固定管板換熱器計算書

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1、軟件批準(zhǔn)號： CSBTS/TC40/SC5-D01-1999 DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN 工程名： PROJECT 設(shè)備位號： ITEM 設(shè)備名稱：原料氣壓縮機(jī)一級冷卻器 EQUIPMENT 圖 號：FXLSZ-02-00 DWG NO 。 設(shè)計單位：撫順新紀(jì)元煉化設(shè)備有限公司 DESIGNER 設(shè) 計 Designed by 劉治海 日期 Date 2015325 校 核 Checked by 劉治海 日期 Date 2015325 審 核 Verified by 日期 Da

2、te 審 定 Approved by 日期 Date  固定管板換熱器設(shè)計計算 計算單位撫順新紀(jì)元煉化設(shè)備有限公司］ 設(shè)計計算條件 殼 程 管 程 設(shè)計壓力 Ps 0.5 MPa 設(shè)計壓力 pt 1.8 MPa 設(shè)計溫度 ts 50 C : 設(shè)計溫度 tt 150 "C 殼程圓筒內(nèi)徑D i 450 mm 管箱圓筒內(nèi)徑Di 450 mm 材料名稱 Q345R 材料名稱 Q345R 簡 圖 計算內(nèi)容 殼程圓筒校核計算 前端管箱圓筒校核計算 前端管箱封頭（平蓋）校核計算 后端管箱圓筒校核計算 后

3、端管箱封頭（平蓋）校核計算 管箱法蘭校核計算 開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計計算 管板校核計算 前端管箱筒體計算 計算單位 計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 150.3-2011 計算條件 筒體簡圖 計算壓力 P 1.80 MPa 設(shè)計溫度t 150.00 & G 1 內(nèi)徑D 450.00 mm 材料 Q345R （板材） 試驗溫度許用應(yīng)力 ￡] 189.00 MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 同’ 189.00 MPa _ L 5 試驗溫度下屈服點 仔 345.00 MPa 1 鋼板負(fù)偏差 G 0.30 mm 一L 腐蝕裕量G

4、2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 0.85 厚度及重量計算 計算厚度 PcDi 菽=2[cr]S_pc = 2.54 mm 有效厚度 芯=6 - G- G2= 9.7 mm 名義厚度 5 = 12.00 mm 重量 123.05 Kg 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 P織=2.2500 （或由用戶輸入） MPa 壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平 ]g]t fcr}< 0.90 os = 310.50 MPa 試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力 = pT.（Di +氏）=71 39 2— MPa 校核條件 Ht

5、 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力 2&[of? [Pw] = g亦=5.95649 MPa 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 Pc（Di + 鼻 H "=48.55 MPa 160.65 MPa 校核條件 > CT 結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于 GB151中規(guī)定的最小厚度8.20mm,合 格 前端管箱封頭計算 計算單位| 計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 150.3-2011 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力Pc 1.80 MPa 設(shè)計溫度t 150.00 ° C 內(nèi)徑D 450.00 mm 曲面深度

6、hi 112.50 mm 材料 Q345R （板材） 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 同 189.00 MPa ■ 1 r 試驗溫度許用應(yīng)力 同 189.00 MPa I De 鋼板負(fù)偏差 Ci 0.30 mm 腐蝕裕量G 2 mm 焊接接頭系數(shù) * 1.00 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 Pc= 2.2500 MPa 壓力試驗允許通過的應(yīng) 力同t fcr}< 0.90 os = 310.50 MPa 試驗壓力下封頭的應(yīng)力 吋=PT.(Di +4) = 78

7、.45 4&Q MPa 校核條件 OT< Ht 校核結(jié)果 合格 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 Pc= 2.2500 MPa 壓力試驗允許通過的應(yīng) 力g fcr}< 0.90 os = 310.50 MPa 試驗壓力下封頭的應(yīng)力 o = PT.(KDi +0.5&) = 78.45 2乂 MPa 校核條件 OT< Ht 校核結(jié)果 合格 厚度及重量計算 形狀系數(shù) K = 1 2 + 少丿- =1.0000 計算厚度 KPcDi 冠=2[CT]t0 0.5Pc = 2.15 mm 有效厚度

8、 & =乩-C- C 2= 7.7 mm 最小厚度 6in = 3.00 mm 名義厚度 dh = 10.00 mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 20.42 Kg  壓力計算 最大允許工作壓力 [PW]= 2[

