再沸器過程設(shè)備設(shè)計（強度）計算書

1、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： 再沸器 equipment 圖 號： dwg no。 設(shè)計單位： designer設(shè) 計designed by日期date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)計計算 計算單位 設(shè) 計 計 算 條 件 殼 程管 程設(shè)計壓力 6.6mpa設(shè)計壓力 0.3mpa設(shè)計溫度 285設(shè)計溫度 250殼程圓筒內(nèi)徑

2、900 mm管箱圓筒內(nèi)徑900mm材料名稱16mnr(熱軋)材料名稱0cr18ni9 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端管箱封頭(平蓋)校核計算膨脹節(jié)校核計算開孔補強設(shè)計計算管板校核計算前端管箱筒體計算計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力 pc 0.30mpa設(shè)計溫度 t 250.00 c內(nèi)徑 di 900.00mm材料 0cr18ni9 ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s 137.00mpa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 122.00mpa試驗溫度下屈服點 ss 205.00mpa鋼板負偏差 c1 0.80mm腐蝕裕量 c2 0.

3、00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計算計算厚度 d = = 1.30mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 7.20mm名義厚度 dn = 8.00mm重量 197.05kg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 = 1.25p = 0.4211 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 stst 0.90 ss = 184.50mpa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 31.21 mpa校核條件 st st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力 pw= = 1.64603mpa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 st = = 18.90mpastf 103.7

4、0mpa校核條件stf st結(jié)論 合格前端管箱封頭計算計算單位設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pc0.300mpa設(shè)計溫度 t250.0 c設(shè)備殼體內(nèi)徑 di900.0mm螺栓連接平蓋型式 no13計算直徑 dc939.7mm徑向截面上各開孔直徑之和 d0.0mm材料名稱0cr18ni9許用應(yīng)力 t90.0mpa中心圓直徑 db1000.0mm螺公稱直徑 db20.0mm栓數(shù)量 n36個材料名稱40mnb墊外徑 d外954.0mm內(nèi)徑 d內(nèi)922.0mmm3.00y69.0mpa片壓緊面形狀1a,1b材料類型軟墊片厚 度 設(shè) 計系數(shù) k (取大值)預(yù)緊時am =7436.9 ab =8456.4

5、w = 0.5( am + ab )sb = 1557538.2 0.34操作時w =246080.2 0.35開孔削弱系數(shù) n = 1.00計算厚度p = dc= 32.24 mm計 算 結(jié) 果名義厚度40.0mm校核合格后端管箱筒體計算計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力 pc 0.30mpa設(shè)計溫度 t 250.00 c內(nèi)徑 di 900.00mm材料 0cr18ni9 ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s 137.00mpa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 122.00mpa試驗溫度下屈服點 ss 205.00mpa鋼板負偏差 c1 0.80mm腐蝕裕量 c2 0.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度

6、及重量計算計算厚度 d = = 1.30mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 7.20mm名義厚度 dn = 8.00mm重量 95.66kg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 = 1.25p = 0.4211 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 stst 0.90 ss = 184.50mpa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 31.21 mpa校核條件 st st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力 pw= = 1.64603mpa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 st = = 18.90mpastf 103.70mpa校核條件stf st結(jié)論 合格后

7、端管箱封頭計算計算單位設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pc0.342mpa設(shè)計溫度 t250.0 c設(shè)備殼體內(nèi)徑 di900.0mm螺栓連接平蓋型式 no13計算直徑 dc939.7mm徑向截面上各開孔直徑之和 d49.0mm材料名稱0cr18ni9許用應(yīng)力 t90.0mpa中心圓直徑 db1000.0mm螺公稱直徑 db20.0mm栓數(shù)量 n36個材料名稱40mnb墊外徑 d外954.0mm內(nèi)徑 d內(nèi)922.0mmm3.00y69.0mpa片壓緊面形狀1a,1b材料類型軟墊片厚 度 設(shè) 計系數(shù) k (取大值)預(yù)緊時am =7436.9 ab =8456.4w = 0.5( am + ab )s

