固定管板式換熱器計(jì)算

1、 過 程 設(shè) 備 強(qiáng) 度 計(jì) 算 書 SW6-98固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算單位遼寧石油化工大學(xué) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 殼 程管 程設(shè)計(jì)壓力 MPa設(shè)計(jì)壓力 MPa設(shè)計(jì)溫度 設(shè)計(jì)溫度 殼程圓筒內(nèi)徑 mm管箱圓筒內(nèi)徑mm材料名稱材料名稱 簡(jiǎn) 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)算膨脹節(jié)校核計(jì)算管箱法蘭校核計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算管板校核計(jì)算前端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 PcMPa設(shè)計(jì)溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm材料試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 sMPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 s

2、tMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ssMPa鋼板負(fù)偏差 C1mm腐蝕裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm名義厚度 dn = mm重量Kg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 = (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 = MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 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= = MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = MPastfMPa校核條件stf st結(jié)論

3、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 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 PcMPa設(shè)計(jì)溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm曲面高度 himm材料設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 stMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 sMPa鋼板負(fù)偏差 C1mm腐蝕裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 計(jì)算厚度 d = =mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm最小厚度 dmin = mm名義厚度 dn = mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 Pw= = MPa結(jié)論 合格后端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位遼寧

4、石油化工大學(xué)計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 PcMPa設(shè)計(jì)溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm材料試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 sMPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 stMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ssMPa鋼板負(fù)偏差 C1mm腐蝕裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm名義厚度 dn = mm重量 Kg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 = (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 = MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = MPa校核條件 sT£ sT

5、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= = MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = MPastfMPa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 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 PcMPa設(shè)計(jì)溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm曲面高度 himm材料設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 stMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 sMPa鋼板負(fù)偏差 C1mm腐蝕裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = =計(jì)算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm最小厚度 dmin = mm名

6、義厚度 dn = mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 Pw= = MPa結(jié)論 合格殼程圓筒計(jì)算計(jì)算單位遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 PcMPa設(shè)計(jì)溫度 t° C內(nèi)徑 Dimm材料試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 sMPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 stMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ssMPa鋼板負(fù)偏差 C1mm腐蝕裕量 C2mm焊接接頭系數(shù) f厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm名義厚度 dn = mm重量 Kg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 = (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許

7、通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss = MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 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= = MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = MPastf MPa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,合格延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計(jì)單位 遼寧石油化工大學(xué) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 簡(jiǎn) 圖設(shè)計(jì)壓力 psMPa設(shè)計(jì)溫度 Ts 平均金屬溫度 ts裝配溫度 to殼材料名稱設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力stMpa程平均金屬溫度下彈性模量 Es Mpa平均金屬溫度下熱膨脹系

8、數(shù)asmm/mm圓殼程圓筒內(nèi)徑 Di mm殼 程 圓 筒 名義厚 度 dsmm殼 程 圓 筒 有效厚 度 dsemm筒殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 EfMPa殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 A=0.25 p Di2mm2殼程圓筒金屬橫截面積 As=pds ( Di+ds )mm2管設(shè)計(jì)壓力ptMPa箱設(shè)計(jì)溫度Tt圓材料名稱筒設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 EhMPa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)dhmm管箱圓筒有效厚度dhemm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Et”MPa材料名稱換管子平均溫度 tt設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力 sttMPa設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力sstMPa熱設(shè)計(jì)溫度下管子材

9、料彈性模量 EttMPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 EtMPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)atmm/mm管管子外徑 dmm管子壁厚dtmm注：管子根數(shù) n換熱管中心距 Smm換一根管子金屬橫截面積mm2換熱管長度 Lmm管子有效長度(兩管板內(nèi)側(cè)間距) L1mm管束模數(shù) Kt = Et na/LDiMPa管子回轉(zhuǎn)半徑 mm熱管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 lcrmm系數(shù)Cr =比值 lcr /i管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () MPa管管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () MPa材料名稱設(shè)計(jì)溫度 tp管設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 EpMPa管板腐蝕裕量 C2 mm管板輸入厚度dnmm管板計(jì)算厚度 dm

10、m隔板槽面積 (包括拉桿和假管區(qū)面積)Admm2板管板強(qiáng)度削弱系數(shù) h管板剛度削弱系數(shù) m管子加強(qiáng)系數(shù) K = 管板和管子連接型式管板和管子脹接(焊接)高度lmm脹接許用拉脫應(yīng)力 qMPa焊接許用拉脫應(yīng)力 qMPa管材料名稱管箱法蘭厚度 mm法蘭外徑 mm箱基本法蘭力矩 N×mm管程壓力操作工況下法蘭力 N×mm法蘭寬度 mm法比值比值系數(shù)(按dh/Di ,df”/Di , 查<<GB151-1999>>圖25)蘭系數(shù)w”(按dh/Di ,df”/Di ,查<<GB151-1999>>圖 26) 旋轉(zhuǎn)剛度 MPa材料名稱殼殼體

11、法蘭厚度mm法蘭外徑 mm體法蘭寬度 mm比值 法比值系數(shù), 按dh/Di ,df”/Di , 查<<GB151-1999>>圖25 蘭系數(shù), 按dh/Di ,df”/Di , 查<<GB151-1999>>圖26 旋轉(zhuǎn)剛度 MPa法蘭外徑與內(nèi)徑之比 殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)Y (按 K 查<<GB1501998>>表9-5) 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 膨脹節(jié)總體軸向剛度 N/mm管板第一彎矩系數(shù)(按,查<<GB151-1999>>圖 27) 系系數(shù) 系數(shù)(按查<<GB15198>>圖 2