9、 Q345R （板材） 試驗溫度許用應(yīng)力 ￡] 189.00 MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 同’ 189.00 MPa _ L 5 試驗溫度下屈服點 仔 345.00 MPa 1 鋼板負(fù)偏差 G 0.30 mm 一L 腐蝕裕量G 2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 0.85 厚度及重量計算 計算厚度 PcDi 菽=2[cr]S_pc = 2.54 mm 有效厚度 芯=6 - G- G2= 9.7 mm 名義厚度 5 = 12.00 mm 重量 136.72 Kg 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值

10、Pt= 1.25 P織=2.2500 （或由用戶輸入） MPa 壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平 ]g]t fcr}< 0.90 os = 310.50 MPa 試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力 = pT.（Di +氏）=71 39 2— MPa 校核條件 Ht 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力 2&[of? [Pw] = g亦=5.95649 MPa 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 Pc（Di + 鼻 H "=48.55 MPa 160.65 MPa 校核條件 > CT 結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于 GB151中規(guī)定的最小厚度8.20mm,合

11、格 后端管箱封頭計算 計算單位| 計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 150.3-2011 計算條件 橢圓封頭簡圖 計算壓力Pc 1.80 MPa 設(shè)計溫度t 150.00 ° C 內(nèi)徑D 450.00 mm 曲面深度hi 112.50 mm 材料 Q345R （板材） 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 同 189.00 MPa ■ 1 r 試驗溫度許用應(yīng)力 同 189.00 MPa I De 鋼板負(fù)偏差 Ci 0.30 mm 腐蝕裕量G 2 mm 焊接接頭系數(shù) * 1.0

12、0 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 Pc= 2.2500 MPa 壓力試驗允許通過的應(yīng) 力同t fcr}< 0.90 os = 310.50 MPa 試驗壓力下封頭的應(yīng)力 吋=PT.(Di +4) = 78.45 4&Q MPa 校核條件 OT< Ht 校核結(jié)果 合格 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 Pc= 2.2500 MPa 壓力試驗允許通過的應(yīng) 力g fcr}< 0.90 os = 310.50 MPa 試驗壓力下封頭的應(yīng)力 o = PT.(KDi

13、 +0.5&) = 78.45 2乂 MPa 校核條件 OT< Ht 校核結(jié)果 合格 厚度及重量計算 形狀系數(shù) K = 1 2 + <2hi< =1.0000 計算厚度 KPcDi 冠=2[CT]t0 0.5Pc = 2.15 mm 有效厚度 & =乩-C- C 2= 7.7 mm 最小厚度 &n = 3.00 mm 名義厚度 dh = 10.00 mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 20.42 Kg  壓力計算 最大允許工作壓力 [PW]= 2[

14、結(jié)論 合格  殼程圓筒計算 計算單位 計算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 150.3-2011 計算條件 筒體簡圖 計算壓力 P 0.50 MPa 設(shè)計溫度t 50.00 & G 1 內(nèi)徑D 450.00 mm 材料 Q345R （板材） 試驗溫度許用應(yīng)力 ￡] 189.00 MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 同’ 189.00 MPa _ L 5 試驗溫度下屈服點 仔 345.00 MPa 1 鋼板負(fù)偏差 G 0.30 mm 一L 腐蝕裕量G 2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 0.85 厚度及重量計算

15、計算厚度 PcDi 5 = 2[cr]S_pc = 0.70 mm 有效厚度 芯=6 - G- G2= 9.7 mm 名義厚度 5 = 12.00 mm 重量 682.23 Kg 壓力試驗時應(yīng)力校核 壓力試驗類型 液壓試驗 試驗壓力值 Pt= 1.25 P織=2.2500 （或由用戶輸入） MPa 壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平 ]g]t fcr}< 0.90 os = 310.50 MPa 試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力 = pT.(Di +氏)=71 39 2— MPa 校核條件 Ht 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計算 最大允許工作壓力 2

16、&[of? [Pw] = g亦=5.95649 MPa 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 Pc(Di + 鼻 H )=13.49 MPa 160.65 MPa 校核條件 > CT 結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于 GB151中規(guī)定的最小厚度8.20mm,合 格  開孔補(bǔ)強(qiáng)計算 計算單位: 接管： a、b $ 159x6 計算方法：GB150.3-2011等面積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔 設(shè) 計 條 件 簡 圖 計算壓力pc 1.8 MPa 設(shè)計溫度 150 °C E \ 殼體型式 圓形筒體 殼體材料 Q345R

