浮頭式換熱器計算

1、浮頭式換熱器設備計算 計算單位遼寧石油化工大學 殼程設計壓力MPa 管程設計壓力MPa 殼程設計溫度C 管程設計溫度C 筒 體 筒體公稱直徑 mm 浮頭式換熱器筒體最小壁厚 mm 筒體名義厚度 mm 校核 合格 筒體法蘭厚度 mm 校核 合格 筒體后端法蘭厚度 mm 校核 合格 刖 端 管 箱 前端管箱筒體名義厚度 mm 校核 合格 前端管箱封頭名義厚度 mm 校核 合格 前端管箱法蘭厚度 mm 校核 后 端 管 箱 后端管箱筒體名義厚度 mm 校核 合格 后端管箱封頭名義厚度 mm 校核 合格 后端管箱法蘭厚度 mm 校核 浮 頭 蓋 帶法蘭凸形封頭名義厚度 mm 校核 合格 法蘭設計厚度

2、mm 校核 合格 鉤圈計算厚度 mm 校核 合格 管 板 管板名義厚度 mm 校核 合格 浮頭式換熱器筒體計算結果計算單位 遼寧石油化工大學 計算條件 筒體簡圖 計算壓力R MPa 設計溫度t C 內徑D mm 材料 試驗溫度許用應力 MPa 設計溫度許用應力1 MPa Di - 9 試驗溫度下屈服點s MPa 鋼板負偏差 Ci mm 腐蝕裕量G mm -1 ( 焊接接頭系數(shù) 厚度及重量計算 計算厚度 PcDi =2 tPc = mm 有效厚度 e = n -Gl- G 2 = mm 名義厚度 n = mm 重量 Kg 壓力試驗時應力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25

3、P冷=（或由用戶輸入） MPa 壓力試驗允許通過 的應力水平T t 0.90s = MPa 試驗壓力下 圓筒的應力 T = Pt .( Die )= 2 e. MPa 校核條件 TT 校核結果 合格 壓力及應力計算 最大允許工作壓力 _2 et PW=(Die)= MPa 設計溫度下計算應力 iPc(Die) t =2 e= MPa t MPa 校核條件 tt 結論 合格 前端管箱筒體計算結果計算單位 遼寧石油化工大學 計算條件 筒體簡圖 計算壓力R MPa 設計溫度t C 內徑D mm 材料 試驗溫度許用應力 MPa 設計溫度許用應力1 MPa Di - 9 試驗溫度下屈服點s MPa 鋼板

4、負偏差 Ci mm 腐蝕裕量G mm -1 ( 焊接接頭系數(shù) 厚度及重量計算 計算厚度 PcDi =2 tPc = mm 有效厚度 e = n -Gl- G 2 = mm 名義厚度 n = mm 重量 Kg 壓力試驗時應力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 P冷=（或由用戶輸入） MPa 壓力試驗允許通過 的應力水平T t 0.90s = MPa 試驗壓力下 圓筒的應力 T = Pt .( Die )= 2 e. MPa 校核條件 TT 校核結果 合格 壓力及應力計算 最大允許工作壓力 _2 et PW=(Die)= MPa 設計溫度下計算應力 iPc(Die) t =

5、2 e= MPa t 144.50 MPa 校核條件 tt 結論 合格 前端管箱封頭計算結果計算單位遼寧石油化工大學 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力Pc MPa 設計溫度t C 內徑D mm 曲面咼度hi mm 材料 1 1 1 TI -1 設計溫度許用應力t MPa 試驗溫度許用應力 MPa 鋼板負偏差 Ci mm 腐蝕裕量G mm 焊接接頭系數(shù) 厚度及重量計算 形狀系數(shù) 2 K = 1Di= _ 2- 62hi 計算厚度 KPcDi =t= 2 0.5 FC mm 有效厚度 en -Cy12= mm 最小厚度 min = mm 名義厚度 n = mm 結論 滿足最小厚度要求 重量 Kg

