u形管换热器计算

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98u形管换热器设计计算 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 MPa设计压力 MPa设计温度 设计温度 壳程圆筒内径 mm管箱圆筒内径mm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)校核计算后端封头校核计算前端管箱法兰校核计算筒体法兰校核计算管板校核计算开孔补强设计计算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 t C内径 Dimm材料试验温度许用应力 sMPa设计温度许用应力 stMPa试验温度下屈服点 ssMPa钢板负偏差 C1mm腐蚀裕量 C2mm焊接接头系数 f厚度及重量计算计算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm名义厚度 dn = mm重量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 = (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = MPa设计温度下计算应力 st = = MPastfMPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格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 PcMPa设计温度 t C内径 Dimm曲面高度 himm材料设计温度许用应力 stMPa试验温度许用应力 sMPa钢板负偏差 C1mm腐蚀裕量 C2mm焊接接头系数 f厚度及重量计算形状系数 K = = 计算厚度 d = =mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm最小厚度 dmin = mm名义厚度 dn = 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 Pw= = MPa结论 合格后端封头计算计算单位 辽宁石油化工大学计算条件椭圆封头简图计算压力 PcMPa设计温度 t C内径 Dimm曲面高度 himm材料设计温度许用应力 stMPa试验温度许用应力 sMPa钢板负偏差 C1mm腐蚀裕量 C2mm焊接接头系数 f厚度及重量计算形状系数 K = =计算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm最小厚度 dmin = mm名义厚度 dn = 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 Pw= = MPa结论 合格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 t C内径 Dimm材料试验温度许用应力 sMPa设计温度许用应力 stMPa试验温度下屈服点 ssMPa钢板负偏差 C1mm腐蚀裕量 C2mm焊接接头系数 f厚度及重量计算计算厚度 d = = mm有效厚度 de =dn - C1- C2= mm名义厚度 dn = mm重量 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 = (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = MPa设计温度下计算应力 st = = MPastf MPa校核条件stf st结论 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格前端管箱法兰计算结果计算单位辽宁石油化工大学设 计 条 件简 图设计压力 pMPa计算压力 pcMPa设计温度 t C轴向外载荷 FN外力矩 MN.mm壳材料名称体许用应力 法材料名称许用sfMPa兰应力stfMPa材料名称螺许用sbMPa应力stbMPa栓公称直径 d B螺栓根径 d 1mm数量 n个DiDo垫 结构尺寸DbD外D内0 mmLeLAh1材料类型Nmy(MPa)压紧面形状bDG片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 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WaWa= bDG y = N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = mm2力 矩 计 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外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = N.mm预紧 MaW = NLG = mmMa=W LG = N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = mm最小间距 (查GB150-98表9-3)mm最大间距mm 形 状 常 数 确 定h/ho = K = Do/DI = 由K查表9-5得T=Z =Y =U=整体法兰查图9-3和图9-4FI=VI=松式法兰查图9-5和图9-6FL=VL=查图9-7由 d1/do 得f = 整体法兰 =松式法兰 = =f e+1 =g = y/T = = 剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 MPa操作状态 MPa输入法兰厚度f = 33.