年产6万吨超高分子量PMMA项目设计
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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011
固定管板换热器设计计算
计算单位
设 计 计 算 条 件
壳 程
管 程
设计压力
1.1
MPa
设计压力
0.3125
MPa
设计温度
45
设计温度
380
壳程圆筒内径Di
1400
mm
管箱圆筒内径Di
1400
mm
材料名称
S31603
材料名称
S31603
试验压力
1.375
MPa
试验压力
0.4
MPa
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
管箱法兰校核计算
管板校核计算
前端管箱筒体计算
计算单位
计算所依据的标准
GB/T 150.3-2011
计算条件
筒体简图
计算压力 pc
0.31
MPa
设计温度 t
380.00
° C
内径 Di
1400.00
mm
材料
S31603 ( 板材 )
试验温度许用应力 [s]
120.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
87.60
MPa
试验温度下屈服点 ReL
180.00
MPa
负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
0.85
厚度及重量计算
计算厚度
d = = 2.94
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 10.70
mm
名义厚度
dn = 13.00
mm
重量
471.11
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p = 0.4000 (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过
的应力水平 [s]T
[s]T£ 0.90 ReL = 162.00
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 31.02
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
[pw]= = 1.12954
MPa
设计温度下计算应力
st = = 20.60
MPa
[s]tf
74.46
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
合格
前端管箱封头计算
计算单位
计算所依据的标准
GB/T 150.3-2011
计算条件
椭圆封头简图
计算压力 pc
0.31
MPa
设计温度 t
380.00
° C
内径 Di
1400.00
mm
曲面深度 hi
350.00
mm
材料
S31603 (板材)
设计温度许用应力 [s]t
87.60
MPa
试验温度许用应力 [s]
120.00
MPa
负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
0.85
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p= 0.4000 (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过的应力[s]t
[s]T£ 0.90 ReL = 162.00
MPa
试验压力下封头的应力
sT = = 30.90
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
厚度及重量计算
形状系数
K = = 1.0000
计算厚度
dh = = 2.94
mm
有效厚度
deh =dnh - C1- C2= 10.70
mm
最小厚度
dmin = 2.10
mm
名义厚度
dnh = 13.00
mm
结论
满足最小厚度要求
重量
225.68
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[pw]= = 1.13384
MPa
结论
合格
后端管箱筒体计算
计算单位
计算所依据的标准
GB/T 150.3-2011
计算条件
筒体简图
计算压力 pc
0.31
MPa
设计温度 t
380.00
° C
内径 Di
1400.00
mm
材料
S31603 ( 板材 )
试验温度许用应力 [s]
120.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
87.60
MPa
试验温度下屈服点 ReL
180.00
MPa
负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
0.85
厚度及重量计算
计算厚度
d = = 2.94
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 10.70
mm
名义厚度
dn = 13.00
mm
重量
471.11
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p = 0.4000 (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过