6、壓力計算 最大允許工作壓力 2te F = KDi 0.5 e = MPa 結論 合格 后端管箱筒體計算結果計算單位 遼寧石油化工大學 計算條件 筒體簡圖 計算壓力R MPa 設計溫度t C 內徑D mm 材料 試驗溫度許用應力 MPa 設計溫度許用應力1 MPa Di - 9 試驗溫度下屈服點s MPa 鋼板負偏差 Ci mm 腐蝕裕量G mm -1 ( 焊接接頭系數(shù) 厚度及重量計算 計算厚度 PcDi =2 tPc = mm 有效厚度 e = n -Gl- G 2 = mm 名義厚度 n = mm 重量 Kg 壓力試驗時應力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 P冷=

7、（或由用戶輸入） MPa 壓力試驗允許通過 的應力水平T t 0.90s = MPa 試驗壓力下 圓筒的應力 T = Pt .( Die )= 2 e. MPa 校核條件 TT 校核結果 合格 壓力及應力計算 最大允許工作壓力 _2 et PW=(Die)= MPa 設計溫度下計算應力 iPc(Die) t =2 e= MPa t MPa 校核條件 tt 結論 合格 后端管箱封頭計算結果計算單位遼寧石油化工大學 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力Pc MPa 設計溫度t C 內徑D mm 曲面咼度hi mm 材料 1 1 1 TI -1 設計溫度許用應力t MPa 試驗溫度許用應力 MPa 鋼板

8、負偏差 Ci mm 腐蝕裕量G mm 焊接接頭系數(shù) 厚度及重量計算 形狀系數(shù) 2 K = 1Di= _ 2- 62hi 計算厚度 KPcDi =t= 2 0.5 FC mm 有效厚度 en -Cy12= mm 最小厚度 min = mm 名義厚度 n = mm 結論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓力計算 最大允許工作壓力 2te F = KDi 0.5 e = MPa 結論 合格 浮頭計算 設計條件 計算單位 遼寧石油化工大學 計算壓力pc 設計溫度t 名義厚度 腐蝕裕量 材料名稱 法蘭厚度 Sf 材料名稱 許用 應力 f F f 材料名稱 MPa mm mm mm MPa MPa 結構d

9、作用點 簡 圖 MPa MPa 栓 公稱直徑 dbmm數(shù)量n 墊 片 mm N y( MP? m 外徑 內徑 材料類型 金屬墊片 壓緊面形狀 b0 6.4mmb=2.53 b= b0 6.4mmD=墊片外徑-2 b EG= 螺 許用 應力 b b 結構尺寸(mm) Db| D Do Rl 封頭壁厚計算 A值 B 值(MPa) 許用內壓或外壓(MPa) 結論 封頭計算合格 N 預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 所需螺栓總截面積 實際使用螺栓總截面積 螺栓受力計算 W 3.14b Dg y = W= Fp + F = 5 A =_Ap和Aa中大者 A = n _d b 4

10、 操作情況下法蘭受力 Fd = 0.785 d 2 pc =354915.4 Fg = Fp =128931.4 Ft= F- Fd =22332.5 Am = N mm mm 力 臂 Ld= 0.5 ( D- D) Lg= 0.5 ( D- DG ) Lt= 0.5 (Ld+ Lg ) mm mm mm 力 M= Fd Ld Nmm M= Fg Lg MT= Ft Lt Nmm Nmm Fr = FDCtg 3 1 =515291.0 Lr J n 22 cos 1 mm M= Fr Lr Nmm 操作情況下法蘭總力矩 Md Mg Mt -Mr (p 0) Mp PFd(Ld Lg) Ft(

11、Lt Lg) Mr (P 0) = Nmm 預緊情況下法蘭受力 力w 力矩 Fg= W =N Lg= 0.5 (Db- DG ) mm M= Fg Lg Nmm 計算結果 LPcDj4Ri2 Di2 8 f ( D D i) mm 預緊狀態(tài)下 M aDD i Ja f Di D D i 2 mm 操作狀態(tài)下 M pDD i Jpt p fDi DD i 2 mm S f= pj a ， LJLJ p和兩倍封頭名乂厚度中大者S f = mm 校核合格 鉤圈計算計算單位遼寧石油化工大學 材料 類型 設計溫度下的許用應力t MPa 法蘭外徑與內徑之比K二D/ D = 查得系數(shù)Y= Lg 0 5Db0

