固定管板式换热器计算

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1、过程设备强度计算书SW6-98固定管板换热器设计计算计算单位辽宁石油化工大学设计计算 条件壳程管程设计压力psMPa设计压力ptMPa设计温度tsC设计温度ttC壳程圆筒内径 D imm管箱圆筒内径 D imm材料名称材料名称简图计算内容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头 ( 平盖 ) 校核计算后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头 ( 平盖 ) 校核计算膨胀节校核计算管箱法兰校核计算开孔补强设计计算管板校核计算0全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98前端管箱筒体计算计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力PcMPa设计温度 tC内径 Dimm材料试验温度许用

2、应力MPa设计温度许用应力tMPa试验温度下屈服点sMPa钢板负偏差Cmm1腐蚀裕量C2mm焊接接头系数计算厚度有效厚度名义厚度重量压力试验类型试验压力值压力试验允许通过的应力水平T试验压力下圆筒的应力校核条件校核结果最大允许工作压力设计温度下计算应力t校核条件结论厚度及重量计算=Pc Di=mm2tPce =n -C1- C 2=mmn =mmKg压力试验时应力校核液压试验P =1.25 P=( 或由用户输入 )MPa tTT0.90s =MPaT =pT .( Die) =MPa2 e .TT合格压力及应力计算2e tMPa Pw = ( Die ) =Pc ( Die )MPat =2e

3、=MPatt筒体名义厚度大于或等于 GB151中规定的最小厚度 6.00mm,合格1全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98前端管箱封头计算计算单位辽宁石油化工大学计算条件椭圆封头简图计算压力cMPaP设计温度 tC内径 Dimm曲面高度immh材料设计温度许用应力tMPa试验温度许用应力MPa钢板负偏差C1mm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数厚度及重量计算2形状系数K = 12Di62hi计算厚度=KPc Di2t0.5 Pc=mm有效厚度e=n -12=mmC- C最小厚度min =mm名义厚度n =mm结论满足最小厚度要求重量Kg压力计算最大允许工作压力 P =2te=MPa

4、KDi0.5ew结论合格2全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98后端管箱筒体计算计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力PcMPa设计温度 tC内径 Dimm材料试验温度许用应力MPa设计温度许用应力tMPa试验温度下屈服点sMPa钢板负偏差Cmm1腐蚀裕量C2mm焊接接头系数计算厚度有效厚度名义厚度重量压力试验类型试验压力值压力试验允许通过的应力水平T试验压力下圆筒的应力校核条件校核结果最大允许工作压力设计温度下计算应力t校核条件结论厚度及重量计算=Pc Di=mm2tPce =n -C1- C 2=mmn =mmKg压力试验时应力校核液压试验P =1.25 P=(

5、 或由用户输入 )MPa tTT0.90s =MPaT =pT .( Die) =MPa2 e .TT合格压力及应力计算2e tMPa Pw = ( Die ) =Pc ( Die )MPat =2e=MPatt筒体名义厚度大于或等于 GB151中规定的最小厚度 6.00mm,合格3全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98后端管箱封头计算计算单位辽宁石油化工大学计算条件椭圆封头简图计算压力cMPaP设计温度 tC内径 Dimm曲面高度immh材料设计温度许用应力tMPa试验温度许用应力MPa钢板负偏差C1mm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数厚度及重量计算2形状系数K = 12Di6

6、2hi计算厚度=KPc Di2t0.5 Pc=mm有效厚度e=n -12=mmC- C最小厚度min =mm名义厚度n =mm结论满足最小厚度要求重量Kg压力计算最大允许工作压力 P =2te=MPaKDi0.5ew结论合格4全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98壳程圆筒计算计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力PcMPa设计温度 tC内径 Dimm材料试验温度许用应力MPa设计温度许用应力tMPa试验温度下屈服点sMPa钢板负偏差Cmm1腐蚀裕量C2mm焊接接头系数计算厚度有效厚度名义厚度重量压力试验类型试验压力值压力试验允许通过的应力水平T试验压力下圆筒的应力校

7、核条件校核结果最大允许工作压力设计温度下计算应力t校核条件结论厚度及重量计算=Pc Di=mm2tPce =n -C1- C 2=mmn =mmKg压力试验时应力校核液压试验P =1.25 P=( 或由用户输入 )MPa tTT0.90s =MPaT =pT .( Die) =MPa2 e .TT合格压力及应力计算2e tMPa Pw = ( Die ) =Pc ( Die )MPat =2e=MPatt筒体名义厚度大于或等于 GB151中规定的最小厚度 6.00mm,合格5全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98延长部分兼作法兰固定式管板设计单位辽宁石油化工大学设计计算条件简

8、图设计压力psMPa设计温度TsC平均金属温度tsC装配温度toC壳材料名称设计温度下许用应力tMpa程平均金属温度下弹性模量EsMpa平均金属温度下热膨胀系数smm/mmC圆壳程圆筒内径D imm壳程圆筒名义厚度smm壳程圆筒有效厚度semm筒壳体法兰设计温度下弹性模量EfMPa壳程圆筒内直径横截面积A= 0.25Di22mmAs=s ( Di +s )2壳程圆筒金属横截面积mm管设计压力 ptMPa箱设计温度 TtC圆材料名称筒设计温度下弹性模量EhMPa管箱圆筒名 义厚度 ( 管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值) hmm管箱圆筒有 效厚度 hemm管箱法兰设计温度下弹性模量Et”MPa