的应力水平 [s]T
[s]T£ 0.90 ReL = 162.00
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 31.02
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
[pw]= = 1.12954
MPa
设计温度下计算应力
st = = 20.60
MPa
[s]tf
74.46
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
合格
后端管箱封头计算
计算单位
计算所依据的标准
GB/T 150.3-2011
计算条件
椭圆封头简图
计算压力 pc
0.31
MPa
设计温度 t
380.00
° C
内径 Di
1400.00
mm
曲面深度 hi
350.00
mm
材料
S31603 (板材)
设计温度许用应力 [s]t
87.60
MPa
试验温度许用应力 [s]
120.00
MPa
负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
0.85
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p= 0.4000 (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过的应力[s]t
[s]T£ 0.90 ReL = 162.00
MPa
试验压力下封头的应力
sT = = 30.90
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
厚度及重量计算
形状系数
K = = 1.0000
计算厚度
dh = = 2.94
mm
有效厚度
deh =dnh - C1- C2= 10.70
mm
最小厚度
dmin = 2.10
mm
名义厚度
dnh = 13.00
mm
结论
满足最小厚度要求
重量
225.68
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[pw]= = 1.13384
MPa
结论
合格
内压圆筒校核
计算单位
计算所依据的标准
GB/T 150.3-2011
计算条件
筒体简图
计算压力 pc
1.10
MPa
设计温度 t
45.00
° C
内径 Di
1400.00
mm
材料
S31603 ( 板材 )
试验温度许用应力 [s]
120.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
120.00
MPa
试验温度下屈服点 ReL
180.00
MPa
负偏差 C1
0.30
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
0.85
厚度及重量计算
计算厚度
d = = 7.59
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 10.70
mm
名义厚度
dn = 13.00
mm
重量
2717.97
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型
液压试验
试验压力值
pT = 1.25p = 1.3750 (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过
的应力水平 [s]T
[s]T£ 0.90 ReL = 162.00
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 106.64
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
[pw]= = 1.54732
MPa
设计温度下计算应力
st = = 72.51
MPa
[s]tf
102.00
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
合格
延长部分兼作法兰固定式管板腐蚀后计算
设计单位
设 计 计 算 条 件
简 图
壳
程
圆
筒
设计压力 ps
1.1
MPa
设计温度 ts
45
平均金属温度 ts
0
装配温度 to
20
材料名称
S31603
设计温度下许用应力
120
MPa
平均金属温度下弹性模量 Es
1.963e+05
MPa
平均金属温度下热膨胀系数as
1.628e-05
mm/mm
壳程圆筒内径 Di
1400
mm
壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds
13
mm
壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse
10.7
mm
壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef’
1.931e+05
MPa
壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di2
1.539e+06
mm2
壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )
4.742e+04
mm2
