畢業(yè)設(shè)計(jì)論文固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算

1、固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 殼 程管 程設(shè)計(jì)壓力 2mpa設(shè)計(jì)壓力 2mpa設(shè)計(jì)溫度 250設(shè)計(jì)溫度 400殼程圓筒內(nèi)徑di1400 mm管箱圓筒內(nèi)徑di1400mm材料名稱q345r材料名稱q345r 簡 圖計(jì) 算 內(nèi) 容殼程圓筒校核計(jì)算前端管箱圓筒校核計(jì)算前端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算后端管箱圓筒校核計(jì)算后端管箱封頭(平蓋)校核計(jì)算膨脹節(jié)校核計(jì)算管箱法蘭校核計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算管板校核計(jì)算前端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)gb 150.3-2011 計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 pc 2.00mpa設(shè)計(jì)溫度 t 400.00° c

2、內(nèi)徑 di 1400.00mm材料 q345r ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 125.00mpa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.30mm腐蝕裕量 c2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 11.29mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 13.70mm名義厚度 dn = 16.00mm重量 558.71kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值pt = 1.25p = 2.4925 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 stst£ 0.9

3、0 ss = 310.50mpa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 128.60 mpa校核條件 st£ st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 2.42272mpa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 103.19mpastf 125.00mpa校核條件stf st結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于gb151中規(guī)定的最小厚度11.00mm,合格前端管箱封頭計(jì)算計(jì)算單位 太原理工大學(xué)計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)gb 150.3-2011 計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 pc 2.00mpa設(shè)計(jì)溫度 t 400.00° c內(nèi)徑 di 1400.00mm曲面深度 hi 375.0

4、0mm材料 q345r (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 125.00mpa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.30mm腐蝕裕量 c2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值 pt = 1.25pc= 2.4925 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stst£ 0.90 ss = 310.50mpa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力st = = 117.03mpa校核條件st£ st校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) k = = 0.9141計(jì)算厚度 dh = = 10.28mm有效厚度 deh =dnh

5、- c1- c2= 13.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名義厚度 dnh = 16.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 288.50 kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 pw= = 2.66215mpa結(jié)論 合格后端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)gb 150.3-2011 計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 pc 2.00mpa設(shè)計(jì)溫度 t 400.00° c內(nèi)徑 di 1400.00mm材料 q345r ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 125.00mpa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.

6、30mm腐蝕裕量 c2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 11.29mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 13.70mm名義厚度 dn = 16.00mm重量 558.71kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值pt = 1.25p = 2.4925 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 stst£ 0.90 ss = 310.50mpa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 128.60 mpa校核條件 st£ st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 2.42272mpa設(shè)計(jì)溫度

7、下計(jì)算應(yīng)力 st = = 103.19mpastf 125.00mpa校核條件stf st結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于gb151中規(guī)定的最小厚度11.00mm,合格后端管箱封頭計(jì)算計(jì)算單位 太原理工大學(xué)計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)gb 150.3-2011 計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 pc 2.00mpa設(shè)計(jì)溫度 t 400.00° c內(nèi)徑 di 1400.00mm曲面深度 hi 375.00mm材料 q345r (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 125.00mpa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.30mm腐蝕裕量 c2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00壓力試驗(yàn)

8、時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值 pt = 1.25pc= 2.4925 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stst£ 0.90 ss = 310.50mpa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力st = = 117.03mpa校核條件st£ st校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) k = = 0.9141計(jì)算厚度 dh = = 10.28mm有效厚度 deh =dnh - c1- c2= 13.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名義厚度 dnh = 16.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 288.50 kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 pw= = 2.662

9、15mpa結(jié)論 合格殼程圓筒計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)gb 150.3-2011 計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 pc 2.00mpa設(shè)計(jì)溫度 t 250.00° c內(nèi)徑 di 1400.00mm材料 q345r ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 189.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 167.00mpa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.30mm腐蝕裕量 c2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 8.43mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 13.70mm名義厚度 dn = 16.00mm重量 5

10、028.43kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值pt = 1.25p = 2.8293 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 stst£ 0.90 ss = 310.50mpa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 145.98 mpa校核條件 st£ st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 3.23675mpa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 103.19mpastf 167.00mpa校核條件stf st結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于gb151中規(guī)定的最小厚度11.00mm,合格開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)接 管: n1