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 MPa = 或 = ( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 MPa = 切向应力 MPa = 综合应力 = MPa = 法兰校核结果校核合格筒体法兰计算结果计算单位辽宁石油化工大学设 计 条 件简 图设计压力 pMPa计算压力 pcMPa设计温度 t C轴向外载荷 FN外力矩 MN.mm壳材料名称体许用应力 法材料名称许用sfMPa兰应力stfMPa材料名称螺许用sbMPa应力stbMPa栓公称直径 d B螺栓根径 d 1mm数量 n个DiDo垫 结构尺寸DbD外D内0 mmLeLAh1材料类型Nmy(MPa)压紧面形状bDG片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 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WaWa= bDG y = N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = mm2力 矩 计 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外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = N.mm预紧 MaW = NLG = mmMa=W LG = N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = mm最小间距 (查GB150-98表9-3)mm最大间距mm 形 状 常 数 确 定h/ho = K = Do/DI = 由K查表9-5得T=Z =Y =U=整体法兰查图9-3和图9-4FI=VI=松式法兰查图9-5和图9-6FL=VL=查图9-7由 d1/do 得f = 整体法兰 =松式法兰 = =f e+1 =g = y/T = = 剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 MPa操作状态 MPa输入法兰厚度f = 33.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 MPa = 或 = ( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 MPa = 切向应力 MPa = 综合应力 = MPa = 法兰校核结果校核合格 U型管换热器管板计算计算单位设 计 条 件壳程设计压力 MPa管程设计压力MPa壳程设计温度C管程设计温度C壳程筒体壁厚 mm管程筒体壁厚mm壳程筒体腐蚀裕量 C mm管程筒体腐蚀裕量 Cmm换热器公称直径mm换热管使用场合管板与法兰或圆筒连接方式 ( a b c d 型 )换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接 )材料(名称及类型)名义厚度mm管强度削弱系数 刚度削弱系数 材料泊松比 隔板槽面积 mm2换热管与管板胀接长度或焊脚高度 lmm设计温度下管板材料弹性模量MPa设计温度下管板材料许用应力MPa许用拉脱力 MPa壳程侧结构槽深 h1mm板管程侧隔板槽深 h2mm壳程腐蚀裕量mm管程腐蚀裕量mm材料名称换管子外径 dmm热管子壁厚 mm管U型管根数 n根换热管中心距 Smm设计温度下换热管材料许用应力 MPa垫片材料压紧面形式 垫垫片外径 Domm片垫片内径 Dimma型垫片厚度 dgmm垫片接触面宽度 Wmm垫片压紧力作用中心园直径 DGmm ( c 型 )管板材料弹性模量MPa ( d 型 )管板材料弹性模量MPa( b d 型 ) 管箱圆筒材料弹性模量MPa ( b c 型 )壳程圆筒材料弹性模量MPa ( c d 型 )管板延长部分形成的凸缘宽度mm ( c 型 ）壳体法兰或凸缘厚度 mm ( d 型 )管箱法兰或凸缘厚度mm参数计算管板布管区面积三角形排列mm2 正方形排列一根换热管管壁金属横截面积 =mm2 管板开孔前抗弯刚度 b c d 型Nmm管板布管区当量直径mm 半径 Ra 型mm 其他系数 系数 按和 查图得 : = 系数 按和 查图得 : = 壳程圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 a d 型= 0MPab c型管箱圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 a ,c 型= 0MPab ,d 型管板边缘旋转刚参数 a 型= 0MPa其他旋转刚度无量刚系数 系数 0按和 ,查图分别得: 管板厚度或管板应力计算a管板计算厚度 取、大值mm型管板名义厚度 mm管板中心处径向应力 = 0MPa = 0MPabcd布管区周边处径向应力 = 0MPa型 = 0MPa边缘处径向应力 = 0MPa = 0MPa 管板应力校核 单位：MPa |sr|r=0 = b 工况|sr|r=Rt = c|sr|r=R = d |sr|r=0 = 型 工况|sr|r=Rt = |sr|r=R = 换热管轴向应力计算及校核 : MPa (单位)计算工况计算公式计算结果校核只有壳程设计压力,管程设计压力=0 : 合格只有管程设计压力,壳程设计压力=0 : = 合格壳程设计压力,管程设计压力同时作用: 合格 换热管与管板连接拉脱力校核 拉脱力 q q MPa 校核 合格 重量 Kg 注：带号的材料数据是设计者给定的。开孔补强计算计算单位辽宁石油化工大学接 管: 计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pcMPa设计温度壳体型式壳体材料名称及类型壳体开孔处焊接接头系数壳体内直径 Dimm壳体开孔处名义厚度nmm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C2mm壳体材料许用应力tMPa 接管实际外伸长度mm接管实际内伸长度mm接管材料接管焊接接头系数名称及类型接管腐蚀裕量mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力tMPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 mm接管计算厚度tmm补强圈强度削弱系数 frr接管材料强度削弱系数 fr开孔直径 dmm补强区有效宽度 Bmm接管有效外伸长度 h1mm接管有效内伸长度 h2mm开孔削弱所需的补强面积A mm2壳体多余金属面积 A1mm2接管多余金属面积 A2mm2补强区内的焊缝面积 A3mm2补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 13 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站