壳程端部圆筒
材料名称
端部圆筒平均金属温度下弹性模量 Es
MPa
端部圆筒平均金属温度下热膨胀系数as
mm/mm
端部圆筒名义厚 度 ds
mm
端部圆筒有效厚 度 dse
mm
两端部圆筒总长度
端部圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )
mm2
管
箱
圆
筒
设计压力pt
0.3125
MPa
设计温度tt
380
材料名称
S31603
设计温度下弹性模量 Eh
1.702e+05
MPa
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)dh
16
mm
管箱圆筒有效厚度dhe
10.7
mm
管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”
1.702e+05
MPa
换
热
管
材料名称
S31603
管子平均温度 tt
0
设计温度下管子材料许用应力 [s]tt
87.6
MPa
设计温度下管子材料屈服应力sst
97.6
MPa
设计温度下管子材料弹性模量 Ett
1.702e+05
MPa
注:
换
热
管
平均金属温度下管子材料弹性模量 Etm
1.963e+05
MPa
平均金属温度下管子材料热膨胀系数at
1.628e-05
mm/mm
管子外径 d
45
mm
管子壁厚dt
3
mm
管子根数 n
600
根
换热管中心距 S
48.75
mm
一根管子金属横截面积
395.8
mm2
换热管长度 L1
5950
mm
管子有效长度(两管板内侧间距) L
5810
mm
管束模数 Kt = Et na/LDi
5733
MPa
管子回转半径
14.89
mm
管子受压失稳当量长度 lcr
1800
mm
系数Cr =
185.5
比值 lcr /i
120.9
管子稳定许用压应力 ()
MPa
管子稳定许用压应力 ()
43.86
MPa
管
板
材料名称
S31603
设计温度 tp
380
设计温度下许用应力
65.2
MPa
设计温度下弹性模量 Ep
1.702e+05
MPa
管板腐蚀裕量 C2
2
mm
管板输入厚度dn
70
mm
管板计算厚度 d
67.7
mm
管板分程处面积 Ad
0
mm2
管板强度削弱系数 h
0.4
管板刚度削弱系数 m
0.4
管子加强系数 K =
6.002
管板和管子连接型式
焊接
管板和管子胀接(焊接)高度l
50
mm
胀接许用拉脱应力 [q]
MPa
焊接许用拉脱应力 [q]
32.6
MPa
管
箱
法
兰
材料名称
S31603
管箱法兰厚度
72
mm
法兰外径
1560
mm
基本法兰力矩
2.059e+07
N×mm
管程压力操作工况下法兰力
2.376e+07
N×mm
法兰宽度
80
mm
比值
0.007643
比值
0.05143
管箱圆筒壳常数
0.01485
1/mm
系数
0.0002155
管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数
4.726
MPa
壳
体
法
兰
材料名称
S31603
壳体法兰厚度
60
mm
法兰外径
1560
mm
法兰宽度
80
mm
比值
0.007643
比值
0.04286
壳程圆筒壳常数
0.01485
1/mm
系数
0.0001867
壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数
4.151
MPa
旋转刚度参数
4.151
MPa
系
数
计
算
法兰外径与内径之比
1.114
壳体法兰应力系数Y (按 K 查<>表7-9)
17.93
旋转刚度无量纲参数
0.0005687
膨胀节波峰处内直径
mm
系数
膨胀节总体轴向刚度 Kex
N/mm
系
数
计
算
管板第一弯矩系数 (按,查<>图7-12)
0.1065
系数
31.23
系数 (按,查<>图 7-13)
4.209
换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比
5.008
换热管束与壳体刚度之比
5.008
管板第二弯矩系数 (按K,查<< GB/T151-2014>>图7-14(a)或(b))
3.107
系数
0.0009633
系数 (按K,Qex 查<>图7-15)
0.004071
法兰力矩折减系数
0.1226
管板边缘力矩变化系数
0.9991
法兰力矩变化系数
0.8776
管
管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 2
5.851e+05
mm2
板
参
管板布管区面积 (三角形布管)
(正方形布管)
1.235e+06
mm2
数
管板布管区当量直径
1254
mm
系数
0.3801
系
系数
0.4059
数
系数
9.884
计
系数
15.32
算
管板布管区当量直径与壳体内径之比
0.8957
管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt)
0.6262
仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0)
不计温差应力
计温差应力
换热管与壳程圆筒热膨胀变形差 g = at(tt-to)-as(ts-to)
0.0
0
当量压力组合
1.1
1.1
MPa
有效压力组合
(直管)