17、 名稱及類型 板材 A * Al 4 1 / 殼體開孔處焊接接頭系數(shù) $ 1 1 殼體內(nèi)直徑 D 450 mm ;? ? r— 殼體開孔處名義厚度 5 n 12 mm rj ￡ ''A. 殼體厚度負(fù)偏差 Ci 0.3 mm A n I 殼體腐蝕裕量 O 2 mm 殼體材料許用應(yīng)力[b]t 189 MPa 接管實際外伸長度 150 mm 接管實際內(nèi)伸長度 0 mm 接管材料 名稱及類型 20(GB8163) 管材 接

18、管焊接接頭系數(shù) 1 接管腐蝕裕量 2 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱 凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 mm 接管厚度負(fù)偏差 Ct 0.75 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C" mm 接管材料許用應(yīng)力[b ]t 140 MPa 補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力[b ]t MPa 開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計 算 殼體計算厚度5 2.153 mm 接管計算厚度5t 0.951 mm 補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) f rr 0 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr 0.741 開孔直徑d 154.9 mm

19、補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B 309.8 mm 接管有效外伸長度 h1 30.49 mm 接管有效內(nèi)伸長度 h2 0 mm 開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 A 335.8 2 mm 殼體多余金屬面積 A1 976.4 2 mm 接管多余金屬面積 A 49.63 2 mm 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A 36 2 mm A+A+A=1062 mm，大于A,不需另加補(bǔ)強(qiáng)。 補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A mm A( A1+A2+A) mm 結(jié)論：補(bǔ)強(qiáng)滿足要求，不需另加補(bǔ)強(qiáng)。 換熱管內(nèi)壓計算 計算單位 計算條件 換熱管簡圖 計算壓力P 1.80 MPa 設(shè)

20、計溫度t 150.00 ° G ■*- I k ）i —?十 內(nèi)徑D 15.00 mm 材料 S32168 （管材） 試驗溫度許用應(yīng)力 同 116.00 MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力屜’ 116.00 MPa mm 鋼板負(fù)偏差 Ci 0.25 腐蝕裕量G 0.00 mm 焊接接頭系數(shù) ? 1.00 厚度及重量計算 計算厚度 PcDi 5 = 2制*七=0.12 mm 有效厚度 & = 6 - G1- G 2= 1.75 mm 名義厚度 = 2.00 mm 重量 4.19 Kg : 壓力及應(yīng)力計算 最大

21、允許工作壓力 20e[o]坤 [pW] = （Dj 峨）=24.23881 MPa 設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 t Pc（Dj +^e） b = 26e = 8.61 MPa 116.00 MPa 校核條件 同環(huán)XT 結(jié)論 換熱管內(nèi)壓計算合格  換熱管外壓計算 計算單位 計算條件 換熱管簡圖 計算壓力Pc -0.50 MPa 設(shè)計溫度t 150.00 ° 0 1 i i i ￡n ■ T）t ■ -■— i 內(nèi)徑D 15.00 mm 材料名稱 S32168 （管材） 試驗溫度許用應(yīng)力 同 116.00

22、MPa 設(shè)計溫度許用應(yīng)力 同 116.00 MPa 鋼板負(fù)偏差 Ci 0.25 mm 腐蝕裕量G 0.00 mm 焊接接頭系數(shù) ? 1.00 厚度及重量計算 計算厚度 5 = 0.19 mm 有效厚度 6 = 6 - 0- C2= 1.75 mm 名義厚度 6 = 2.00 mm 外壓計算長度L L= 5002.00 mm 外徑Do Do= D+2& = 19.00 mm L/Do 4.12 Do/冠 10.86 A值 A= 0.0104200 B值 B= 121.23 重量 4.19 kg 壓力計算 許用外壓

23、力 舊一最=17.54592 MPa 結(jié)論 換熱管外壓計算合格  延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計單位 設(shè)計計算條件 簡 圖 設(shè)計壓力 ps~ 0.5 MPa 設(shè)計溫度 Ts 50 r C 平均金屬溫度 ts 40 o C /K 裝配溫度 to 15 p I 殼 材料名稱 I ］白