11、, 219×6計(jì)算方法: gb150.3-2011等面積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc2mpa設(shè)計(jì)溫度250殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型q345r板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 di1400mm殼體開孔處名義厚度n16mm殼體厚度負(fù)偏差 c10.3mm殼體腐蝕裕量 c22mm殼體材料許用應(yīng)力t167mpa接管軸線與筒體表面法線的夾角(°) 0凸形封頭上接管軸線與封頭軸線的夾角(°) 接管實(shí)際外伸長度 250mm接管連接型式 插入式接管接管實(shí)際內(nèi)伸長度 0mm接管材料 16mn接管焊接接頭系數(shù) 1名稱及類型 管材接管腐蝕裕量 2mm補(bǔ)強(qiáng)

12、圈材料名稱 q345r凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離 mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 400mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 6mm接管厚度負(fù)偏差 c1t 0.6mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 c1r 0.3mm接管材料許用應(yīng)力t 153mpa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t 167mpa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算非圓形開孔長直徑 212.2mm開孔長徑與短徑之比 1 殼體計(jì)算厚度 8.4337mm接管計(jì)算厚度t 1.3618 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr 1接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr 0.9162開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑 d 212.2mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 b 424.4 mm接管有效外伸長度 h1 35.682mm接管有效內(nèi)伸長度 h2 0 mm開孔削弱所

13、需的補(bǔ)強(qiáng)面積a 1794mm2殼體多余金屬面積 a1 1114 mm2接管多余金屬面積 a2 133mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 a3 24 mm2a1+a2+a3= 1272mm2 ，小于a，需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 a41032mm2a-(a1+a2+a3)523mm2結(jié)論: 合格開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)接 管: n2, 273×8計(jì)算方法: gb150.3-2011等面積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc2mpa設(shè)計(jì)溫度400殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型q345r板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 di1400mm殼體開孔處名義厚度n16mm殼體厚度負(fù)偏

14、差 c10.3mm殼體腐蝕裕量 c22mm殼體材料許用應(yīng)力t125mpa接管軸線與筒體表面法線的夾角(°) 0凸形封頭上接管軸線與封頭軸線的夾角(°) 接管實(shí)際外伸長度 250mm接管連接型式 插入式接管接管實(shí)際內(nèi)伸長度 0mm接管材料 16mn接管焊接接頭系數(shù) 1名稱及類型 管材接管腐蝕裕量 2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱 q345r凸形封頭開孔中心至 封頭軸線的距離 mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑 470mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 14mm接管厚度負(fù)偏差 c1t 0.8mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 c1r 0.3mm接管材料許用應(yīng)力t 123mpa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t 125mpa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算非圓形開孔長直徑

15、 262.6mm開孔長徑與短徑之比 1 殼體計(jì)算厚度 11.29mm接管計(jì)算厚度t 2.1066 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr 1接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr 0.984開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑 d 262.6mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 b 525.2 mm接管有效外伸長度 h1 45.834mm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 2967mm2殼體多余金屬面積 a1 632 mm2接管多余金屬面積 a2 279mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 a3 32 mm2a1+a2+a3= 943mm2 ，小于a，需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 a42699mm2a-(a1+a2+a3)2023mm2結(jié)論: 合

16、格開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)接 管: n3, 25×3計(jì)算方法: gb150.3-2011等面積補(bǔ)強(qiáng)法，單孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc2mpa設(shè)計(jì)溫度250殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型q345r板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 di1400mm殼體開孔處名義厚度n16mm殼體厚度負(fù)偏差 c10.3mm殼體腐蝕裕量 c22mm殼體材料許用應(yīng)力t167mpa接管軸線與筒體表面法線的夾角(°) 0凸形封頭上接管軸線與封頭軸線的夾角(°) 接管實(shí)際外伸長度 200mm接管連接型式 插入式接管接管實(shí)際內(nèi)伸長度 0mm接管材料 16mn接管焊接接頭系

17、數(shù) 1名稱及類型 管材接管腐蝕裕量 2mm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 c1t 0.3mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 c1r mm接管材料許用應(yīng)力t 153mpa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t mpa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算非圓形開孔長直徑 23.6mm開孔長徑與短徑之比 1 殼體計(jì)算厚度 8.4337mm接管計(jì)算厚度t 0.125 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr 0接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr 0.9162開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算直徑 d 23.6mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 b 61.6 mm接管有效外伸長度 h1 8.4143mm接管有效內(nèi)伸長度 h2 0 mm開