(波纹管)
10.87
10.87
MPa
基本法兰力矩系数
0.002311
0.002311
管板边缘力矩系数
0.003274
0.003274
管板边缘剪力系数
0.1022
0.1022
管板总弯矩系数
0.3848
0.3848
管板布管区周边径向弯矩系数系数
0.1539
0.1539
管板布管区最大径向弯矩系数系数
-0.2687
-0.2687
管板径向弯矩系数
-0.2687
-0.2687
系数
-0.1344
-0.1344
管板径向应力系数
=
-0.004018
-0.004018
管板布管区周边
处剪切应力系数
=
0.02989
0.02989
壳体法兰力矩系数
-0.0005621
-0.0005621
计算值
许用值
计算值
许用值
管板径向应力
17.75
1.5 =
97.8
17.75
3 =
195.6
MPa
管板布管区周边剪切应力
5.721
0.5 =
32.6
5.721
1.5 =
97.8
MPa
壳体法兰应力
-17.81
1.5 =
97.8
-17.81
3 =
195.6
MPa
换热管轴向应力
-8.035
=
87.6
=
43.86
-8.035
3 =
262.8
=
52.64
MPa
壳程圆筒轴向应力
16.04
=
102
16.04
=
306
MPa
换热管与管板连接拉脱应力 q =
0.4499
[q]=
32.6
0.4499
3[q]焊接
[q]胀接
97.8
MPa
仅有管程压力Pt作用下的危险组合工况 (Ps = 0)
不计温差应力
计温差应力
换热管与壳程圆筒热膨胀变形差
=(t-t)-(t-t)
0.0
0
当量压力组合
-0.4393
-0.4393
MPa
有效压力组合
(直管)
(波纹管)
-4.787
-4.787
MPa
操作情况下法兰力矩系数
-0.00606
-0.00606
管板边缘力矩系数
-0.00606
-0.00606
管板边缘剪力系数
-0.1892
-0.1892
管板总弯矩系数
-0.5939
-0.5939
管板布管区周边径向弯矩系数系数
-0.9364
-0.9364
管板布管区最大径向弯矩系数系数
0.7726
0.7726
管板径向弯矩系数
0.7726
0.7726
系数
0.3865
0.3865
管板径向应力系数
=
0.008498
0.008498
管板布管区周边处剪切应力系数
=
0.02199
0.02199
壳体法兰力矩系数
-0.001706
-0.001706
计算值
许用值
计算值
许用值
管板径向应力
16.53
1.5 =
97.8
16.53
3 =
195.6
MPa
管板布管区周边剪切应力
-1.853
0.5 =
32.6
-1.853
1.5 =
97.8
MPa
壳体法兰应力
23.8
1.5 =
97.8
23.8
3 =
195.6
MPa
换热管轴向应力
5.515
=
87.6
=
43.86
5.515
3 =
262.8
=
52.64
MPa
壳程圆筒轴 向 应 力
4.95
102
4.95
306
MPa
换热管与管板连接拉脱应力
q =
0.3089
[q]=
32.6
0.3089
3[q]焊接
[q]胀接
97.8
MPa
考虑壳程和管程压力同时作用下的危险组合工况
不计温差应力
计温差应力
换热管与壳体热膨胀变形差
=(t-t)-(t-t)
0.0
0
当量压力组合
0.6607
0.6607
MPa
有效压力组合
(直管)
(波纹管)
6.086
6.086
MPa
基本法兰力矩系数
0.004129
0.004129
操作情况下法兰力矩系数
0.005729
0.005729
管板边缘力矩系数=
Max[]
0.005091
0.005091
管板边缘剪力系数
0.159
0.159
管板总弯矩系数
0.5181
0.5181
管板布管区周边径向弯矩系数系数
0.2072
0.2072
管板布管区最大径向弯矩系数系数
-0.2157
-0.2157
管板径向弯矩系数
-0.2237
-0.2237
系数
-0.1119
-0.1119
管板径向应力系数
=
-0.003486
-0.003486
管板布管区周边处剪切应力系数
=
0.03143
0.03143
壳体法兰力矩系数
-0.0003791
-0.0003791
计算值
许用值
计算值
许用值
管板径向应力
8.623
1.5 =
97.8
8.623
3 =
195.6
MPa
管板布管区周边剪切应力
3.367
0.5 =
32.6
3.367
1.5 =
97.8
MPa
壳体法兰应力
-6.723
1.5 =
97.8
-6.723
3 =
195.6
MPa
换热管轴向应力
-4.007
=
87.6
=
43.86
-4.007
3 =
262.8
=
52.64
MPa
壳程圆筒轴向应力
19.59
=
102
19.59
=
306
MPa
换热管与管板连接拉脱应力
q =
0.2198
[q]=
32.6
0.2198
3[q]焊接
[q]胀接
97.8
MPa
计算结果
管板名义厚度
70
mm
管板校核通过
直管换热管内压计算
计算单位
计算条件
换热管简图
计算压力 Pc
0.31
MPa
设计温度 t
380.00
° C
外径 Do
45.00
mm
材料
S31603 ( 管材 )
试验温度许用应力 [s]
117.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