24、 /11 Q345R >// 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力[< xz\y 程 平均金屬溫度下彈性模量 Es 2e+05 Mpa 平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù) as 1.105e- 05 o mm/mmC 圓 殼程圓筒內(nèi)徑 Di 450 mm 殼程圓筒名義厚度6 12 mm 殼程圓筒有效厚度& 9.7 mm 筒 殼體法蘭設(shè)計溫度下彈性模量 Ef' 1.995e+05 MPa 殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積

25、 A= 0.25兀Di2 1.59e+05 2 mm 殼程圓筒金屬橫截面積 As= （Dj +雖） 1.224e+04 2 mm 管 設(shè)計壓力Pt 1.8 MPa 箱 設(shè)計溫度Tt 150 o C 圓 材料名稱 Q345R 筒 設(shè)計溫度下彈性模量 Eh 2.01e+05 MPa 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 )^h 12 mm 管箱圓筒有效厚度5he 9.7 mm 管箱法蘭設(shè)計溫度下彈性模量 Et” 1.94e+05 MPa 材料名稱 S32168 換 管子平均溫度 tt 14

26、0 o C 設(shè)計溫度下管子材料許用應(yīng)力 [q tt 116 MPa 設(shè)計溫度下管子材料屈服應(yīng)力 ast 156 MPa 執(zhí) 八'、 設(shè)計溫度下管子材料彈性模量 Ett 1.86e+05 MPa 平均金屬溫度下管子材料彈性模量 Et 1.866e+05 MPa 平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù) ?t 1.702e-05 mm/mmC 管 管子外徑d 19 mm 管子壁厚q 2 mm 注: 管子根數(shù)n 221 換熱管中心距 S 25 mm 換 一根管子金屬橫截面

27、積 a =兀①（d — 6） 106.8 2 mm 換熱管長度 L 5002 mm 管子有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距）Li 4912 mm 管束模數(shù)Kt = Et na/LDi 1993 MPa 管子回轉(zhuǎn)半徑 i =0.25jd2 +(d _2&)2 6.052 mm 執(zhí) 八'、 管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 lcr 450 mm 系數(shù) Cr = 7[j2E； / oS 153.4 比值 lcr /i 74.36 2匚 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 （C .. l cr ） 門 _兀Etp i 2（lcr i） MPa

28、管 管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 （Cr> 土）⑹-aS h lcr i 1 i L」cr 2 1 2Cr 59.1 MPa 材料名稱 16Mn 設(shè)計溫度tp 150 ? C 管 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 B J 167 MPa 設(shè)計溫度下彈性模量 Ep 1.94e+05 MPa 管板腐蝕裕量 C2 6.4 mm 管板輸入厚度% 45 mm 管板計算厚度 6 38.6 mm 隔板槽面積（包括拉桿和假管區(qū)面積 ）Ad 0 2 mm 板 管板強(qiáng)度削弱系數(shù) n 0.4 管板剛度削弱系數(shù) 卩 0.4

29、管子加強(qiáng)系數(shù) K2 =1318卡QEtna / EpL少 K = 2.9 管板和管子連接型式 焊接 管板和管子脹接（焊接）高度l 3 mm 脹接許用拉脫應(yīng)力 [q] MPa 焊接許用拉脫應(yīng)力[q] 58 MPa  管 材料名稱 16Mn 管箱法蘭厚度 & 43 mm 法蘭外徑 Df 590 mm 箱 基本法蘭力矩 M m 2.291e+07 N mm 管程壓力操作工況下法蘭力 M P 1.685e+07 N mm 法蘭寬度 bf =(Df _Dj)

30、/2 70 mm 法 比值& / Di 0.01889 比值& / Di 0.09556 系數(shù) C"(按 S/Di,5/Di ,查 <> 圖 25) 0.00 系數(shù) 3”(按帝/Di,$7Di，查<>圖 26) 0.0024 旋轉(zhuǎn)剛度 K" 1 [2Efbf_ | 12 Dj 十bf I + EhCO“] 70.58 MPa 材料名稱 16Mn 殼 殼體法蘭厚度& 32 mm 法蘭外徑 Df 590 m

