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
0.11
MPa
设计压力
0.11
MPa
设计温度
80
设计温度
40
壳程圆筒内径Di
1000
mm
管箱圆筒内径Di
1000
mm
材料名称
Q345R
材料名称
Q345R
试验压力
0.125
MPa
试验压力
0.125
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
0.11
MPa
设计温度 t
40.00
° C
内径 Di
1000.00
mm
材料
Q345R ( 板材 )
试验温度许用应力 [s]
189.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
189.00
MPa
试验温度下屈服点 ReL
345.00
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 = = 0.34
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 9.70
mm
名义厚度
dn = 12.00
mm
重量
226.41
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 = 0.1250 (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 = 310.50
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 7.65
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]= = 3.08667
MPa
设计温度下计算应力
st = = 5.73
MPa
[s]tf
160.65
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
0.11
MPa
设计温度 t
40.00
° C
内径 Di
1000.00
mm
曲面深度 hi
250.00
mm
材料
S31603 (板材)
设计温度许用应力 [s]t
120.00
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= 0.1250 (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 = = 7.62
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 = = 0.54
mm
有效厚度
deh =dnh - C1- C2= 9.70
mm
最小厚度
dmin = 2.00
mm
名义厚度
dnh = 12.00
mm
结论
满足最小厚度要求
重量
109.12
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[pw]= = 1.96925
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
0.11
MPa
设计温度 t
40.00
° C
内径 Di
1000.00
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 = = 0.54
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 9.70
mm
名义厚度
dn = 12.00
mm
重量
226.41
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 = 0.1250 (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 = = 7.65
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]= = 1.95979
MPa
设计温度下计算应力
st = = 5.73
MPa
[s]tf
102.00
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
0.11
MPa
设计温度 t
40.00
° C
内径 Di
1000.00
mm
曲面深度 hi
250.00
mm
材料
S31603 (板材)
设计温度许用应力 [s]t
120.00
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= 0.1250 (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 = = 7.62
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 = = 0.54
mm
有效厚度
deh =dnh - C1- C2= 9.70
mm
最小厚度
dmin = 2.00
mm
名义厚度
dnh = 12.00
mm
结论
满足最小厚度要求
重量
109.12
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[pw]= = 1.96925
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
0.11
MPa
设计温度 t
80.00
° C
内径 Di
1000.00
mm
材料
Q345R ( 板材 )
试验温度许用应力 [s]
189.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
189.00
MPa
试验温度下屈服点 ReL
345.00
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 = = 0.34
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 9.70
mm
名义厚度
dn = 12.00
mm
重量
1366.23
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 = 0.1250 (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 = 310.50
MPa
试验压力下
圆筒的应力
sT = = 7.65
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]= = 3.08667
MPa
设计温度下计算应力
st = = 5.73
MPa
[s]tf
160.65
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