18、孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積a 200mm2殼體多余金屬面積 a1 199 mm2接管多余金屬面積 a2 9mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 a3 12 mm2a1+a2+a3= 220mm2 ，大于a，不需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 a4mm2a-(a1+a2+a3)mm2結(jié)論: 合格u型膨脹節(jié)腐蝕后設(shè)計(jì)計(jì)算太原理工大學(xué)計(jì) 算 條 件簡 圖設(shè)計(jì)內(nèi)壓力2.00mpa設(shè)計(jì)外壓力mpa設(shè)計(jì)溫度 t250.00設(shè) 計(jì) 要 求 的 循 環(huán) 次 數(shù)10000次波材料q345r紋腐蝕裕量2.00mm管許用應(yīng)力167.00mpa直常溫下彈性模量2.008e+05mpa邊設(shè)計(jì)溫度下彈性模量1.880e+05mpa段設(shè)計(jì)溫度下屈服點(diǎn)

19、250.00mpa下限操作溫度下彈性模量ebc mpa上限操作溫度下彈性模量ebh mpa幾 何 尺 寸直邊段與波紋內(nèi)徑 db = 1400.00mm波長 w = 402.60mm直邊段長度 l4 = 60.00mm波紋管層數(shù) m = 1波高 h = 150.00mm波數(shù) n = 1成型前一層名義厚度 =12.00mm成型前一層有效厚度=11.70mm波紋管直邊段平均直徑db +ms =1412.00mm加強(qiáng)圈有效厚度 =mm加強(qiáng)圈平均直徑 dc =db +2ms +sc = mm加強(qiáng)圈彈性模量 ec =mpa加強(qiáng)圈材料加強(qiáng)圈長度lc = mm波紋管平均直徑dmdm = do +h =1574

20、.00mm成型后波紋管一層最小有效厚度sp10.00mm系 數(shù) 計(jì) 算系數(shù) 0.31（當(dāng)時(shí)，取）疲勞壽命的溫度修正系數(shù)tf 室溫條件下=11.00修正系數(shù)橫坐標(biāo)值1.34右端縱坐標(biāo)曲線值1.39 系數(shù)按查圖6-2得：0.43 系數(shù)按查圖6-3得： 0.81 系數(shù)按查圖6-4得：4.63注：剛 度 及 位 移 計(jì) 算一個(gè)波軸向鋼度184909.16n/mm總體軸向剛度184909.16n/mm軸向力 ff = 1628332.95一個(gè)波的軸向位移e=f/k=8.81mm應(yīng) 力 計(jì) 算許 用 值內(nèi)直邊段周向薄膜應(yīng)力37.24167.00 mpa壓加強(qiáng)圈周向薄膜應(yīng)力sc167.00mpa應(yīng)力波紋管周

21、向薄膜應(yīng)力119.59167.00mpa波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力15.00167.00mpa波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力97.25mpa軸 向波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力32.49mpa位移波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力283.09mpa組計(jì)算112.25375.00 mpa合計(jì)算315.58mpa應(yīng)力計(jì)算所有組合最大值 394.16500.00 mpa疲 勞 壽 命 校 核對于奧氏體不銹鋼膨脹節(jié), 當(dāng)時(shí), 需要進(jìn)行疲勞校核疲 勞 破 壞 時(shí) 的 循 環(huán) 次 數(shù) 疲勞壽命安全系數(shù)( 按gb1511999，nf ³ 15 )許 用 循 環(huán) 次 數(shù) 校核條件設(shè) 計(jì) 要 求 的 操 作 循 環(huán) 次 數(shù) 平面失穩(wěn)應(yīng)力= 2.70

22、mpap<=ps 平面失穩(wěn)壓力校核通過 u型膨脹節(jié)腐蝕前設(shè)計(jì)計(jì)算太原理工大學(xué)計(jì) 算 條 件簡 圖設(shè)計(jì)內(nèi)壓力2.00mpa設(shè)計(jì)外壓力mpa設(shè)計(jì)溫度 t250.00設(shè) 計(jì) 要 求 的 循 環(huán) 次 數(shù)10000次波材料q345r紋腐蝕裕量2.00mm管許用應(yīng)力167.00mpa直常溫下彈性模量2.008e+05mpa邊設(shè)計(jì)溫度下彈性模量1.880e+05mpa段設(shè)計(jì)溫度下屈服點(diǎn)250.00mpa下限操作溫度下彈性模量ebc mpa上限操作溫度下彈性模量ebh mpa幾 何 尺 寸直邊段與波紋內(nèi)徑 db = 1400.00mm波長 w = 402.60mm直邊段長度 l4 = 60.00mm波紋