31、m 體 法蘭寬度 bf =(Df — DJ/2 70 mm 比值6s/ Di 0.01889 法 比值f / Di 0.07111 1 系數(shù) C ,按 5/Di,&7Di ,查 <> 圖 25 0.00 系數(shù) B ,按 §/Di,67Di,查 <> 圖 26 0.001867 1 旋轉(zhuǎn)剛度K' 1 [2Efbf f 12 Dj+bf ■26f + Es ⑹] ) 44 MPa 法蘭外徑與內(nèi)徑之比 K = D jDi 1.311

32、 殼體法蘭應(yīng)力系數(shù) Y （按K查《GB150- 1998>>表9-5） 7.317 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)“兀 Kf -4 Kf Kt 0.01734 膨脹節(jié)總體軸向剛度 岳 0 N/mm  管板第一彎矩系數(shù)(按K , Kf查<>圖27) mi 0.2441 系 系數(shù)］“ mi K Kf 4.877 系數(shù)（按 Kt Kf 查<>圖 29） G2 1.808 換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 Q = Etna EsAs 1.799 數(shù) 換熱管束與帶膨脹

33、節(jié)殼體剛度之比 Q _Etna(EsAs +KexL) EsAs Kex L 管板第二彎矩系數(shù)(按 K,C或 Qex 查<> 圖 28(a)或(b)) m2 2.839 系數(shù)(帶膨脹節(jié)時 Q代替Q) M| X ex 2K(Q4G2) 0.01172 計 系數(shù)(按K Q或Qex查圖30) G3 0.03439 法蘭力矩折減系數(shù) ? = Kf/(Kf +G3) 0.3352 管板邊緣力矩變化系數(shù) 兇_ 1 匕+Kf K； 1.043 算 法蘭力矩變化系數(shù) 3 f =am kJk" 0.6503

34、 管 管板開孔后面積 Al = A - 0.25 n nd 2 9.638e+04 2 mm 板 參 管板布管區(qū)面積 (二角形布管) At = 0.866 nS 2 + Ad (正方形布管) At = nS 2十Ad 1.196e+05 2 mm 數(shù) 呂板布呂區(qū)當(dāng)量直徑 Dt -j4At/Jl： 390.3 mm 系數(shù) & = A / A 0.606 系 系數(shù) P = na / A 0.2449 數(shù) 系數(shù) Es =04 +0.6漢（1 +Q）/ 丸 3.171 計 系數(shù)(帶膨脹節(jié)時Qex代替Q) ￡ =04(1+0)+(0.6+

35、Q)/人 4.456 算 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比 R = Dt / Dj 0.8672 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 k = K (1- R) 0.3849  僅有殼程壓力Ps作用下的危險組合工況 （R = 0） 不計溫差應(yīng)力 計溫差應(yīng)力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 =円（t t -t 0）- Gs（t s -t o） 0.0 0.001851 當(dāng)量壓力組合 PC=Ps 0.5 0.5 MPa 有效壓力組合 巳=j；s FS + ?VEt 1.586 86.17 MPa 基本法蘭力矩系數(shù) M 4M m m

36、FDi'Pa 0.3331 0.006129 管板邊緣力矩系數(shù) 0.3453 0.01836 管板邊緣剪力系數(shù) ￥=屮皿 1.684 0.08953 管板總彎矩系數(shù) m g +m2_V 1 + V 1.872 0.4573 系數(shù)G1e僅用于m A 0時G1e =3m 0.7782 0.1901 系數(shù)G1i 當(dāng)m *0時,按K和m查圖31（a）實線 當(dāng)m c0時,按K和m查圖31 （b） 1.679 0.3894 系數(shù) G1 m > o , G = maxGe,GJ， m< 0 , G1=Gi 1.679 0.3809

37、 管板徑向應(yīng)力系數(shù) 帶膨脹節(jié)Q為Q ex 6 = 1 (1 + V)G1 4 Q +G 2 0.3124 0.02877 管板布管區(qū)周邊 處徑向應(yīng)力系數(shù) 巧=3 m(1 +乜 4 K(Q +G2) 0.3619 0.03589 管板布管區(qū)周邊 處剪切應(yīng)力系數(shù) Tp=1 1 “ P 4 Q +G2 0.186 0.07552 殼體法蘭力矩系數(shù)Mws =SMm -（ZMf ）Mt 0.104 -0.005569 計算值 許用值 計算值 許用值 管板徑向應(yīng)力硏巳彳?。? 102 1.5 ￡］； 250.5 510.4 3

