固定管板式換熱器計(jì)算

固定管板換熱器設(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 pMPa設(shè)計(jì)壓力 p.MPa設(shè)計(jì)溫度r3。C設(shè)計(jì)溫度 rt。C殼程!筒內(nèi)徑Dmm管箱圓筒內(nèi)徑D. i-mm材料名稱材料名稱簡 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)算單位遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力PMPa1|-q—-_! -1 On-■—Di―■-1iiic設(shè)計(jì)溫度t。C內(nèi)徑Dmmi材料試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力2]MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力Q]tMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)bMPas鋼板負(fù)偏差Cmm 1 腐蝕裕量Cmm 2 焊接接頭系數(shù)。厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcD.5—2[b]t巾―P=mm有效厚度8=5-C-C=mm名義厚度e n 1 28=mm重量nKg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弋=（或由用戶輸入）MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平[b][b]T<0.90也=MPa !=_if 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力%.(D.+5e)=T 25.巾MPa校核條件bT<[b]T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算目、—Za z/Hrr-u25[b]t巾[pj= =i eMPa最大允許工作壓力設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力P(D.+J)6= 25 =eMPa[b]t?MPa校核條件[b]t?Nbt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PMPa設(shè)計(jì)溫度t0C內(nèi)徑D i mm曲面高度h i mm材料設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力"]tMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[司MPa鋼板負(fù)偏差C 1 mm腐蝕裕量C 2 mm焊接接頭系數(shù)。厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K=1[2+[6_1計(jì)算厚度KPDX= c1 =° 22]t40.5pmm有效厚度8=°-C-C2=mm最小厚度°in=mm名義厚度°=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2[b]t?！鉥 e—_八二KD1+0.5°e=MPa結(jié)論合格

后端管箱筒體計(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PMPa1|-q—-_! -1 On-■—Di―■-1iiic設(shè)計(jì)溫度t。C內(nèi)徑Dmmi材料試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力2]MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力Q]tMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)bMPas鋼板負(fù)偏差Cmm 1 腐蝕裕量Cmm 2 焊接接頭系數(shù)。厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcD.5—2[b]t巾―P=mm有效厚度8=5-C-C=mm名義厚度e n 1 28=mm重量nKg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弋= （或由用戶輸入）MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平[b][b]T<0.90也=MPa !=_if 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力%.(D.+5e)=T 25.巾MPa校核條件bT<[b]T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算目、—Za z/Hrr-u25[b]t巾[pj= =i eMPa最大允許工作壓力設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力P(D.+J)6= 25 =eMPa[b]t?MPa校核條件[b]t?Nbt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

后端管箱封頭計(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PMPa設(shè)計(jì)溫度t0C內(nèi)徑D i mm曲面高度h i mm材料設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力"]tMPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[司MPa鋼板負(fù)偏差C 1 mm腐蝕裕量C 2 mm焊接接頭系數(shù)。厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K=1[2+[6_1計(jì)算厚度KPDX= c1 =° 22]t40.5pmm有效厚度8=°-C-C2=mm最小厚度°in=mm名義厚度°=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2[b]t?！鉥 e—_八二KD1+0.5°e=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PMPa1|-q—-_! -1 On-■—Di―■-1iiic設(shè)計(jì)溫度t。C內(nèi)徑Dmmi材料試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力2]MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力Q]tMPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)bMPas鋼板負(fù)偏差Cmm 1 腐蝕裕量Cmm 2 焊接接頭系數(shù)。厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度PcD.5—2[b]t巾―P=mm有效厚度8=5-C-C=mm名義厚度e n 1 28=mm重量nKg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弋= （或由用戶輸入）MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平[b][b]T<0.90也=MPa !=_if 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力%.(D.+5e)=T 25.巾MPa校核條件bT<[b]T校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算目、—Za z/Hrr-u25[b]t巾[pj= =i eMPa最大允許工作壓力設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力P(D.+J)6= 25 =eMPa[b]t?MPa校核條件[b]t?Nbt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

延長部分兼作法蘭固定式管板設(shè)計(jì)單位遼寧石油化工大學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算條件簡 圖殼程圓筒設(shè)計(jì)壓力 psMPa設(shè)計(jì)溫度 Ts°C平均金屬溫度ts。C裝配溫度 to°C材料名稱設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力［巧‘Mpa平均金屬溫度下彈性模量EsMpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)以smm/mm°C殼程圓筒內(nèi)徑Dimm殼程圓筒名義厚度8mm殼程圓筒有效厚度8“mm殼體法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量E：MPa殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積A=0.25兀D2 i mm2殼程圓筒金屬橫截面積As=^8s(Di+8s)mm2管箱圓筒設(shè)計(jì)壓力睨MPa設(shè)計(jì)溫度^°C材料名稱設(shè)計(jì)溫度下彈性模量EhMPa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)8hmm管箱圓筒有效厚度8hemm管箱法蘭設(shè)計(jì)溫度下彈性模量E”MPa換熱管材料名稱管子平均溫度tt°C設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)力［巧t =―T MPa設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力bts MPa設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量EttMPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量EfMPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)以tmm/mm°C管子外徑dmm管子壁厚8tmm注：