23、管層數(shù) m = 1波高 h = 150.00mm波數(shù) n = 1成型前一層名義厚度 =12.00mm成型前一層有效厚度=11.70mm波紋管直邊段平均直徑db +ms =1412.00mm加強(qiáng)圈有效厚度 =mm加強(qiáng)圈平均直徑 dc =db +2ms +sc = mm加強(qiáng)圈彈性模量 ec =mpa加強(qiáng)圈材料加強(qiáng)圈長度lc = mm波紋管平均直徑dmdm = do +h =1574.00mm成型后波紋管一層最小有效厚度sp10.00mm系 數(shù) 計(jì) 算系數(shù) 0.31（當(dāng)時(shí)，?。┢趬勖臏囟刃拚禂?shù)tf 室溫條件下=11.00修正系數(shù)橫坐標(biāo)值1.34右端縱坐標(biāo)曲線值1.39 系數(shù)按查圖6-2得：0.

24、43 系數(shù)按查圖6-3得： 0.81 系數(shù)按查圖6-4得：4.63注：剛 度 及 位 移 計(jì) 算一個(gè)波軸向鋼度184909.16n/mm總體軸向剛度184909.16n/mm軸向力 ff = 1628332.95一個(gè)波的軸向位移e=f/k=8.81mm應(yīng) 力 計(jì) 算許 用 值內(nèi)直邊段周向薄膜應(yīng)力37.24167.00 mpa壓加強(qiáng)圈周向薄膜應(yīng)力sc167.00mpa應(yīng)力波紋管周向薄膜應(yīng)力119.59167.00mpa波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力15.00167.00mpa波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力97.25mpa軸 向波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力32.49mpa位移波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力283.09mpa組計(jì)算112.253

25、75.00 mpa合計(jì)算315.58mpa應(yīng)力計(jì)算所有組合最大值 394.16500.00 mpa疲 勞 壽 命 校 核對于奧氏體不銹鋼膨脹節(jié), 當(dāng)時(shí), 需要進(jìn)行疲勞校核疲 勞 破 壞 時(shí) 的 循 環(huán) 次 數(shù) 疲勞壽命安全系數(shù)( 按gb1511999，nf ³ 15 )許 用 循 環(huán) 次 數(shù) 校核條件設(shè) 計(jì) 要 求 的 操 作 循 環(huán) 次 數(shù) 平面失穩(wěn)應(yīng)力= 2.70mpap<=ps 平面失穩(wěn)壓力校核通過 延長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計(jì)單位 太原理工大學(xué) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 簡 圖設(shè)計(jì)壓力 ps2mpa設(shè)計(jì)溫度 ts 250平均金屬溫度 ts167.5裝配溫度 to15殼

26、材料名稱q345r設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力st167mpa程平均金屬溫度下彈性模量 es 1.93e+05mpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)as1.201e-05mm/mm圓殼程圓筒內(nèi)徑 di 1400mm殼 程 圓 筒 名義厚 度 ds16mm殼 程 圓 筒 有效厚 度 dse13.7mm筒殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 ef1.87e+05mpa殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 a=0.25 p di21.539e+06mm2殼程圓筒金屬橫截面積 as=pds ( di+ds )6.085e+04mm2管設(shè)計(jì)壓力pt2mpa箱設(shè)計(jì)溫度tt400圓材料名稱q345r筒設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 eh1.7e+05mpa管箱

27、圓筒名義厚度(管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值)dh27mm管箱圓筒有效厚度dhe25mm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 et”1.7e+05mpa材料名稱20(gb9948)換管子平均溫度 tt238.9設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力 stt88mpa設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力sst132mpa熱設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量 ett1.7e+05mpa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 et1.887e+05mpa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)at1.249e-05mm/mm管管子外徑 d19mm管子壁厚dt2mm注：管子根數(shù) n2553換熱管中心距 s25mm換一根管子金屬橫截面積106.8mm2