9、材料名称换管子平均温度ttC设计温度下管子材料许用应力 ttMPa设计温度下管子材料屈服应力tMPas热设计温度下管子材料弹性模量EttMPa平均金属温度下管子材料弹性模量EtMPa平均金属温度下管子材料热膨胀系数tmm/mmC管管子外径dmm管子壁厚tmm注：6全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书管子根数 n换热管中心距S换一根管子金属横截面积at (dt )换热管长度L管子有效长度( 两管板内侧间距 ) L1管束模数 K t= Et na/LD i管子回转半径i0.25d 2(d2t ) 2热管子受压失稳当量长度lcr系数 Cr =tt2Et /s比值 l cr /i管子稳定许用压

10、应力(C rl cr) cr2 E t2(l cr2ii )管管子稳定许用压应力(Crlcr )tlcr icrs 1i22Cr材料名称设计温度 tp管设计温度下许用应力tr设计温度下弹性模量Ep管板腐蚀裕量C2管板输入厚度n管板计算厚度隔板槽面积( 包括拉杆和假管区面积) Ad板管板强度削弱系数管板刚度削弱系数管子加强系数2D iE t na / E p LK =K1318.管板和管子连接型式管板和管子胀接( 焊接 ) 高度 l胀接许用拉脱应力 q焊接许用拉脱应力 qSW6-98mm2mmmmmmMPammmmMPaMPaCMPaMPammmmmm2mmmmMPaMPa7全国化工设备设计技术

11、中心站过程设备强度计算书管材料名称管箱法兰厚度f法兰外径D f箱基本法兰力矩M m管程压力操作工况下法兰力M p法兰宽度bf( D fD i ) / 2法比值h/ Di比值f/ Di系数 C ( 按 h /D i ,f”/Di ,查 图 25)兰系数”( 按 hi,fi,查 图 26)/D”/D12 Ef bf2 f3旋转刚度EhK fbfDi12Di材料名称壳壳体法兰厚度f法兰外径Df体法兰宽度b(DfD) / 2fi比值s/ Di法比值 f/ Di系数 C,按 h/D i,f”/D i ,查 图 25兰系数, 按 h /D i ,”f/Di, 查 图 2612Eb23旋转刚度fffEs K

12、 f12bfDiDi法兰外径与内径之比KDf Di壳体法兰应力系数Y ( 按 K 查 表 9-5)旋转刚度无量纲参数K fK f4 K t膨胀节总体轴向刚度2E2( li ) 2crSW6-98mmmmN mmN mmmmMPammmmmmMPaN/mm8全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98查 图 27)m管板第一弯矩系数(按K,Kf1系系数m1K K f系数 ( 按 K tKf 查 图 29) G2换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比QE tnaE s A s数换热管束与带膨胀节壳体刚度之比Q exE t na( E s AsK ex L )Es As K ex L管板第二弯

13、矩系数( 按 K,Q或 Qex 查 图 28(a) 或 (b) m2系数（带膨胀节时Qex 代替 Q） M 1m12K (QG2 )计系数(按 ,或 Qex查图 30)G3K Q法兰力矩折减系数K f(K fG3 )管板边缘力矩变化系数1MK f K f算法兰力矩变化系数M fM K fK f管管板开孔后面积Al = A - 0.25 nd 2板管板布管区面积参( 三角形布管 )A t0.866 nS 2A d( 正方形布管 )A tnS 2A d数管板布管区当量直径D t4A t/系数Al / A系系数na / Al数系数s0.40.6(1 Q)/计系数 ( 带膨胀节时 Qex 代替 Q)t

14、0.4(1)(0.6 Q) /算管板布管区当量直径与壳体内径之比tDt/ Di管板周边不布管区无量纲宽度k = K (1- t)2mm2mmmm9全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98仅有壳程压力换热管与壳程圆筒热膨胀变形差= t (t t -t 0 )-s (t s -t 0 )当量压力组合PcPs有效压力组合Pas PsEt基本法兰力矩系数4 M mM mD i3 Pa管板边缘力矩系数 MM m(M )M1管板边缘剪力系数M管板总弯矩系数mm1m 21系数 G1e 仅用于 m0 时 G1e3m K系数 G1i当 m 0 时 , 按 K和m 查图 31(a) 实线当 m 0

15、 时, 按K和 m 查图 31（b）系数 G1m 0 ,= max(G ,G ),m 0,G1 = max (G1e ,G1i ) ;m 6.4mmb=2.53b0b预紧状态下需要的最小螺栓载荷 Wa 操作状态下需要的最小螺栓载荷 Wp 所需螺栓总截面积 Am实际使用螺栓总截面积AbD = 0.7852cNF=Dip操FG = FpN作=T = -DFF FNp=M外压 : p =D (D -MFL预紧=NWMa计算力矩Mo=MPaMPammmm个DoD外D内 0Ah 1LNmy(MPa)bDG06.4mmG= (外+内)/2bDDD0 6.4mmG=外 - 2bbDD螺栓受力计算a= G=W

16、bD yp =Fp +F=WAm = max ( Ap ,Aa ) =A =nd2=b14L =力矩计算MF LLA+ 0.5 1=DmmDDD=L=0.5(D-D )M=F LGbGmmGGG=T=0.5(LA +1 +LG )T=TTLmmMF L=G)+T(LT-G );内压 :p =D+G+Tp =LFLMM M MMG =mma =G =LM WLp与at/f中大者o =MMfMNN2mm2mmN. mmN. mmN. mmN. mmN. mm.Nmm13全国化工设备设计技术中心站过程设备强度计算书SW6-98螺栓间距校核实际间距LD b=mmn最小间距Lmin( 查GB150-98表9-3)mm最大间距Lmaxmmh/h形状常数确定h0Di=K =D/D=0ooI10由 查表9-5得=Z=KTYU