8、b = 1557538.2 0.29操作時w =280531.5 0.35開孔削弱系數(shù) n = 0.95計算厚度p = dc= 35.35 mm計 算 結(jié) 果名義厚度40.0mm校核合格殼程圓筒計算計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力 pc 6.62mpa設(shè)計溫度 t 285.00 c內(nèi)徑 di 900.00mm材料 16mnr(熱軋) ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s 163.00mpa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 137.90mpa試驗溫度下屈服點 ss 325.00mpa鋼板負偏差 c1 0.00mm腐蝕裕量 c2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計算計算厚度 d = = 22.1

9、5mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 24.00mm名義厚度 dn = 26.00mm重量 1400.62kg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 = 1.25p = 9.7516 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 stst 0.90 ss = 292.50mpa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 187.72 mpa校核條件 st st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力 pw= = 7.16364mpa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 st = = 127.51mpastf 137.90mpa校核條件stf st結(jié)論 筒體名義厚度大于或等于gb151

10、中規(guī)定的最小厚度9.00mm,合格開孔補強計算計算單位接 管: n1, 12626計 算 方 法 : gb150-1998 等 面 積 補 強 法, 單 孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pc6.624mpa設(shè)計溫度285殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16mnr(熱軋)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 di900mm殼體開孔處名義厚度n26mm殼體厚度負偏差 c10mm殼體腐蝕裕量 c22mm殼體材料許用應(yīng)力t137.9mpa 接管實際外伸長度94mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料16mn接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型鍛件接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離m

11、m補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負偏差 c1t 0mm補強圈厚度負偏差 c1r mm接管材料許用應(yīng)力t119.9mpa補強圈許用應(yīng)力tmpa開 孔 補 強 計 算殼體計算厚度 22.15mm接管計算厚度t2.102 mm補強圈強度削弱系數(shù) frr0接管材料強度削弱系數(shù) fr0.869開孔直徑 d78mm補強區(qū)有效寬度 b182 mm接管有效外伸長度 h145.03mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm開孔削弱所需的補強面積a 1866mm2殼體多余金屬面積 a1181 mm2接管多余金屬面積 a21715mm2補強區(qū)內(nèi)的焊縫面積 a364 mm2a1+a2+a3=1960 mm2 ，大于a，

12、不需另加補強。補強圈面積 a4mm2a-(a1+a2+a3)mm2結(jié)論: 補強滿足要求,不需另加補強。開孔補強計算計算單位接 管: n2, 8021計 算 方 法 : gb150-1998 等 面 積 補 強 法, 單 孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pc6.624mpa設(shè)計溫度285殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16mnr(熱軋)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 di900mm殼體開孔處名義厚度n26mm殼體厚度負偏差 c10mm殼體腐蝕裕量 c22mm殼體材料許用應(yīng)力t137.9mpa 接管實際外伸長度84mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管材料16mn接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型鍛件

13、接管腐蝕裕量2mm補強圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負偏差 c1t 0mm補強圈厚度負偏差 c1r mm接管材料許用應(yīng)力t119.9mpa補強圈許用應(yīng)力tmpa開 孔 補 強 計 算殼體計算厚度 22.15mm接管計算厚度t1.079 mm補強圈強度削弱系數(shù) frr0接管材料強度削弱系數(shù) fr0.869開孔直徑 d42mm補強區(qū)有效寬度 b136 mm接管有效外伸長度 h129.7mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm開孔削弱所需的補強面積a 1040mm2殼體多余金屬面積 a1164.9 mm2接管多余金屬面積 a2925.5mm2補強區(qū)內(nèi)的焊