28、換熱管長度 l9000mm管子有效長度(兩管板內(nèi)側(cè)間距) l18840mm管束模數(shù) kt = et na/ldi4157mpa管子回轉(zhuǎn)半徑 6.052mm熱管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 lcr1143mm系數(shù)cr =159.4比值 lcr /i188.9管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () 23.52mpa管管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () mpa材料名稱20mnmo設(shè)計(jì)溫度 tp400管設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力173mpa設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 ep1.7e+05mpa管板腐蝕裕量 c2 4mm管板輸入厚度dn80mm管板計(jì)算厚度 d76mm隔板槽面積 (包括拉桿和假管區(qū)面積)ad0mm2板管板強(qiáng)度削弱系數(shù) h0.4管板剛度削弱

29、系數(shù) m0.4管子加強(qiáng)系數(shù) k = 5.076管板和管子連接型式焊接管板和管子脹接(焊接)高度l3mm脹接許用拉脫應(yīng)力 qmpa焊接許用拉脫應(yīng)力 q44mpa管材料名稱20mnmo管箱法蘭厚度 100mm法蘭外徑 1595mm箱基本法蘭力矩 1.992e+08n×mm管程壓力操作工況下法蘭力 1.941e+08n×mm法蘭寬度 97.5mm法比值0.01786比值0.07143系數(shù)(按dh/di ,df”/di , 查<<gb151-1999>>圖25)0.00蘭系數(shù)w”(按dh/di ,df”/di ,查<<gb151-1999>

30、>圖 26) 0.001664旋轉(zhuǎn)剛度 28.95mpa材料名稱20mnmo殼殼體法蘭厚度80mm法蘭外徑 1595mm體法蘭寬度 97.5mm比值 0.009786法比值0.05714系數(shù), 按dh/di ,df”/di , 查<<gb151-1999>>圖25 0.00蘭系數(shù), 按dh/di ,df”/di , 查<<gb151-1999>>圖26 0.0003938旋轉(zhuǎn)剛度 9.361mpa法蘭外徑與內(nèi)徑之比 1.139殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)y (按 k 查<<gb1502011>>表7-9) 14.92旋轉(zhuǎn)剛度無量

31、綱參數(shù) 0.001769膨脹節(jié)總體軸向剛度 1.849e+05n/mm管板第一彎矩系數(shù)(按,查<<gb151-1999>>圖 27) 0.1752系系數(shù) 19.6系數(shù)(按查<<gb15198>>圖 29) 3.41換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 4.382數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 35.86管板第二彎矩系數(shù)(按k,q或查<<gb151-1999>>圖28(a)或(b)15.32系數(shù)（帶膨脹節(jié)時(shí)代替q） 0.0004414計(jì)系數(shù) (按k,q或qex 查圖30) 0.005498法蘭力矩折減系數(shù) 0.2434管板邊緣

32、力矩變化系數(shù) 1.765算法蘭力矩變化系數(shù) 0.5705管管板開孔后面積 al = a - 0.25 npd 28.155e+05mm2板參管板布管區(qū)面積 (三角形布管) (正方形布管 ) 1.382e+06mm2數(shù)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 1326mm系數(shù) 0.5298系系數(shù) 0.3344數(shù)系數(shù) 6.496計(jì)系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)代替q) 69.35算管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比 0.9475管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 k = k(1-rt) 0.2667僅有殼程壓力ps作用下的危險(xiǎn)組合工況 (pt = 0)不計(jì)溫差應(yīng)力計(jì)溫差應(yīng)力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 =(t-t)-(t-t)0.00.00

33、09648 當(dāng)量壓力組合 22mpa 有效壓力組合 12.9973.86mpa基本法蘭力矩系數(shù) 0.013430.002362 管板邊緣力矩系數(shù)0.014210.003141管板邊緣剪力系數(shù) 0.27850.06158管板總彎矩系數(shù) 3.4741.054系數(shù)僅用于 時(shí)0.82490.2502系數(shù) 當(dāng) 時(shí),按k和m 查圖31(a)實(shí)線當(dāng) 時(shí),按k和m 查圖31（b）1.9520.5183系數(shù) > 0 ,=, < 0 , =1.9520.5183管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)q為q= 0.015890.003503管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù) =0.016790.004227管板布管區(qū)周邊處

