.25MPa箱設(shè)計(jì)溫度Tt58圓材料名稱Q345R筒設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Eh1.991e+05MPa管箱圓筒名義厚度(管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值)dh15mm管箱圓筒有效厚度dhe13.7mm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Et”1.991e+05MPa材料名稱0Cr18Ni10Ti換管子平均溫度 tt28設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力 stt137MPa設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力sst185.4MPa熱設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量 Ett1.916e+05MPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 Et1.944e+05MPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)at1.643e-05mm/mm管管子外徑 d10mm管子壁厚dt2mm注：管子根數(shù) n400換熱管中心距 S11mm換一根管子金屬橫截面積50.27mm2換熱管長度 L2400mm管子有效長度(兩管板內(nèi)側(cè)間距) L12160mm管束模數(shù) Kt = Et na/LDi5894MPa管子回轉(zhuǎn)半徑 2.915mm熱管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 lcr3mm系數(shù)Cr =142.8比值 lcr /i1.029管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () MPa管管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () 92.39MPa材料名稱Q345R設(shè)計(jì)溫度 tp66管設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力175.1MPa設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Ep1.987e+05MPa管板腐蝕裕量 C2 2mm管板輸入厚度dn120mm管板計(jì)算厚度 d114.7mm隔板槽面積 (包括拉桿和假管區(qū)面積)Ad6000mm2板管板強(qiáng)度削弱系數(shù) h0.4管板剛度削弱系數(shù) m0.4管子加強(qiáng)系數(shù) K = 1.254管板和管子連接型式脹接，開槽管板和管子脹接(焊接)高度l50mm脹接許用拉脫應(yīng)力 q4MPa焊接許用拉脫應(yīng)力 qMPa管材料名稱Q245R管箱法蘭厚度 120mm法蘭外徑 600mm箱基本法蘭力矩 2.664e+07Nmm管程壓力操作工況下法蘭力 3.153e+06Nmm法蘭寬度 146.5mm法比值0.04463比值0.3909系數(shù)(按dh/Di ,df”/Di , 查圖25)0.00蘭系數(shù)w”(按dh/Di ,df”/Di ,查圖 26) 0.06737旋轉(zhuǎn)剛度 6239MPa材料名稱Q345R殼殼體法蘭厚度120mm法蘭外徑 600mm體法蘭寬度 146.5mm比值 0.04463法比值0.3909系數(shù), 按dh/Di ,df”/Di , 查圖25 0.00蘭系數(shù), 按dh/Di ,df”/Di , 查圖26 0.06737旋轉(zhuǎn)剛度 6237MPa法蘭外徑與內(nèi)徑之比 1.954殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)Y (按 K 查表7-9) 3.062旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 0.831膨脹節(jié)總體軸向剛度 0N/mm管板第一彎矩系數(shù)(按,查圖 27) 0.1769系系數(shù) 0.1743系數(shù)(按查圖 29) 1.033換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 1.412數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 管板第二彎矩系數(shù)(按K,Q或查圖28(a)或(b)14.47系數(shù)（帶膨脹節(jié)時(shí)代替Q） 0.02962計(jì)系數(shù) (按K,Q或Qex 查圖30) 0.6075法蘭力矩折減系數(shù) 0.5777管板邊緣力矩變化系數(shù) 0.634算法蘭力矩變化系數(shù) 0.6338管管板開孔后面積 Al = A - 0.25 npd 24.261e+04mm2板參管板布管區(qū)面積 (三角形布管) (正方形布管 ) 4.792e+04mm2數(shù)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 247mm系數(shù) 0.5756系系數(shù) 0.4719數(shù)系數(shù) 2.915計(jì)系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)代替Q) 4.085算管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比 0.8046管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 k = K(1-rt) 0.245僅有殼程壓力Ps作用下的危險(xiǎn)組合工況 (Pt = 0)不計(jì)溫差應(yīng)力計(jì)溫差應(yīng)力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 =(t-t)-(t-t)0.04.889e-05 當(dāng)量壓力組合 0.10.1MPa 有效壓力組合 0.29154.777MPa基本法蘭力矩系數(shù) 6.9880.4264 管板邊緣力矩系數(shù)7.0070.4452管板邊緣剪力系數(shù) 1.2220.07761管板總彎矩系數(shù) 8.0361.206系數(shù)僅用于 時(shí)7.8961.185系數(shù) 當(dāng) 時(shí),按K和m 查圖31(a)實(shí)線當(dāng) 時(shí),按K和m 查圖31（b）19.342.602系數(shù) 0 ,=, 0, =; 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 163801.0N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 42458.5 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 1388.1mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb = = 10634.1mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc = 49062.5NLD= L A+ 0.51 = 72.5mmMD= FD LD = 3557031.2N.mm作FG = Fp = 14883.5NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 162.6mmMG= FG LG = 2420794.5N.mmMpFT = F-FD = -21509.0NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 131.3mmMT= FT LT = -2824666.8N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = 3153159.0N.mm預(yù)緊 MaW = 709313.0NLG = 162.6mmMa=W LG = 115369752.0N.mm計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo =