u形管換熱器計(jì)算

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1、 過 程 設(shè) 備 強(qiáng) 度 計(jì) 算 書 SW6-98 u形管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算單位 遼寧石油化工大學(xué) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 殼 程 管 程 設(shè)計(jì)壓力 MPa 設(shè)計(jì)壓力 MPa 設(shè)計(jì)溫度 設(shè)計(jì)溫度 殼程圓筒內(nèi)徑 mm 管箱圓筒內(nèi)徑 mm 材料名稱 材料名稱 簡 圖

2、 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 后端封頭校核計(jì)算 前端管箱法蘭校核計(jì)算 筒體法蘭校核計(jì)算 管板校核計(jì)算 開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算  前端管箱筒體計(jì)算 計(jì)算單位 遼寧石油化工大學(xué) 計(jì)算條件 筒體簡圖 計(jì)算壓力 Pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t C 內(nèi)徑 Di mm 材料 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t MPa 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss MPa 鋼板負(fù)偏差 C1

3、 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) f 厚度及重量計(jì)算 計(jì)算厚度 d = = mm 有效厚度 de =dn - C1- C2= mm 名義厚度 dn = mm 重量 Kg 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 = (或由用戶輸入) MPa 壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平 [s]T [s]T 0.90 ss = MPa 試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力 sT = =

4、MPa 校核條件 sT [s]T 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]= = MPa 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = MPa [s]tf MPa 校核條件 [s]tf ≥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6.00mm,合格  前端管箱封頭計(jì)算 計(jì)算單位 遼寧石油化工大學(xué) 計(jì)算條件 橢圓封頭簡圖 計(jì)算壓力 Pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t C 內(nèi)徑 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t

5、 MPa 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) f 厚度及重量計(jì)算 形狀系數(shù) K = = 計(jì)算厚度 d = = mm 有效厚度 de =dn - C1- C2= mm 最小厚度 dmin = mm 名義厚度 dn = mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓 力 計(jì) 算 最大允許工作壓力 [Pw]= = MPa 結(jié)論 合格  后端封頭計(jì)算 計(jì)算單位

6、遼寧石油化工大學(xué) 計(jì)算條件 橢圓封頭簡圖 計(jì)算壓力 Pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t C 內(nèi)徑 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t MPa 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) f 厚度及重量計(jì)算 形狀系數(shù) K = = 計(jì)算厚度 d = = mm 有效厚度 de =dn - C1- C2= mm 最小厚度 dmin = mm 名義厚度 dn =

7、 mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓 力 計(jì) 算 最大允許工作壓力 [Pw]= = MPa 結(jié)論 合格  殼程圓筒計(jì)算 計(jì)算單位 遼寧石油化工大學(xué) 計(jì)算條件 筒體簡圖 計(jì)算壓力 Pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t C 內(nèi)徑 Di mm 材料 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 [s] MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 [s]t MPa 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù)

8、f 厚度及重量計(jì)算 計(jì)算厚度 d = = mm 有效厚度 de =dn - C1- C2= mm 名義厚度 dn = mm 重量 Kg 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 = (或由用戶輸入) MPa 壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平 [s]T [s]T 0.90 ss = MPa 試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力 sT = = MPa 校核條件 sT [s]T 校核結(jié)果 合格

9、 壓力及應(yīng)力計(jì)算 最大允許工作壓力 [Pw]= = MPa 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = MPa [s]tf MPa 校核條件 [s]tf ≥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6.00mm,合格  前端管箱法蘭計(jì)算結(jié)果 計(jì)算單位 遼寧石油化工大學(xué) 設(shè) 計(jì) 條 件 簡 圖 設(shè)計(jì)壓力 p MPa 計(jì)算壓力 pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t C 軸向外載荷 F N 外力矩 M N.mm 殼 材料名稱 體 許用應(yīng)力 法 材料名稱

10、 許用 [s]f MPa 蘭 應(yīng)力 [s]tf MPa 材料名稱 螺 許用 [s]b MPa 應(yīng)力 [s]tb MPa 栓 公稱直徑 d B 螺栓根徑 d 1 mm 數(shù)量 n 個(gè) Di Do 墊 結(jié)構(gòu)尺寸 Db D外 D內(nèi) δ0 mm Le LA h δ1 材料類型 N m y(MPa) 壓緊面形狀 b DG 片 b0≤6.4mm b=

11、b0 b0≤6.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2 b0 > 6.4mm b=2.53 b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b 螺 栓 受 力 計(jì) 算 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa Wa= πbDG y = N 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wp Wp = Fp + F = N 所需螺栓總截面積 Am Am = max (Ap ,Aa ) = mm2 實(shí)際使用螺栓總截面積 Ab Ab = = mm2 力 矩 計(jì) 算 操 FD = 0.785pc = N LD= L A+ 0.5δ1

12、 = mm MD= FD LD = N.mm 作 FG = Fp = N LG= 0.5 ( Db - DG ) = mm MG= FG LG = N.mm Mp FT = F-FD = N LT=0.5(LA + d1 + LG ) = mm MT= FT LT = N.mm 外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = N.mm 預(yù)緊 Ma W = N LG =

13、 mm Ma=W LG = N.mm 計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Ma[s]ft/[s]f中大者 Mo = N.mm 螺 栓 間 距 校 核 實(shí)際間距 = mm 最小間距 (查GB150-98表9-3) mm 最大間距 mm 形 狀 常 數(shù) 確 定 h/ho = K = Do/DI = 由K查表9-5得 T= Z = Y = U= 整體法蘭 查圖9-3和圖9-4 FI= VI= 松式法蘭 查圖9-5和圖9-6 FL= VL

14、= 查圖9-7 由 d1/do 得 f = 整體法蘭 = 松式法蘭 = ψ=δf e+1 = g = y/T = = 剪應(yīng)力校核 計(jì) 算 值 許 用 值 結(jié) 論 預(yù)緊狀態(tài) MPa 操作狀態(tài) MPa 輸入法蘭厚度δf = 33.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核 應(yīng)力 性質(zhì) 計(jì) 算 值 許 用 值 結(jié) 論 軸

15、向 應(yīng)力 MPa = 或 = ( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任 意 式法蘭, 取 ) 校核合格 徑向 應(yīng)力 MPa = 切向 應(yīng)力 MPa = 綜合 應(yīng)力 = MPa = 法蘭校核結(jié)果 校核合格 筒體法蘭計(jì)算結(jié)果 計(jì)算單位 遼寧石油化工大學(xué) 設(shè) 計(jì) 條 件 簡 圖 設(shè)計(jì)壓力 p MPa 計(jì)算壓力 pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t C 軸向外載荷 F N 外力矩 M N.mm

16、殼 材料名稱 體 許用應(yīng)力 法 材料名稱 許用 [s]f MPa 蘭 應(yīng)力 [s]tf MPa 材料名稱 螺 許用 [s]b MPa 應(yīng)力 [s]tb MPa 栓 公稱直徑 d B 螺栓根徑 d 1 mm 數(shù)量 n 個(gè) Di Do 墊 結(jié)構(gòu)尺寸 Db D外 D內(nèi) δ0 mm Le LA h δ1 材料類型 N m y(MPa) 壓緊面形狀

17、 b DG 片 b0≤6.4mm b= b0 b0≤6.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2 b0 > 6.4mm b=2.53 b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b 螺 栓 受 力 計(jì) 算 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa Wa= πbDG y = N 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wp Wp = Fp + F = N 所需螺栓總截面積 Am Am = max (Ap ,Aa ) = mm2 實(shí)際使用螺栓總截面積 Ab Ab = = mm2 力 矩 計(jì) 算 操 FD =

18、0.785pc = N LD= L A+ 0.5δ1 = mm MD= FD LD = N.mm 作 FG = Fp = N LG= 0.5 ( Db - DG ) = mm MG= FG LG = N.mm Mp FT = F-FD = N LT=0.5(LA + d1 + LG ) = mm MT= FT LT = N.mm 外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT M

19、p = N.mm 預(yù)緊 Ma W = N LG = mm Ma=W LG = N.mm 計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Ma[s]ft/[s]f中大者 Mo = N.mm 螺 栓 間 距 校 核 實(shí)際間距 = mm 最小間距 (查GB150-98表9-3) mm 最大間距 mm 形 狀 常 數(shù) 確 定 h/ho = K = Do/DI = 由K查表9-5得 T= Z = Y = U= 整體法蘭 查圖9-3和圖9-4 FI=

20、 VI= 松式法蘭 查圖9-5和圖9-6 FL= VL= 查圖9-7 由 d1/do 得 f = 整體法蘭 = 松式法蘭 = ψ=δf e+1 = g = y/T = = 剪應(yīng)力校核 計(jì) 算 值 許 用 值 結(jié) 論 預(yù)緊狀態(tài) MPa 操作狀態(tài) MPa 輸入法蘭厚度δf = 33.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核

21、應(yīng)力 性質(zhì) 計(jì) 算 值 許 用 值 結(jié) 論 軸向 應(yīng)力 MPa = 或 = ( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任 意 式法蘭, 取 ) 校核合格 徑向 應(yīng)力 MPa = 切向 應(yīng)力 MPa = 綜合 應(yīng)力 = MPa = 法蘭校核結(jié)果 校核合格 U型管換熱器管板計(jì)算 計(jì)算單位 設(shè) 計(jì) 條 件 殼程設(shè)計(jì)壓力 MPa 管程設(shè)計(jì)壓力 MPa 殼程設(shè)計(jì)溫度 C 管程設(shè)計(jì)溫度 C 殼程

22、筒體壁厚 mm 管程筒體壁厚 mm 殼程筒體腐蝕裕量 C mm 管程筒體腐蝕裕量 C mm 換熱器公稱直徑 mm 換熱管使用場合 管板與法蘭或圓筒連接方式 ( a b c d 型 ) 換熱管與管板連接方式 ( 脹接或焊接 ) 材料(名稱及類型) 名義厚度 mm 管 強(qiáng)度削弱系數(shù) 剛度削弱系數(shù) 材料泊松比 隔板槽面積 mm2 換熱管與管板脹接長度或焊腳高度 l mm 設(shè)計(jì)溫度下管板材料彈性模量 MPa 設(shè)計(jì)溫度下

23、管板材料許用應(yīng)力 MPa 許用拉脫力 MPa 殼程側(cè)結(jié)構(gòu)槽深 h1 mm 板 管程側(cè)隔板槽深 h2 mm 殼程腐蝕裕量 mm 管程腐蝕裕量 mm 材料名稱 換 管子外徑 d mm 熱 管子壁厚 mm 管 U型管根數(shù) n 根 換熱管中心距 S mm 設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料許用應(yīng)力 MPa  墊片材料 壓緊面形式 墊 墊片外徑 Do mm 片 墊片內(nèi)徑 Di mm a型 墊片厚度 dg mm 墊片接觸面

24、寬度 W mm 墊片壓緊力作用中心園直徑 DG mm ( c 型 ) 管板材料彈性模量 MPa ( d 型 ) 管板材料彈性模量 MPa ( b d 型 ) 管箱圓筒材料彈性模量 MPa ( b c 型 ) 殼程圓筒材料彈性模量 MPa ( c d 型 ) 管板延長部分形成的凸緣寬度 mm ( c 型 ） 殼體法蘭或凸緣厚度 mm ( d 型 ) 管箱法蘭或凸緣厚度 mm 參數(shù)計(jì)算 管板布管區(qū)面積 三角形排列 mm2 正方形排列 一根換熱管管壁 金

25、屬橫截面積 = mm2 管板開孔前抗 彎剛度 b c d 型 Nmm 管板布管區(qū)當(dāng) 量直徑 mm  半徑 R a 型 mm 其他 系數(shù) 系數(shù) 按和 查圖得 : = 系數(shù) 按和 查圖得 : = 殼程圓筒與法蘭或凸緣的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) a d 型 = 0 MPa b c型  管箱圓筒與法蘭或凸緣的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) a ,c 型 = 0 MPa b ,d 型 管板邊緣旋轉(zhuǎn)剛參數(shù) a 型 = 0 MPa 其他 旋轉(zhuǎn)剛度無量 剛系數(shù)

26、 系數(shù) 0 按和 ,查圖分別得: 管板厚度或管板應(yīng)力計(jì)算 a 管板計(jì)算厚度 取、大值 mm 型 管板名義厚度 mm 管板中心處徑 向應(yīng)力 = 0 MPa = 0 MPa b c d 布管區(qū)周邊處 徑向應(yīng)力 = 0 MPa 型 = 0 MPa 邊緣處徑向應(yīng) 力 = 0

27、MPa = 0 MPa  管板應(yīng)力校核 單位：MPa |sr|r=0 = b 工況 |sr|r=Rt = c |sr|r=R = d |sr|r=0 = 型 工況 |sr|r=Rt = |sr|r=R = 換熱管軸向應(yīng)力計(jì)算及校核

28、 : MPa (單位) 計(jì)算工況 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 校核 只有殼程設(shè)計(jì)壓力, 管程設(shè)計(jì)壓力=0 : ≤ 合格 只有管程設(shè)計(jì)壓力, 殼程設(shè)計(jì)壓力=0 : = ≤ 合格 殼程設(shè)計(jì)壓力,管程 設(shè)計(jì)壓力同時(shí)作用: ≤ 合格 換熱管與管板連接拉脫力校核 拉脫力 q ≤ [q] MPa 校核 合格 重量 Kg 注：帶＃號的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者給定

29、的。 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 計(jì)算單位 遼寧石油化工大學(xué) 接 管: 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 pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 ℃ 殼體型式 殼體材料 名稱及類型 殼體開孔處焊接接頭系數(shù)φ 殼體內(nèi)直徑 Di mm 殼體開孔處名義厚度δn mm 殼體厚度負(fù)偏差 C1 mm 殼體腐蝕

30、裕量 C2 mm 殼體材料許用應(yīng)力[σ]t MPa 接管實(shí)際外伸長度 mm 接管實(shí)際內(nèi)伸長度 mm 接管材料 接管焊接接頭系數(shù) 名稱及類型 接管腐蝕裕量 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 C1t mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C1r mm 接管材料許用應(yīng)力[σ]t MPa 補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力[σ]t MPa 開 孔 補(bǔ)

31、 強(qiáng) 計(jì) 算 殼體計(jì)算厚度δ mm 接管計(jì)算厚度δt mm 補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr 接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr 開孔直徑 d mm 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B mm 接管有效外伸長度 h1 mm 接管有效內(nèi)伸長度 h2 mm 開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A mm2 殼體多余金屬面積 A1 mm2 接管多余金屬面積 A2 mm2 補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A3 mm2 補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A4 mm2 A-(A1+A2+A3) mm2 結(jié)論: 13 全 國 化 工 設(shè) 備 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 中 心 站