合格
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
0.11
MPa
设计温度 t
80.00
° C
外径 Do
19.00
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
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 = = 0.01
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 2.00
mm
名义厚度
dn = 2.00
mm
重量
2.52
Kg
压力及应力计算
最大允许工作压力
[Pw]= = 27.52941
MPa
设计温度下计算应力
st = = 0.47
MPa
[s]tf
117.00
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
-0.11
MPa
设计温度 t
80.00
° C
外径 D0
19.00
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 = 0.10
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 2.00
mm
名义厚度
dn = 2.00
mm
外压计算长度 L
L= 3000.00
mm
外径 Do
Do= 19.00
mm
L/Do
157.89
Do/de
9.50
A 值
A= 0.0138925
B 值
B= 126.19
MPa
重量
2.52
kg
压力计算
许用外压力
当时, =
21.99953
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
-0.12
MPa
设计温度 t
20.00
° C
外径 D0
19.00
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 = 0.10
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 2.00
mm
名义厚度
dn = 2.00
mm
外压计算长度 L
L= 3000.00
mm
外径 Do
Do= 19.00
mm
L/Do
157.89
Do/de
9.50
A 值
A= 0.0138925
B 值
B= 137.57
MPa
重量
2.52
kg
压力计算
许用外压力
当时, =
23.98356
MPa
当时,
=
结论
换热管壳程压力试验外压计算合格
管箱法兰计算
计算单位
设 计 条 件
简 图
设计压力 p
0.110
MPa
计算压力 pc
0.110
MPa
设计温度 t
40.0
° C
轴向外载荷 F
0.0
N
外力矩 M
0.0
N.mm
壳
材料名称
Q345R
体
许用应力
189.0
MPa
法
材料名称
S31603
许用
[s]f
120.0
MPa
兰
应力
[s]tf
114.5
MPa
螺
栓
材料名称
Q235
许用
[s]b
128.0
MPa
应力
[s]tb
123.2
MPa
公称直径 d B
20.0
mm
螺栓根径 d 1
17.3
mm
数量 n
36
个
材料名称
石棉橡胶板(厚度1.5mm)
Di
1000.0
Do
1230.0
垫
结构尺寸
Db
1090.0
D外
1025.0
D内
980.0
δ0
15.0
mm
Le
70.0
LA
15.0
h
6.0
δ1
30.0
N(mm)
22.5
m
2.75
y(MPa)
25.5
压紧面形状
1a,1b
b
8.49
DG
1008.0
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 = 685266.0
N
操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp
Wp = Fp + F = 104044.8
N
所需螺栓总截面积 Am
Am = max (Ap ,Aa ) = 5353.6
mm2
实际使用螺栓总截面积 Ab
Ab = = 8456.4
mm2
力 矩 计 算
操
FD = 0.785pc
= 86350.0
N
LD= L A+ 0.5δ1
= 30.0
mm
MD= FD LD
= 2590500.0
N.mm
作
FG = Fp
= 16250.0
N
LG= 0.5 ( Db - DG )
= 41.0
mm
MG= FG LG
= 666022.1
N.mm
Mp
FT = F-FD
= 1392.0
N
LT=0.5(LA + d1 + LG )
= 43.0
mm
MT= FT LT
= 59848.1
N.mm
外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 3316370.2
N.mm
预紧 Ma
W = 883839.4
N
LG = 41.0
mm
Ma=W LG = 36224928.0
N.mm
计算力矩 Mo= Mp 与Ma[s]ft/[s]f中大者 Mo = 34564620.0
N.mm
螺 栓 间 距 校 核
实际间距
= 95.1
mm
最小间距
46.0 (查GB/T 150.3-2011表7-3)
mm
最大间距
187.7
mm
形 状 常 数 确 定
122.47
h/ho = 0.0
K = Do/DI = 1.230
2.0
由K查表7-9得
T=1.827
Z =4.899
Y =9.498
U=10.437
整体法兰
查图7-3和图7-4
FI=0.90768
VI=0.49290
0.00741
松式法兰
查图7-5和图7-6
FL=0.00000
VL=0.00000
0.00000
查图7-7
由 d1/do 得
f = 3.64552
整体法兰
= 583519.9
松式法兰
= 0.0
0.9
ψ=δf e+1 =1.59
g = y/T
= 0.87
1.79
= 1.75
剪应力校核
计 算 值
许 用 值
结 论
预紧状态
2.80
MPa
校核合格
操作状态
0.33
MPa
校核合格
输入法兰厚度δf = 80.0 mm时, 法兰应力校核
应力
性质
计 算 值
许 用 值
结 论
轴向
应力
80.03
MPa
=171.8 或
=472.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 )
校核合格
径向
应力
5.53
MPa
= 114.5
校核合格
切向
应力
24.21
MPa
= 114.5
校核合格
综合
应力
= 52.12
MPa
= 114.5
校核合格
刚度
系数
0.317
校核合格
法兰校核结果
校核合格
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