再沸器強(qiáng)度計(jì)算書

1、 過 程 設(shè) 備 強(qiáng) 度 計(jì) 算 書 SW6-98軟件批準(zhǔn)號：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN 工程名 ： PROJECT 設(shè)備位號： ITEM 設(shè)備名稱：精餾一再沸器 EQUIPMENT 圖 號： DWG NO。 設(shè)計(jì)單位： DESIGNER設(shè) 計(jì)Designed by日期Date年月日校 核Checked by日期Date審 核Verified by日期Date審 定Approved by日期Date固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算單位 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 殼 程管 程設(shè)計(jì)壓力 0.66MPa設(shè)計(jì)壓力

2、 0.066MPa設(shè)計(jì)溫度 190設(shè)計(jì)溫度 100殼程圓筒內(nèi)徑 1400 mm管箱圓筒內(nèi)徑1400mm材料名稱Q235-B材料名稱00Cr17Ni14Mo2 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)算膨脹節(jié)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)算單位計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc 0.07MPa設(shè)計(jì)溫度 t 100.00° C內(nèi)徑 Di 1400.00mm材料 00Cr17Ni14Mo2 ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 118.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 118.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 177.00MPa鋼

3、板負(fù)偏差 C1 0.80mm腐蝕裕量 C2 0.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 0.46mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.20mm名義厚度 dn = 8.00mm重量 97.50Kg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 = 0.1000 (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 = 159.30MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 11.50 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= = 1.02638MP

4、a設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 6.45MPastf 100.30MPa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8.00mm,合格前端管箱封頭計(jì)算計(jì)算單位 計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc 0.07MPa設(shè)計(jì)溫度 t 100.00° C內(nèi)徑 Di 1400.00mm曲面高度 hi 350.00mm材料 00Cr17Ni14Mo2 (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 118.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 118.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.80mm腐蝕裕量 C2 0.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.00

5、00計(jì)算厚度 d = = 0.39mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 7.20mm最小厚度 dmin = 2.10mm名義厚度 dn = 8.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 137.69 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 Pw= = 1.21060MPa結(jié)論 合格殼程圓筒計(jì)算計(jì)算單位計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc 0.66MPa設(shè)計(jì)溫度 t 190.00° C內(nèi)徑 Di 1400.00mm材料 Q235-B ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 113.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 106.60MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 235.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.8

6、0mm腐蝕裕量 C2 1.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 5.12mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.20mm名義厚度 dn = 10.00mm重量 867.55Kg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 = 0.8900 (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 = 211.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 89.91 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= = 1.05525MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)

7、力 st = = 56.67MPastf 90.61MPa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10.00mm,合格開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位接 管: A1, 219×6計(jì) 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc0.66MPa設(shè)計(jì)溫度190殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型Q235-B板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)0.85殼體內(nèi)直徑 Di1400mm殼體開孔處名義厚度n10mm殼體厚度負(fù)偏差 C10.8mm殼體腐蝕裕量 C21mm殼體材料許用應(yīng)力t106.6MPa 接管實(shí)際外伸長度200mm接

8、管實(shí)際內(nèi)伸長度0mm接管材料20(GB8163)接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型管材接管腐蝕裕量1mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱Q235-B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 0.75mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C1r 0.6mm接管材料許用應(yīng)力t124.4MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t106.6MPa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算殼體計(jì)算厚度 5.117mm接管計(jì)算厚度t0.551 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr1接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr1開孔直徑 d210.5mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B421 mm接管有效外伸長度 h135.54mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm開孔削弱