87.60
MPa
负偏差 C1
0.00
mm
腐蚀裕量 C2
0.00
mm
焊接接头系数 f
1.00
厚度及重量计算
计算厚度
d = = 0.08
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 3.00
mm
名义厚度
dn = 3.00
mm
重量
18.49
Kg
压力及应力计算
最大允许工作压力
[Pw]= = 12.51429
MPa
设计温度下计算应力
st = = 2.19
MPa
[s]tf
87.60
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
直管换热管内压计算合格
直管换热管外压计算
计算单位
计算条件
换热管简图
计算压力 Pc
-1.10
MPa
设计温度 t
380.00
° C
外径 D0
45.00
mm
材料名称
S31603 (管材)
试验温度许用应力 [s]
117.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
87.60
MPa
负偏差 C1
0.00
mm
腐蚀裕量 C2
0.00
mm
焊接接头系数 f
1.00
厚度及重量计算
计算厚度
d = 1.14
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 3.00
mm
名义厚度
dn = 3.00
mm
外压计算长度 L
L= 5950.00
mm
外径 Do
Do= 45.00
mm
L/Do
132.22
Do/de
15.00
A 值
A= 0.0053842
B 值
B= 60.68
MPa
重量
18.49
kg
压力计算
许用外压力
当时, =
5.30936
MPa
当时,
=
结论
换热管外压计算合格
直管换热管壳程压力试验外压计算
计算单位
计算条件
换热管简图
计算压力 Pc
-1.38
MPa
设计温度 t
20.00
° C
外径 D0
45.00
mm
材料名称
S31603 (管材)
试验温度许用应力 [s]
117.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
117.00
MPa
负偏差 C1
0.00
mm
腐蚀裕量 C2
0.00
mm
焊接接头系数 f
1.00
厚度及重量计算
计算厚度
d = 0.82
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 3.00
mm
名义厚度
dn = 3.00
mm
外压计算长度 L
L= 5950.00
mm
外径 Do
Do= 45.00
mm
L/Do
132.22
Do/de
15.00
A 值
A= 0.0053842
B 值
B= 117.82
MPa
重量
18.49
kg
压力计算
许用外压力
当时, =
10.30917
MPa
当时,
=
结论
换热管壳程压力试验外压计算合格
延长部分兼作法兰固定式管板腐蚀前计算
设计单位
设 计 计 算 条 件
简 图
壳
程
圆
筒
设计压力 ps
1.1
MPa
设计温度 ts
45
平均金属温度 ts
0
装配温度 to
20
材料名称
S31603
设计温度下许用应力
120
MPa
平均金属温度下弹性模量 Es
1.963e+05
MPa
平均金属温度下热膨胀系数as
1.628e-05
mm/mm
壳程圆筒内径 Di
1400
mm
壳 程 圆 筒 名义厚 度 ds
13
mm
壳 程 圆 筒 有效厚 度 dse
12.7
mm
壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef’
1.931e+05
MPa
壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25 p Di2
1.539e+06
mm2
壳程圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )
5.636e+04
mm2
壳程端部圆筒
材料名称
端部圆筒平均金属温度下弹性模量 Es
MPa
端部圆筒平均金属温度下热膨胀系数as
mm/mm
端部圆筒名义厚 度 ds
mm
端部圆筒有效厚 度 dse
mm
两端部圆筒总长度
端部圆筒金属横截面积 As=pds ( Di+ds )
mm2
管
箱
圆
筒
设计压力pt
0.3125
MPa
设计温度tt
380
材料名称
S31603
设计温度下弹性模量 Eh
1.702e+05
MPa
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)dh
16
mm
管箱圆筒有效厚度dhe
12.7
mm
管箱法兰设计温度下弹性模量 Et”
1.702e+05
MPa
换
热
管
材料名称
S31603
管子平均温度 tt
0
设计温度下管子材料许用应力 [s]tt
87.6
MPa
设计温度下管子材料屈服应力sst
97.6
MPa
设计温度下管子材料弹性模量 Ett
1.702e+05
MPa
注:
换
热
管
平均金属温度下管子材料弹性模量 Etm
1.963e+05
MPa
平均金属温度下管子材料热膨胀系数at
1.628e-05
mm/mm
管子外径 d
45
mm
管子壁厚dt
3
mm
管子根数 n
600
根
换热管中心距 S
48.75
mm