14、縫面積 a364 mm2a1+a2+a3=1154 mm2 ，大于a，不需另加補強。補強圈面積 a4mm2a-(a1+a2+a3)mm2結(jié)論: 補強滿足要求,不需另加補強。開孔補強計算計算單位接 管 : n4, 5088計 算 方 法 : hg20582-98 壓 力 面 積 法, 單 孔設(shè) 計 條 件簡 圖計算壓力 pc0.3mpa設(shè)計溫度250殼體型式圓 筒殼體材料名稱及類型0cr18ni9板材殼體內(nèi)直徑 di900mm殼體開孔處名義厚度n 8mm殼體厚度負偏差 c0.8mm殼體腐蝕裕量 c0mm殼體材料許用應(yīng)力t 122mpa接管實際外伸長度140mm接管實際內(nèi)伸長度0mm接管腐蝕裕量0

15、mm補強圈材料名稱接管材料名稱及類型0cr18ni9板材補強圈外徑mm補強圈厚度mm接管厚度負偏差 c0.8mm補強圈厚度負偏差cmm接管材料許用應(yīng)力t122mpa補強圈許用應(yīng)力tmpa開 孔 補 強 計 算開孔內(nèi)直徑 di493.6 mm殼體補強的有效寬度 b80.82 mm接管有效外伸長度 h175.06 mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm有效范圍內(nèi)的壓力面積 ap342336 mm2殼體有效金屬面積 a01164 mm2接管有效金屬面積 a11196 mm2補強圈有效金屬面積 a20 mm2pc ap102701n(-pc /2)a0+(1-pc /2)a1+(2-pc /2)a2287

16、550 n結(jié)論: 補強滿足要求。u型膨脹節(jié)設(shè)計計算計 算 條 件簡 圖設(shè)計內(nèi)壓力6.60mpa設(shè)計外壓力mpa設(shè)計溫度 t285.00設(shè) 計 要 求 的 循 環(huán) 次 數(shù)0次波材料16mnr(熱軋)紋腐蝕裕量1.00mm管許用應(yīng)力137.90mpa直常溫下彈性模量2.058e+05mpa邊設(shè)計溫度下彈性模量1.872e+05mpa段設(shè)計溫度下屈服點221.00mpa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 = 900.00mm波長 w = 236.00mm直邊段長度 l4 = 27.00mm波紋管層數(shù) m = 1波高 h = 1

17、50.00mm波數(shù) n = 1成型前一層名義厚度 =18.00mm成型前一層有效厚度=17.00mm波紋管直邊段平均直徑db +ms =918.00mm加強圈有效厚度 =mm加強圈平均直徑 dc =db +2ms +sc = mm加強圈彈性模量 ec =mpa加強圈材料加強圈長度lc = mm波紋管平均直徑dmdm = do +h =1086.00mm成型后波紋管一層最小有效厚度sp16.39mm系 數(shù) 計 算系數(shù) 0.14（當(dāng)時，?。┢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0.79右端縱坐標(biāo)曲線值0.80 系數(shù)按查圖6-2得：0.56 系數(shù)按查圖6-3得： 1.68 系數(shù)按

18、查圖6-4得：2.28注：剛 度 及 位 移 計 算一個波軸向鋼度320222.93n/mm總體軸向剛度320222.93n/mm軸向力 ff = 655247.36一個波的軸向位移e=f/k=2.05mm應(yīng) 力 計 算許 用 值內(nèi)直邊段周向薄膜應(yīng)力23.80137.90 mpa壓加強圈周向薄膜應(yīng)力sc137.90mpa應(yīng)力波紋管周向薄膜應(yīng)力118.72137.90mpa波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力30.21137.90mpa波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力153.73mpa軸 向波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力11.22mpa位移波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力238.35mpa組計算183.94331.50 mpa合計算249.57mpa應(yīng)