38、 tr ］； 501 MPa 管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力 拓 PaTfDj； k k2 廠］ 吩T7屹丿匕+朮2巴 91.72 1.5 ［a］： 250.5 199.5 3 fcr ］； 501 MPa 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力+ Pa丸;Dt 5 -叮P § 4.518 0.5 Lt］； 83.5 99.68 1.5 &］； 250.5 MPa  殼體法蘭應(yīng)力6 =4YMwsP?(上)2 4 & 113.6 1.5 1^1 250.5 -330.5 3站 501 MPa 換熱管軸向應(yīng)力 t 陀C Q +G2玄 4.234 t

39、d； 116 Bier 59.1 -158.6 3 Io]； 348 Hr 59.1 MPa 殼程圓筒軸向應(yīng)力— A臥1 +◎ p 氏—As(Q 4G2)a 9.289 * fed 160.7 204.9 3? fcr] 482 MPa 換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =竺 dl n 2.526 [q] 58 94.61 3[q]焊接 [q]脹接 174 MPa 僅有管程壓力Pt作用下的危險組合工況 (PS = 0) 不計溫差應(yīng)力 計溫差應(yīng)力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 咲=% (t t-t 0)- as(t s -t

40、o) 0.0 0.001851 當(dāng)量壓力組合 pc = _Pt(1 + P) -2.241 -2.241 MPa 有效壓力組合 Pa = -Zt Pt +冊Et -8.021 76.56 MPa 操作情況下法蘭力矩系數(shù) m 4Mp P 兀 X D3 Pa -0.04845 0.005076 管板邊緣力矩系數(shù) M = M p -0.04845 0.005076 管板邊緣剪力系數(shù) v=fM -0.2363 0.02475 管板總彎矩系數(shù)m _m1 +叫叩 1 +v -0.5584 0.3068 系數(shù)G1e僅用于 m>0時GeY^

41、K 0.2321 0.1275 系數(shù)G1i 當(dāng) m>0時,按K和m查圖31( a)實線 當(dāng) m ￡0時,按K和m查31( b) 1.077 0.4405 系數(shù) G1 m>0, G^max (G1e,G1i); m <0 , G=G1 1.077 0.4376 管板徑向應(yīng)力系數(shù) 帶膨脹節(jié)Q為Qex <~r=1 ("g 4 Q +G2 0.05702 0.03108  管板布管區(qū)周邊 處徑向應(yīng)力系數(shù) a ■ = 3 m(1 + v) r 4 K (Q +G 2) -0.03072 0.02265 管板布管區(qū)周邊 處剪切應(yīng)力系數(shù)

42、 ~ = 1 1 + v "p 4 Q +G2 0.05294 0.07103 殼體法蘭力矩系數(shù) M ws =^M p JM 1 -0.02796 -0.01002 計算值 許用值 計算值 許用值 管板徑向應(yīng)力…*鹽 94.18 =5 tr 1 250.5 490 3 Lr ir 501 MPa 管板布管區(qū)周邊處徑 'pa~' fD Y Q H叫丿 '向應(yīng)力 1購" 72.44 1.5 m鑒v 250.5 4.535 3 tf J 501 MPa 管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 T Pah； Dt -6.505 0.5 k

43、ir 83.5 83.3 1.5 tl 250.5 MPa 殼體法蘭應(yīng)力 爭=^YMwsP期巳)2 4 & 154.5 1.5 Lt]； 250.5 -528.4 3 U； 501 MPa 換熱管軸向應(yīng)力 1 1 G? —Q v ] 9 -列巳-Q+G2 = 11.13 bl； 116 Hr 59.1 -162 3 fcr I； 348 G J 59.1 MPa 殼程圓筒軸向應(yīng)力 A,」"1 +十)…, 拄 As[ t (Q +G2) Pa] 10.01 * fcd 160.7 194.6 3$ H 482 MPa 換

44、熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =°ta dl算 6.637 [q] 58 96.62 3[q]焊接 [q]脹接 174 MPa 計算結(jié)果 管板名義厚度也 45 mm 管板校核通過 管箱法蘭計算 計算單位 設(shè)計條件 設(shè)計壓力p 計算壓力p 設(shè)計溫度t 軸向外載荷F 外力矩 M 材料名稱 許用應(yīng)力[J n 材料名稱 許用 [df nr 材料名稱 應(yīng)力 許用 應(yīng)力 [db [Tb 公稱直徑d b 螺栓根徑小 數(shù)量n 結(jié)構(gòu)尺寸 mm 材料類型 壓緊面形狀 b < 6.4mm 1.800 1.800 150.0