12、.5（ DeDd mm M WLg Nmm KDfo / Dfi Y =（由 K查GB150- 1998中圖 19-5 得到） ! 2YM 2C2 忡;2 mm 注：帶#號的材料數(shù)據(jù)是設計者給定的。 浮頭計算 設計條件 計算單位 遼寧石油化工大學 計算壓力pc 設計溫度t 名義厚度 腐蝕裕量 材料名稱 法蘭厚度 Sf 材料名稱 許用 應力 f F f 材料名稱 MPa mm mm mm MPa MPa 結構d 作用點 簡 圖 MPa MPa 栓 公稱直徑 dbmm數(shù)量n 墊 片 mm N y( MPa m 外徑 內徑 材料類型 壓緊面形狀 b0 6.4mmb=2.53 b=6 b0 6.4mm

13、DG=墊片外徑-2 b DG= 螺 封頭壁厚計算 許用 應力 b b Db d Do R l 結構尺寸（mm） 許用內壓或外壓（MPa） B 值(MPa) 結 預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 所需螺栓總截面積 實際使用螺栓總截面積 螺栓受力計算 W 3.14b Dg y = W= Fp + F = An = Ap和Aa中大者 A = n _d 4 操作情況下法蘭受力 Fd = 0.785 d 2 pc =-380266.6 Fg = Fp =-138140.8 Ft= F- Fd =-23927.6 Am = N mm mm 力 臂 Ld= 0.5 ( D - D

14、) Lg= 0.5 ( D- DG ) Lt= 0.5 (Ld+ Lg ) mm mm mm 力 M= Fd Ld Nmm M= Fg Lg MT= Ft Lt Nmm Nmm Fr = FDCtg 3 1 =-552097.5 Lr _J_n 22 cos 1 mm M= Fr Lr Nmm 操作情況下法蘭總力矩 Md Mg Mt -Mr (p 0) Mp PFd(Ld Lg) Ft(Lt Lg) Mr (P 0) = Nmm 預緊情況下法蘭受力 力w 力矩 Fg= W =N Lg= 0.5 (Db- DG ) mm M= Fg Lg Nmm 計算結果 LPcDj4Ri2 Di2 8 f (

15、 D D i) mm 預緊狀態(tài)下 M aDD i J a 2 f Di D D i 2 2 mm 操作狀態(tài)下 M pDD i Jpt p fDi DD i 2 mm S f= pj a ， LJLJ p和兩倍封頭名乂厚度中大者S f = mm 校核合格 后端筒體法蘭計算結果計算單位遼寧石油化工大學 設計條件簡 圖 鉤圈計算計算單位遼寧石油化工大學 材料 類型 設計溫度下的許用應力t MPa 法蘭外徑與內徑之比K二D/ D = 查得系數(shù)Y= Lg 0 5Db0.5（ DeDd mm M WLg Nmm KDfo / Dfi Y =（由 K查GB150- 1998中圖 19-5 得到） ! 2YM

16、 2C2 忡;2 mm 注：帶#號的材料數(shù)據(jù)是設計者給定的。 設計壓力p MPa 計算壓力p MPa 設計溫度t C 軸向外載荷 F N 外力矩M Nmm 殼材料名稱 體許用應力： MPa 法材料名稱 許用f MPa 蘭應力； MPa 材料名稱 螺許用b MPa 應力b MPa 栓公稱直徑d b mm 螺栓根徑d 1 mm 數(shù)量n 個 墊 4 z z z n. L i. T . -u 結構尺寸 mm D DO D D卜 S 0 Le La h S 1 材料類型 N m y(MPa) 壓緊面形狀 b b 6.4mm b= bo b =2.53 . bo bo 6.4mmDG= A - 2 b b

17、 6.4mm 預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 W 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 W 所需螺栓總截面積 A 螺栓受力計算 W= n bDG y = W= Fp + F = Am = max ( A , A)= N N mrm 實際使用螺栓總截面積A Ab =n_d2 = 4 mrh 力 矩計算 操 作 MP 2 Fd = 0.785 D2pc N Ld= L a+ 0.5 S i mm M= Fd Ld N mm Fg = Fp N Lg= 0.5 ( D - Dg ) mm MG= Fg Lg N mm Ft = F-Fd N Lt=0.5( La +1 + Lg ) mm M= Ft Lt N