19、力計算所有組合最大值 378.33442.00 mpa疲 勞 壽 命 校 核對于奧氏體不銹鋼膨脹節(jié), 當(dāng)時, 需要進行疲勞校核疲 勞 破 壞 時 的 循 環(huán) 次 數(shù) 疲勞壽命安全系數(shù)( 按gb1511999，nf 15 )許 用 循 環(huán) 次 數(shù) 校核條件設(shè) 計 要 求 的 操 作 循 環(huán) 次 數(shù) 平面失穩(wěn)應(yīng)力= 6.64mpap=ps 平面失穩(wěn)壓力校核通過 不帶法蘭固定式管板計算(b) 設(shè) 計 單 位 設(shè) 計 計 算 條 件簡 圖殼程圓筒設(shè)計壓力ps6.6mpa設(shè)計溫度 t285平均金屬溫度 276裝配溫度 15材料名稱16mnr(熱軋)設(shè)計溫度下許用應(yīng)力137.9mpa平均金屬溫度下彈性模量

20、1.879e+05mpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)1.274e-05mm/mm殼程圓筒內(nèi)徑 900mm殼 程 圓 筒 名 義 厚 度 26mm殼 程 圓 筒 有 效 厚 度 24mm殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 a=0.25 p di26.362e+05mm2殼程圓筒金屬橫截面積 as=pds ( di+dn ) 6.967e+04mm2管箱圓筒設(shè)計壓力0.3mpa設(shè)計溫度 250材料名稱0cr18ni9設(shè)計溫度下彈性模量1.81e+05mpa管箱圓筒名義厚度8mm管箱圓筒有效厚度7.2mm換熱管材料名稱00cr17ni14mo2管子平均溫度 t230.5設(shè)計溫度下管子材料許用應(yīng)力 96.5mpa設(shè)計

21、溫度下管子材料屈服應(yīng)力 106.8mpa設(shè)計溫度下管子材料彈性模量 1.782e+05mpa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 1.822e+05mpa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)1.735e-05mm/mm管子外徑 d45mm管子壁厚2.5mm管子根數(shù) n194換熱管中心 s57mm一根管子金屬橫截面積333.8mm2換熱管長度 l 2500mm換熱管有效長度(兩管板內(nèi)側(cè)間距) l2388mm換熱管管束模數(shù) =5489mpa管子回轉(zhuǎn)半徑 15.05mm管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度 1192mm系數(shù) cr =181.5比值 79.16管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () = mpa管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () =41

22、.75mpa管板材料名稱0cr18ni9設(shè)計溫度 285設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 116.4mpa設(shè)計溫度下彈性模量 1.782e+05mpa管板腐蝕裕量 0mm管板輸入厚度 56mm管板計算厚度 29mm隔板槽面積 (包括拉桿和假管區(qū)面積)ad0mm2管板強度削弱系數(shù)0.4管板剛度削弱系數(shù)0.4管子加強系數(shù) , k =7.953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q48.25mpa管箱法蘭材料名稱 管箱法蘭厚度 0mm比值 0.008比值 0系數(shù) (查圖25) 0.004842系數(shù) (查圖26) 9.148e-05旋轉(zhuǎn)剛度 1.38

23、mpa注：殼體法蘭材料名稱0cr18ni9殼體法蘭厚度0mm管板延長部分凸緣外直徑 df 0mm管板延長部分凸緣寬度 0mm比值 0.02667比值 0系數(shù)(按ds /di ,df”/di ) 查圖25)0.01614系數(shù) (查圖26)w0.001856旋轉(zhuǎn)剛度 29.06mpa系數(shù)計算旋轉(zhuǎn)剛度( c型結(jié)構(gòu) 0) 30.44mpa旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) 0.004356膨脹節(jié)總體軸向剛度 3.787e+05n/mm管板第一彎矩系數(shù)m1,(按k,查圖27) 0.5347系數(shù) 15.43系數(shù)(按查圖29) 3.759換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之 0.9011換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 13.95管板第二彎矩系數(shù)m2,按k,q(或qex)查圖28(a)或(b)4.885管板參數(shù)管板開孔后面積a- 0.25 n3.276e+05mm2管板布管區(qū)面積 (三角形布管) (正方形布管) 5.459e+05mm2管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 833.7mm系數(shù)計算系數(shù) 0.515系數(shù) 0.1977系數(shù) 2.615