34、剪切應(yīng)力系數(shù) =0.008140.006759殼體法蘭力矩系數(shù)0.0030170.0003231計(jì)算值許用值 計(jì)算值許用值管板徑向應(yīng)力 92.791.5 259.5116.33 519 mpa管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力88.421.5 259.5106.53 519 mpa管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力2.4440.5 86.511.541.5 259.5mpa殼體法蘭應(yīng)力 74.541.5 259.545.393 519 mpa換熱管軸向應(yīng)力 12.498823.52-0.77993 26423.52mpa殼程圓筒軸向應(yīng)力 5.6716726.76501mpa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =7.449

35、q440.46523q焊接 q脹接132mpa僅有管程壓力pt作用下的危險(xiǎn)組合工況 (ps = 0)不計(jì)溫差應(yīng)力 計(jì)溫差應(yīng)力 換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差 =(t-t)-(t-t)0.00.0009648 當(dāng)量壓力組合 -2.669-2.669mpa 有效壓力組合 -138.7-77.84mpa操作情況下法蘭力矩系數(shù)-0.001226-0.002184管板邊緣力矩系數(shù) -0.001226-0.002184管板邊緣剪力系數(shù) -0.02402-0.04281管板總彎矩系數(shù) -0.1976-0.5021系數(shù)僅用于 時(shí)0.046910.1192系數(shù) 當(dāng) 時(shí),按k和m 查圖31（a）實(shí)線當(dāng) 時(shí),按k和m

36、 查31（b)0.39720.5597系數(shù) >0, =; <0 ,=0.39720.5597管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)q為q =0.0024680.003411管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)=-0.0007287-0.001816管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù) = 0.0062140.006094殼體法蘭力矩系數(shù) -0.0007397-0.000973計(jì)算值許用值 計(jì)算值許用值管板徑向應(yīng)力 153.91.5 259.5119.33 519 mpa管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力 93.571.5259.588.673519 mpa管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力-19.920.5 86.5-10.961.

37、5 259.5mpa殼體法蘭應(yīng)力195.11.5 259.51443 519 mpa換熱管軸向應(yīng)力 37.148823.5221.333 26423.52mpa殼 程圓筒軸向應(yīng)力 4.39416725.17501mpa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =22.15q4412.723q焊接q脹接132mpa計(jì)算結(jié)果管板名義厚度80mm管板校核通過換熱管內(nèi)壓計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)計(jì)算條件換熱管簡圖計(jì)算壓力 pc 2.00mpa設(shè)計(jì)溫度 t 400.00° c內(nèi)徑 di 15.00mm材料 20(gb9948) ( 管材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 152.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 88

38、.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.00mm腐蝕裕量 c2 0.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 0.17mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 2.00mm名義厚度 dn = 2.00mm重量 7.55kg壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 20.70588mpa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 8.50mpastf 88.00mpa校核條件stf st結(jié)論 換熱管內(nèi)壓計(jì)算合格換熱管外壓計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)計(jì)算條件換熱管簡圖計(jì)算壓力 pc -2.00mpa設(shè)計(jì)溫度 t 400.00° c內(nèi)徑 di 15.00mm材料名稱 20(

39、gb9948) (管材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 152.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 88.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.00mm腐蝕裕量 c2 0.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = 0.53mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 2.00mm名義厚度 dn = 2.00mm外壓計(jì)算長度 l l= 9000.00mm外徑 do do= di+2dn = 19.00mml/do 3.85do/de 9.50a 值 a= 0.0138925b 值 b= 108.15重量 7.55 kg壓力計(jì)算許用外壓力 p= = 18.85560mpa結(jié)論 換熱管外壓計(jì)算合格管箱法蘭計(jì)算計(jì)算單位太原理工大學(xué)設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)壓力 p2.000mpa計(jì)算壓力 pc2.000mpa設(shè)計(jì)溫度 t400.0° c軸向外載荷 f0.0n外力矩 m0.0n.mm殼材料名稱q345r體許用應(yīng)力 125.0mpa法材料名稱20mnmo許用sf196.0mpa蘭應(yīng)力stf173.0mpa材料名稱35crmoa螺許用sb228.0mpa應(yīng)力stb170.0mpa栓公稱直徑 d b30.0mm螺栓根徑 d 126.2mm數(shù)量 n60個(gè)di1400.0do1595.0墊