9、所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A 1077mm2殼體多余金屬面積 A1648.9 mm2接管多余金屬面積 A2262.9mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A336 mm2A1+A2+A3=947.8 mm2 ，小于A，需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A4977.4mm2A-(A1+A2+A3)129.4mm2結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。U型膨脹節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì) 算 條 件簡 圖設(shè)計(jì)內(nèi)壓力0.66MPa設(shè)計(jì)外壓力MPa設(shè)計(jì)溫度 t190.00設(shè) 計(jì) 要 求 的 循 環(huán) 次 數(shù)0次波材料Q235-B#紋腐蝕裕量1.00Mm管許用應(yīng)力106.60MPa直常溫下彈性模量1.919e+05MPa邊設(shè)計(jì)溫度下彈性模量1.866e+05MPa段設(shè)

10、計(jì)溫度下屈服點(diǎn)215.00MPa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 =1400.00mm波長 W = 220.00mm直邊段長度 =10.00mm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 =8.00mm成型前一層有效厚度=6.20mm波紋管直邊段平均直徑Db +mS =1408.00mm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 =+h =1566.00mm成型

11、后波紋管一層最小有效厚度SP7.56mm系 數(shù) 計(jì) 算系數(shù) 0.06（當(dāng)時(shí)，?。┢趬勖臏囟刃拚禂?shù)Tf 室溫條件下=1修正系數(shù)橫坐標(biāo)值0.73右端縱坐標(biāo)曲線值0.92 系數(shù)按查圖6-2得：0.56 系數(shù)按查圖6-3得： 1.46 系數(shù)按查圖6-4得：2.35注：剛 度 及 位 移 計(jì) 算一個(gè)波軸向鋼度63189.80N/mm總體軸向剛度63189.80N/mm軸向力 FF = 12535.97一個(gè)波的軸向位移e=F/K=0.20mm應(yīng) 力 計(jì) 算許 用 值內(nèi)直邊段周向薄膜應(yīng)力3.66106.60 MPa壓加強(qiáng)圈周向薄膜應(yīng)力sc106.60MPa應(yīng)力波紋管周向薄膜應(yīng)力35.31106.60M

12、Pa波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力6.54106.60MPa波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力72.16MPa軸 向波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力0.28MPa位移波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力10.26MPa組計(jì)算78.70322.50 MPa合計(jì)算10.54MPa應(yīng)力計(jì)算所有組合最大值 65.63430.00 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= 1.38MPaP<=Ps 平面失穩(wěn)壓力校核通過 延

13、長部分兼作法蘭固定式管板 設(shè)計(jì)單位 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 簡 圖設(shè)計(jì)壓力 ps0.66MPa設(shè)計(jì)溫度 Ts 190平均金屬溫度 ts0裝配溫度 to15殼材料名稱Q235-B設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力st106.6Mpa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)as1.076e-05mm/mm圓殼程圓筒內(nèi)徑 Di 1400mm殼 程 圓 筒 名義厚 度 ds10mm殼 程 圓 筒 有效厚 度 dse8.2mm筒殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Ef1.846e+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=

14、pds ( Di+ds )3.628e+04mm2管設(shè)計(jì)壓力pt0.066MPa箱設(shè)計(jì)溫度Tt100圓材料名稱00Cr17Ni14Mo2筒設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Eh1.95e+05MPa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)dh8mm管箱圓筒有效厚度dhe7.2mm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Et”1.93e+05MPa材料名稱00Cr17Ni14Mo2換管子平均溫度 tt0設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力 stt109.8MPa設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力sst122MPa熱設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量 Ett1.846e+05MPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 Et1.97e+05

15、MPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)at1.628e-05mm/mm管管子外徑 d38mm管子壁厚dt3mm注：管子根數(shù) n645換熱管中心距 S50mm換一根管子金屬橫截面積329.9mm2換熱管長度 L2500mm管子有效長度(兩管板內(nèi)側(cè)間距) L12412mm管束模數(shù) Kt = Et na/LDi1.241e+04MPa管子回轉(zhuǎn)半徑 12.42mm熱管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 lcr2407mm系數(shù)Cr =172.8比值 lcr /i193.8管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () 24.25MPa管管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () MPa材料名稱00Cr17Ni14Mo2設(shè)計(jì)溫度 tp190管設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力