18、 mm 外壓：M= Fd ( Ld - Lg )+Ft(Lt-Lg );內壓：M = Md+M+MM = Nmm 預緊 M W= N Lg = mm M=WLg = N mm 計算力矩 M= MP與M M 沖大者M = Nmm 螺栓間距校核 實際間距 Db Lb = n mm 最小間距 Lmin(查 GB150-98表 9-3) mm 最大間距 L max mm 形狀常數(shù)確定 hbTDTTh/h。= K = BQ =1 0 由K查表9-5得 T= Z = Y = U= 整體法蘭 查圖9-3和圖9-4 Fi = V = e F/m 松式法蘭 查圖9-5和圖9-6 Fl= M= e Fl/ h0

19、查圖9-7 由1 o得 f = 整體法蘭 dU h2 d 1 ho o vi 松式法蘭 d U . 2 d ho o VL 3 f a 書=S f e+1 =/T 4 fe 1 = 剪應力校核 計算值 許用值 結論 預緊狀態(tài) W 1Dil MPa 10.8n 操作狀態(tài) Wp 2 Dil MPa t 20.8n 輸入法蘭厚度S f = 33.0 mm寸,法蘭應力校核 應力 性質 計算值 許用值 結論 軸向 應力 fM o H2 12Di MPa 1.5 t =或 2.5】n =（按整體法蘭設計的任 意式法蘭，取1.5】n） F校核合格 徑向 應力 (1.33 f e 1)M0 R 2、 f Di

20、 MPa ；= 切向 應力 MoY Z T2DiZ R MPa ；= 綜合 應力 maX 0.5( hr),0.5( ht) MPa ；= 法蘭校核結果 校核合格 設計壓力p MPa 計算壓力 pc MPa 設計溫度t C 軸向外載荷F N 外力矩 M Nmm 殼 材料名稱 體許用應力； MPa 法材料名稱 許用f MPa 蘭應力； MPa 材料名稱 螺許用 MPa 應力b MPa 栓公稱直徑d b mm 螺栓根徑小 mm 數(shù)量n 個 D DO 墊 D卜 La 結構尺寸 mm 材料類型 Le 壓緊面形狀 bo 6.4mmb= bo b =2.53 bo y(MPa) DT- bo )/2 bo

21、 6.4mmD= D卜-2 b 預緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 W Wa= n bDG y = N 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 W/ W= Fp + F = N 所需螺栓總截面積 A Am = max ( A , A)= P mrn 實際使用螺栓總截面積A A = n _ df = 4 mrh 力矩計算 操 作 M 2 Fd = 0.785 Di pc N Ld= L a+ O.5 S i mm MD= Fd Ld N mm F3 = R N Lg= O.5 (Db- DG ) mm M= Fg Lg N mm Ft = F- Fd N Lt=0.5( La +1 + Lg ) mm M= F

22、t Lt N mm 外壓：M=Fd(Ld-Lg)+Ft( Lt-Lg )；內壓：M =M+M+MM = Nmm 預緊 M W= N Lg = mm MWLg = N mm 計算力矩 M= M與M /f中大者M = Nmm bo 6.4mm 螺栓受力計算 螺栓間距校核 實際間距 LDb = n mm 最小間距 Lmin(查GB150-98表9-3) mm 最大間距 Lmax mm 形狀常數(shù)確疋 h。、Q h/h。=K = d/Di =1 o 由K查表9-5得 T= Z = Y = U= 整體法蘭 查圖9-3和圖9-4 F = V= eFi/h 松式法蘭 查圖9-5和圖9-6 Fl = V= e