45、0.0 0.0 Q345R 189.0 16Mn 178.0 167.0 35CrMoA 210.0 185.0 20.0 17.3 20 450.0 550.0 20.0— 軟墊片 D卜 La N 1a,1b b= b。 b=2.53 b0 MPa MPa N Nmm MPa MPa MPa MPa MPa mm mm 個 590.0 DO 504.0 28.0— 16.0 472.0 10.0— 3.00 7.16 12.0 22.0— 69.0 489.7 D^ h m b 8 5 1 y(M

46、Pa) 叨肌Nk 2J bc< 6.4mm Dg= ( 6+0 )/2 be > 6.4mm D= A - 2 b 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 W W= n bD y = 759597.8 N 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷 W W= Fp + F = 457894.8 N 所需螺栓總截面積 A Am = max ( Ap , A ) = 3617.1 mrh 實際使用螺栓總截面積 A A = n -d!2 = 4698.0 4 2 mm 力 矩計算 操 作 M 2 Fd = 0.785 Di pc =286132.5 N Ld= L a+

47、0.5 8 1 =39.0 mm IM= Fd Ld =11159168.0 N mm Fg = Fp =118833.4 N Lg= 0.5 ( D - DG ) =30.2 mm MG= Fg Lg =3583529.8 N mm Ft = F-Fd =52697.1 N Lt=0.5( La + & + Lg ) =40.1 mm M= Ft Lt =2111993.0 N mm 外壓：M= Fd ( Ld - Lg )+Ft(Lt-Lg )； 內(nèi)壓：M= Mb+M +M M= 16854690.0 Nmm 預(yù)緊 M W= 87308

48、6.0 N Lg = 30.2 mm M=WLg = 26328706.0 N mm 計算力矩 M= M 與M[田//[ O]沖大者 M= 24701652.0 Nmm b > 6.4mm 螺栓受力計算 螺栓 間距校核 實際間距 = 86.4 n mm 最小間距 Lmi n = 46.0 (查 GB150-98表9-3) mm 最大間距 L -

49、 113.7 Lmax — mm ＞狀常數(shù)確 h = w'DlT =73.48 h/h。= 0.1 K = D>/Di = 1.311 旳&0 = 1.8 由 K查表 9-5 得 T=1.793 Z =3.782 Y =7.317 —=8.040 整體法蘭 查圖9-3和圖9-4 Fi =0.89939 V=0.41858 e = ?h0 =0.01224 松式法蘭 查圖9-5和圖9-6 Fl=0.00000 M=0.00000 e=Fl.； h。=0.00000 查圖9-7 由6/帝得 f = 2.55607 整體法蘭 d 1 =— h。 V

50、i =203266.2 松式法蘭 d1 =— ho5o VL =0.0 r =0.4 書=5 f e+1 =1.53 滄屮/T =0.85 r， 4 Hz =1.24 剪應(yīng)力校核 計算值 許用值 結(jié)論 預(yù)緊狀態(tài) W T1= = 11.06 心1 MPa b 1 =0.8^ 1 校核合格 操作狀態(tài) Wp 花=——=5.80 uDil MPa b 2 =0.8fcr I 校核合格 輸入法蘭厚度5 f= 43.0 mm寸，法蘭應(yīng)力校核 應(yīng)力 性質(zhì) 計算值 許用值 結(jié)論 軸向 應(yīng)力 fM o Ch — ―. 2 — 233.30 漓Dj MPa 1.5［o］； =250.5 或 2.5［創(chuàng)=472.5 （按整體法蘭設(shè)計的 任意式法蘭，取1.5［血） 校核合格 徑向 應(yīng)力 (1.33& e^)Mo ““ OR 一 ,2 —40.66 )Qf Di MPa ［司；=167.0 校核合格 切向 應(yīng)力 MoY 口 = —Z( =63.47 T & Di MPa 問；=167.0 校核合格 綜合 應(yīng)力 maXOgH +cfr),0.5(cfh +ctt)) =148.39 MPa ［O］； = 167.0 校核合格 法蘭校核結(jié)果 校核合格