一根管子金属横截面积
395.8
mm2
换热管长度 L1
5950
mm
管子有效长度(两管板内侧间距) L
5810
mm
管束模数 Kt = Et na/LDi
5733
MPa
管子回转半径
14.89
mm
管子受压失稳当量长度 lcr
1800
mm
系数Cr =
185.5
比值 lcr /i
120.9
管子稳定许用压应力 ()
MPa
管子稳定许用压应力 ()
43.86
MPa
管
板
材料名称
S31603
设计温度 tp
380
设计温度下许用应力
65.2
MPa
设计温度下弹性模量 Ep
1.702e+05
MPa
管板腐蚀裕量 C2
0
mm
管板输入厚度dn
70
mm
管板计算厚度 d
69.7
mm
管板分程处面积 Ad
0
mm2
管板强度削弱系数 h
0.4
管板刚度削弱系数 m
0.4
管子加强系数 K =
5.872
管板和管子连接型式
焊接
管板和管子胀接(焊接)高度l
50
mm
胀接许用拉脱应力 [q]
MPa
焊接许用拉脱应力 [q]
32.6
MPa
管
箱
法
兰
材料名称
S31603
管箱法兰厚度
72
mm
法兰外径
1560
mm
基本法兰力矩
2.059e+07
N×mm
管程压力操作工况下法兰力
2.376e+07
N×mm
法兰宽度
80
mm
比值
0.009071
比值
0.05143
管箱圆筒壳常数
0.01363
1/mm
系数
0.0003085
管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数
6.045
MPa
壳
体
法
兰
材料名称
S31603
壳体法兰厚度
60
mm
法兰外径
1560
mm
法兰宽度
80
mm
比值
0.009071
比值
0.04286
壳程圆筒壳常数
0.01363
1/mm
系数
0.0002696
壳体法兰与圆筒的旋转刚度参数
5.507
MPa
旋转刚度参数
5.507
MPa
系
数
计
算
法兰外径与内径之比
1.114
壳体法兰应力系数Y (按 K 查<>表7-9)
17.93
旋转刚度无量纲参数
0.0007544
膨胀节波峰处内直径
mm
系数
膨胀节总体轴向刚度 Kex
N/mm
系
数
计
算
管板第一弯矩系数 (按,查<>图7-12)
0.1276
系数
28.82
系数 (按,查<>图 7-13)
4.06
换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比
4.214
换热管束与壳体刚度之比
4.214
管板第二弯矩系数 (按K,查<< GB/T151-2014>>图7-14(a)或(b))
2.88
系数
0.001314
系数 (按K,Qex 查<>图7-15)
0.004445
法兰力矩折减系数
0.1451
管板边缘力矩变化系数
0.9469
法兰力矩变化系数
0.8626
管
管板开孔后面积 Al = A - 0.25 npd 2
5.851e+05
mm2
板
参
管板布管区面积 (三角形布管)
(正方形布管)
1.235e+06
mm2
数
管板布管区当量直径
1254
mm
系数
0.3801
系
系数
0.4059
数
系数
8.63
计
系数
13.23
算
管板布管区当量直径与壳体内径之比
0.8957
管板周边不布管区无量纲宽度 k = K(1-rt)
0.6127
仅有壳程压力Ps作用下的危险组合工况 (Pt = 0)
不计温差应力
计温差应力
换热管与壳程圆筒热膨胀变形差 g = at(tt-to)-as(ts-to)
0.0
0
当量压力组合
1.1
1.1
MPa
有效压力组合
(直管)
(波纹管)
9.493
9.493
MPa
基本法兰力矩系数
0.002647
0.002647
管板边缘力矩系数
0.003891
0.003891
管板边缘剪力系数
0.1122
0.1122
管板总弯矩系数
0.4052
0.4052
管板布管区周边径向弯矩系数系数
0.1621
0.1621
管板布管区最大径向弯矩系数系数
-0.2594
-0.2594
管板径向弯矩系数
-0.2594
-0.2594
系数
-0.1326
-0.1326
管板径向应力系数
=
-0.004457
-0.004457
管板布管区周边
处剪切应力系数
=
0.0336
0.0336
壳体法兰力矩系数
-0.0007494
-0.0007494
计算值
许用值
计算值
许用值
管板径向应力
16.22
1.5 =
97.8
16.22
3 =
195.6
MPa
管板布管区周边剪切应力
5.453
0.5 =
32.6
5.453
1.5 =
97.8
MPa
壳体法兰应力
-20.73
1.5 =
97.8
-20.73
3 =
195.6
MPa
换热管轴向应力
-7.431
=
87.6
=
43.86
-7.431
3 =
262.8
=
52.64
MPa
壳程圆筒轴向应力
13.25
=
102
13.25
=
306
MPa
换热管与管板连接拉脱应力 q =
0.4161
[q]=
32.6
0.4161
3[q]焊接
[q]胀接
97.8
MPa
仅有管程压力Pt作用下的危险组合工况 (Ps = 0)
不计温差应力
计温差应力
换热管与壳程圆筒热膨胀变形差
=(t-t)-(t-t)
0.0
0
当量压力组合
-0.4393
-0.4393
MPa
有效压力组合
(直管)
(波纹管)
-4.133
-4.133
MPa
操作情况下法兰力矩系数