12、9) 換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 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<<GB151-1999>>圖28(a)或(b)系數(shù)（帶膨脹節(jié)時(shí)代替Q） 計(jì)系數(shù) (按K,Q或Qex 查圖30) 法蘭力矩折減系數(shù) 管板邊緣力矩變化系數(shù) 算法蘭力矩變化系數(shù) 管管板開孔后面積 Al = A - 0.25 npd 2mm2板參管板布管區(qū)面積 (三角形布管) (正方形布管 ) mm2數(shù)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 mm系數(shù) 系系數(shù) 數(shù)系數(shù) 計(jì)系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)代替Q) 算管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 k = K(1-rt) 僅有殼程壓力

13、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) 當(dāng)量壓力組合 MPa 有效壓力組合 MPa基本法蘭力矩系數(shù) 管板邊緣力矩系數(shù)管板邊緣剪力系數(shù) 管板總彎矩系數(shù) 系數(shù)僅用于 時(shí)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）系數(shù) > 0 ,=, < 0 , =管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Q= 管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù) =管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù) =殼體法蘭力矩系數(shù)計(jì)算值許用值 計(jì)算值許用值管板徑向應(yīng)力 1.5 3 MPa管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力1.5 3 MPa管板布管區(qū)周邊剪切

14、應(yīng)力0.5 1.5 MPa殼體法蘭應(yīng)力 1.5 3 MPa換熱管軸向應(yīng)力 3 MPa殼程圓筒軸向應(yīng)力 MPa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =q3q焊接 q脹接MPa僅有管程壓力Pt作用下的危險(xiǎn)組合工況 (Ps = 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) 當(dāng)量壓力組合 MPa 有效壓力組合 MPa操作情況下法蘭力矩系數(shù)管板邊緣力矩系數(shù) 管板邊緣剪力系數(shù) 管板總彎矩系數(shù) 系數(shù)僅用于 時(shí)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31（b)系數(shù) >0, =; <0 ,=管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Q =管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)

15、力系數(shù)=管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù) = 殼體法蘭力矩系數(shù) 計(jì)算值許用值 計(jì)算值許用值管板徑向應(yīng)力 1.5 3 MPa管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力 1.53 MPa管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力0.5 1.5 MPa殼體法蘭應(yīng)力1.5 3 MPa換熱管軸向應(yīng)力 3 MPa殼 程圓筒軸向應(yīng)力 MPa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =q3q焊接q脹接MPa計(jì)算結(jié)果管板名義厚度mm管板校核通過筒體法蘭計(jì)算結(jié)果計(jì)算單位遼寧石油化工大學(xué)設(shè) 計(jì) 條 件簡(jiǎn) 圖設(shè)計(jì)壓力 pMPa計(jì)算壓力 pcMPa設(shè)計(jì)溫度 t° C軸向外載荷 FN外力矩 MN.mm殼材料名稱體許用應(yīng)力 MPa法材料名稱許用sfMPa蘭應(yīng)力stf

16、MPa材料名稱螺許用sbMPa應(yīng)力stbMPa栓公稱直徑 d Bmm螺栓根徑 d 1mm數(shù)量 n個(gè)DiDo墊 結(jié)構(gòu)尺寸DbD外D內(nèi)0 mmLeLAh1材料類型Nmy(MPa)壓緊面形狀bDG片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 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 = N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb

17、= = mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc = NLD= L A+ 0.51 = mmMD= FD LD =N.mm作FG = Fp = NLG= 0.5 ( Db - DG ) = mmMG= FG LG = N.mmMpFT = F-FD =NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = mmMT= FT LT = N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = N.mm預(yù)緊 MaW = NLG = mmMa=W LG = N.mm計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo = N.mm螺

18、 栓 間 距 校 核實(shí)際間距 = mm最小間距 (查GB150-98表9-3)mm最大間距mm 形 狀 常 數(shù) 確 定h/ho = K = Do/DI = 由K查表9-5得T=Z =Y =U=整體法蘭查圖9-3和圖9-4FI=VI=松式法蘭查圖9-5和圖9-6FL=VL=查圖9-7由 d1/do 得f = 整體法蘭 =松式法蘭 = =f e+1 =g = y/T = = 剪應(yīng)力校核計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論預(yù)緊狀態(tài) MPa操作狀態(tài) MPa輸入法蘭厚度f = 33.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核應(yīng)力性質(zhì)計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論軸向應(yīng)力 MPa = 或 = ( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任 意 式法蘭, 取 ) 校核合格徑向應(yīng)力 MPa = 切向應(yīng)力 MPa = 綜合應(yīng)力 = MPa = 法蘭校核結(jié)果校核合格開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位遼寧石油化工大學(xué)接 管: 計(jì) 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡(jiǎn) 圖計(jì)算壓力 pcMPa設(shè)計(jì)溫度殼體型式殼體材料名稱及類型殼體開孔處焊接接頭系數(shù)殼體內(nèi)直徑 Dimm殼體開孔處名義厚度nmm殼體厚度負(fù)偏差 C1mm殼體腐蝕裕量 C2mm殼體材料許用應(yīng)力tMPa 接管實(shí)際外伸長度mm接管實(shí)際內(nèi)伸長度mm接管材料接管焊接接頭系數(shù)名稱及類型接管腐蝕裕量mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱凸形封