16、81.4MPa設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 Ep1.846e+05MPa管板腐蝕裕量 C2 0mm管板輸入厚度dn44mm管板計(jì)算厚度 d42.8mm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管板剛度削弱系數(shù) m0.4管子加強(qiáng)系數(shù) K = 10.06管板和管子連接型式焊接管板和管子脹接(焊接)高度l4.5mm脹接許用拉脫應(yīng)力 qMPa焊接許用拉脫應(yīng)力 q54.9MPa管材料名稱00Cr17Ni14Mo2管箱法蘭厚度 46mm法蘭外徑 1530mm箱基本法蘭力矩 1.3e+07N×mm管程壓力操作工況下法蘭力 4.201e+06N×mm法蘭寬度 65m

17、m法比值0.005143比值0.03286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>>圖 26) 6.607e-05旋轉(zhuǎn)剛度 1.479MPa材料名稱00Cr17Ni14Mo2殼殼體法蘭厚度42mm法蘭外徑 1530mm體法蘭寬度 65mm比值 0.005857法比值0.03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&

18、lt;<GB151-1999>>圖26 8.251e-05旋轉(zhuǎn)剛度 1.622MPa法蘭外徑與內(nèi)徑之比 1.093殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)Y (按 K 查<<GB1501998>>表9-5) 21.79旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 0.0001026膨脹節(jié)總體軸向剛度 4.233e+04N/mm管板第一彎矩系數(shù)(按,查<<GB151-1999>>圖 27) 0.09252系系數(shù) 89.65系數(shù)(按查<<GB15198>>圖 29) 6.957換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 5.987數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 41

19、6.5管板第二彎矩系數(shù)(按K,Q或查<<GB151-1999>>圖28(a)或(b)82.6系數(shù)（帶膨脹節(jié)時(shí)代替Q） 1.086e-05計(jì)系數(shù) (按K,Q或Qex 查圖30) 0.0006842法蘭力矩折減系數(shù) 0.1304管板邊緣力矩變化系數(shù) 0.8148算法蘭力矩變化系數(shù) 0.8937管管板開孔后面積 Al = A - 0.25 npd 28.079e+05mm2板參管板布管區(qū)面積 (三角形布管) (正方形布管 ) 1.396e+06mm2數(shù)管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 1333mm系數(shù) 0.5248系系數(shù) 0.2634數(shù)系數(shù) 8.388計(jì)系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)代替Q) 795.3

20、算管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比 0.9525管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度 k = K(1-rt) 0.4782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)0.0-8.28e-05 當(dāng)量壓力組合 0.660.66MPa 有效壓力組合 5.5361.24MPa基本法蘭力矩系數(shù) 0.0020770.009271 管板邊緣力矩系數(shù)0.0020850.00928管板邊緣剪力系數(shù) 0.1870.8319管板總彎矩系數(shù) 13.0937.56系數(shù)僅用于 時(shí)1.5624.483系數(shù) 當(dāng) 時(shí),按K和m 查圖31(a)實(shí)線當(dāng)

21、時(shí),按K和m 查圖31（b）3.6610.67系數(shù) > 0 ,=, < 0 , =3.6610.67管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Q= 0.0025650.01154管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù) =0.0027360.01212管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù) =0.00070080.001082殼體法蘭力矩系數(shù)0.00026110.001199計(jì)算值許用值 計(jì)算值許用值管板徑向應(yīng)力 19.931.5 122.120.083 244.2 MPa管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力18.321.5 122.118.513 244.2 MPa管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力0.15860.5 40.70.054821.5 122.1MPa殼體法蘭應(yīng)力 14.431.5 122.114.843 244.2 MPa換熱管軸向應(yīng)力 6.026109.824.256.2813 329.424.25MPa殼程圓筒軸向應(yīng)力 0.345690.610.1195271.8MPa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力 q =3.7q54.93.8573q焊接 q脹接164.7MPa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)0.0-8.28e-05 當(dāng)量壓