-0.007018
-0.007018
管板边缘力矩系数
-0.007018
-0.007018
管板边缘剪力系数
-0.2023
-0.2023
管板总弯矩系数
-0.5705
-0.5705
管板布管区周边径向弯矩系数系数
-0.9131
-0.9131
管板布管区最大径向弯矩系数系数
-0.195
-0.195
管板径向弯矩系数
-0.195
-0.195
系数
-0.09966
-0.09966
管板径向应力系数
=
-0.002402
-0.002402
管板布管区周边处剪切应力系数
=
0.0241
0.0241
壳体法兰力矩系数
-0.002332
-0.002332
计算值
许用值
计算值
许用值
管板径向应力
3.806
1.5 =
97.8
3.806
3 =
195.6
MPa
管板布管区周边剪切应力
-1.703
0.5 =
32.6
-1.703
1.5 =
97.8
MPa
壳体法兰应力
28.09
1.5 =
97.8
28.09
3 =
195.6
MPa
换热管轴向应力
4.964
=
87.6
=
43.86
4.964
3 =
262.8
=
52.64
MPa
壳程圆筒轴 向 应 力
4.398
102
4.398
306
MPa
换热管与管板连接拉脱应力
q =
0.278
[q]=
32.6
0.278
3[q]焊接
[q]胀接
97.8
MPa
考虑壳程和管程压力同时作用下的危险组合工况
不计温差应力
计温差应力
换热管与壳体热膨胀变形差
=(t-t)-(t-t)
0.0
0
当量压力组合
0.6607
0.6607
MPa
有效压力组合
(直管)
(波纹管)
5.36
5.36
MPa
基本法兰力矩系数
0.004689
0.004689
操作情况下法兰力矩系数
0.006657
0.006657
管板边缘力矩系数=
Max[]
0.005933
0.005933
管板边缘剪力系数
0.171
0.171
管板总弯矩系数
0.5296
0.5296
管板布管区周边径向弯矩系数系数
0.2118
0.2118
管板布管区最大径向弯矩系数系数
-0.2113
-0.2113
管板径向弯矩系数
-0.2219
-0.2219
系数
-0.1134
-0.1134
管板径向应力系数
=
-0.003962
-0.003962
管板布管区周边处剪切应力系数
=
0.03538
0.03538
壳体法兰力矩系数
-0.0005287
-0.0005287
计算值
许用值
计算值
许用值
管板径向应力
8.14
1.5 =
97.8
8.14
3 =
195.6
MPa
管板布管区周边剪切应力
3.242
0.5 =
32.6
3.242
1.5 =
97.8
MPa
壳体法兰应力
-8.258
1.5 =
97.8
-8.258
3 =
195.6
MPa
换热管轴向应力
-3.803
=
87.6
=
43.86
-3.803
3 =
262.8
=
52.64
MPa
壳程圆筒轴向应力
16.41
=
102
16.41
=
306
MPa
换热管与管板连接拉脱应力
q =
0.2073
[q]=
32.6
0.2073
3[q]焊接
[q]胀接
97.8
MPa
计算结果
管板名义厚度
70
mm
管板校核通过
管箱法兰计算
计算单位
设 计 条 件
简 图
设计压力 p
0.312
MPa
计算压力 pc
0.312
MPa
设计温度 t
380.0
° C
轴向外载荷 F
0.0
N
外力矩 M
0.0
N.mm
壳
材料名称
S31603
体
许用应力
87.6
MPa
法
材料名称
S31603
许用
[s]f
120.0
MPa
兰
应力
[s]tf
65.2
MPa
螺
栓
材料名称
40MnB
许用
[s]b
212.0
MPa
应力
[s]tb
206.2
MPa
公称直径 d B
24.0
mm
螺栓根径 d 1
20.8
mm
数量 n
40
个
材料名称
合成橡胶(肖氏硬度≥75)
Di
1400.0
Do
1560.0
垫
结构尺寸
Db
1515.0
D外
1460.0
D内
1400.0
δ0
16.0
mm
Le
22.5
LA
31.5
h
10.0
δ1
26.0
N(mm)
30.0
m
1.00
y(MPa)
1.4
压紧面形状
1a,1b
b
9.80
DG
1440.4
垫片厚度 (mm)
分程隔板垫片面积(mm2)
0.00
片
b0≤6.4mm b= b0
b0≤6.4mm DG= ( D外+D内 )/2
b0 > 6.4mm b=2.53
b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b
螺 栓 受 力 计 算
预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa
Wa= πbDG y = 62076.6
N
操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp
Wp = Fp + F = 536935.0
N
所需螺栓总截面积 Am
Am = max (Ap ,Aa ) = 2603.3
mm2
实际使用螺栓总截面积 Ab
Ab = = 13529.1
mm2
力 矩 计 算
操
FD = 0.785pc
= 480812.5
N
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