23、F，；% 查圖9-7 由l/ 0得 f = 整體法蘭 dU h 2 d 1ho o Vi 松式法蘭 d U h 2 d1ho o Vl 3 f d1 書=S f e+1 =/T 4 fe 1 = 剪應力校核 計算值 許用值 結論 預緊狀態(tài) W 1Dil MPa 10.8n 操作狀態(tài) Wp 2 Dil MPa t 20.8n 輸入法蘭厚度S f = 33.0 mm寸,法蘭應力校核 應力 性質 計算值 許用值 結論 軸向 應力 fM o H2 12Di MPa 1.5；=或 2.5 =（按整體法蘭設計的任 意式法蘭，取1.5 n） 匚校核合格 徑向 應力 (1.33 f e 1)M0 R2 2Di

24、 MPa ；= 切向 應力 MY TZ R f Di MPa ；= 綜合 應力 ma* 0.5( hr),0.5( ht) MPa ；= 法蘭校核結果 校核合格 浮頭式換熱器管板計算 計算單位遼寧石油化工大學 設計條件 殼程設計壓力Ps MPa 管程設計壓力Pt MPa 殼程設計溫度 ts C 管程設計溫度 tt C 換熱器公稱直徑D1 mm 殼程腐蝕裕量 Cs mm 管程腐蝕裕量 Ct mm 換熱管使用場合 換熱管與管板連接方式（脹接或焊接） 初始數(shù)據(jù) 材料（名稱及類型） 板材: 輸入管板名義厚度n mm 管 管板強度削弱系數(shù) 管板剛度削弱系數(shù) 隔板槽面積 Ad mm 換熱管與管板脹接長度或

25、焊腳高度 l mm 板 設計溫度下管板材料彈性模量Ep MPa 設計溫度下管板材料許用應力 ； MPa 許用拉脫力q mm 殼程側結構槽深hi mm 管程側隔板槽深 h2 mm 材料名稱 換 換熱管外徑d mm 換熱管壁厚t mm 換熱管根數(shù)n 根 熱 八、 換熱管中心距S mm 換熱管長Lt mm 換熱管受壓失穩(wěn)當量長度lcr mm 管 設計溫度下?lián)Q熱管材料彈性模量Et MPa 設計溫度下?lián)Q熱管材料屈服點: MPa 設計溫度下?lián)Q熱管材料許用應力 t MPa 墊片外徑Do mm 墊 墊片內徑Di mm 墊片厚度 g mm 片 墊片接觸面寬度 mm 墊片壓緊力作用中心園直徑Dg mm 墊片材料

26、壓緊面形式 系數(shù)計算 管區(qū) 板面 布積 管A 單管程 三角形排列 At= 0.866 n S2 = 2 mm 正方形排列 At= nS2 = 多管程 三角形排列 At = 0866 nS2 Ad = 正方形排列 At= nS2 Ad = 管板開孔后面積Al .d2 A1Atn 4 mrn 一根換熱管管壁金屬橫截面積a atn(dtn) 2 mm 管板布管區(qū)當量直徑Dt Dt mm 換熱管有效長度 L L = Lt-2 n-2 l 2 = mm 管束模數(shù)Kt Et na Kt = L Dt 管束無量綱剛度 心 Kt E = *-p 無量綱壓力Pa PPd 只有殼程設計壓力Ps ,管程設計壓力 P

27、t=O： 只有管程設計壓力Pt,殼程設計壓力 Ps=0： 殼程設計壓力Ps和管程設計壓力P同時 作用： a 15 r 系數(shù)t Dt = tDg 系數(shù)C 按1t1/7Pa1/2和1 t查圖得：C = 系數(shù)Gwe （按懇1/ P7和 1 t查圖得） 只有殼程設計壓力Ps,管程設計壓力 Pt=0: 只有管程設計壓力Pt,殼程設計壓力 Ps=0: 殼程設計壓力 Ps,管程設計壓 力P同時 作用： 系數(shù) na A 系數(shù)Cr Cr 換熱管回轉半徑i i 02 5；d2 (d 2 tn)2 mm 換熱管穩(wěn)定許用壓應力 cr （cr 【；時,取cr t） 當Cr l c7 i時 Cr2(lcr/i)2 MPa 當Cr l erf i 時 :lcr /i cr 2 1 最小管板厚度計算 確定管板設計壓力 Pd D D Ps，叫異號 PdPsR | MPa Ps，Pt同號 Pd max(Ps