管子根數(shù)n換熱管中心距Smm換一根管子金屬橫截面積a-兀Q（d_Q）mm2換熱管長度Lmm管子有效長度（兩管板內(nèi)側(cè)間距）L1mm管束模數(shù)Kt=Etna/LDiMPa管子回轉(zhuǎn)半徑i-0.25遍2+(d-25)2 1 mm熱管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長度l cr mm系數(shù)CrF^2Et/bt比值lcr/i管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力（^<=虹） Q］=打氣）MPa管管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 (C＞、)g]-半1-lc^~Lri cr2L 2CJMPa r 材料名稱設(shè)計(jì)溫度tpOC管設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力［b］t r MPa設(shè)計(jì)溫度下彈性模量EpMPa管板腐蝕裕量C2 'mm管板輸入厚度5nmm管板計(jì)算厚度5mm隔板槽面積（包括拉桿和假管區(qū)面積）Admm2板管板強(qiáng)度削弱系數(shù)門管板剛度削弱系數(shù)口管子加強(qiáng)系數(shù)K2-1318D^Ena/EL5門 K=管板和管子連接型式管板和管子脹接（焊接）高度lmm脹接許用拉脫應(yīng)力物］MPa焊接許用拉脫應(yīng)力物］MPa

管箱法蘭材料名稱管箱法蘭厚度5"fmm法蘭外徑Dfmm基本法蘭力矩MN-mmm管程壓力操作工況下法蘭力MN-mmP法蘭寬度bf=(Df-D；)/2mm比值5“/D比值5”/D f i 系數(shù)C"(按5/D,5”D,查<<GB151-1999>>圖25)hifi系數(shù)①”(按5/D,5”D，查<<GB151-1999>>圖26)_，/ ?__L_￡■:" 1 旋轉(zhuǎn)剛度K" 1[2Efbf'D]i3+E&"]hMPaKf=12[D.+bf殼體法蘭材料名稱殼體法蘭厚度5fmm法蘭外徑dfmm法蘭寬度bf=(Df—D.)/2mm比值5/D比值5'/D f i 系數(shù)C',按5/D,5”D,查<<GB151-1999>>圖25 h~I~ — 系數(shù)a,按5JD.,57D.,查<<GB151-1999>>圖26旋轉(zhuǎn)剛度K'=—[2Efbff=12[Di+bf1苛|+EsW']MPa法蘭外徑與內(nèi)徑之比K=Di'D f i 殼體法蘭應(yīng)力系數(shù)Y（按K查<<GB150—1998>>表9-5）旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù)~里與K—Jf4Kt膨脹節(jié)總體軸向剛度PN/mm2(Q

管板第一彎矩系數(shù)(按K,K查<<GB151-1999>>圖27)m f 1 系系數(shù)w=%KK f系數(shù)(按KK查<<GB151—98>>圖29)G。tf 2換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比Q=EnaEA數(shù)ss換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 Q=E嚴(yán)(EsAs+KexL) 's氣"exL 管板第二彎矩系數(shù)(按K,Q或Q查<<GB151-1999>>圖28(a)或(b))m2系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Q四代替Q)m1=2kQG)計(jì)系數(shù)(按K,Q或Q林查圖30)G3法蘭力矩折減系數(shù)&=Kf/(Kf+G3)管板邊緣力矩變化系數(shù)△M=―1—&+K/K- f f 算法蘭力矩變化系數(shù)△m=△MK/K”管 f f f 管板開孔后面積A,=A-0.25nnd2mm2板參管板布管區(qū)面枳(三角形布管)A=0.866nS2+Ad(正方形布管)A1=nS2+A "mm2數(shù) 1 d 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑D=”4A/兀mm系數(shù)X=A/A系系數(shù)P=na/A1數(shù)系數(shù)Z=0.4+0.6X(1+Q)/X s 計(jì)系數(shù)(帶膨脹節(jié)時(shí)Qex代替Q)乙=0.4(1+p)+(0.6+Q)/X算管板布管區(qū)當(dāng)量直徑與殼體內(nèi)徑之比P=D/D 1 1 i 管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度k=K(1-p)

僅有殼程壓力P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Y=a,(t,-t0)-a"(ts-t0)當(dāng)量壓力組合P=PMPa有效壓力組合Pa=zsPs+^7eMPa基本法蘭力矩系數(shù)M一旦Jm 人兀D3Pia~ ~管板邊緣力矩系數(shù)M=Mm+(△M)M1管板邊緣剪力系數(shù)v=wM管板總彎矩系數(shù)m=mi+m2V1+V系數(shù)G1e僅用于m>0時(shí)G1=3m"K系數(shù)G1i當(dāng)m>0時(shí)，按K和m查圖31(a)實(shí)線當(dāng)m<0時(shí)，按K和m查圖31(b)系數(shù)G] m>0,g=maxG/G],),m<0,G=Ge'管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Qex1 1i?b=1(1+V)G'4Q+G1管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)T" 2 b=3m(1+V)r4K(Q+G)管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù)2T=11+Vp4Q+G2殼體法蘭力矩系數(shù)Mws=EM-(叫)M1計(jì)算值許用值計(jì)算值許用值管板徑向應(yīng)力b=。P-fD]'r ra叭8J1.5mr3[b]trMPa管板布管區(qū)周邊攵P-~'fD)2by氣拾J卜徑向應(yīng)力-kk2--1一一+廠(t2-m)m2m1.5[b]tr3卜]rMPa管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力T=匹~Dp日p80.5A]r1.5ZrMPa

殼體法蘭應(yīng)力b=—YMP人(當(dāng))2f 4 彌^ 0'f1.5[以r3[以rMPa換熱管軸向應(yīng)力b=RP——2~~2-Pt0c Q+— aL 2 」[b]t[打cr3[。]，[b] tcrMPa殼程圓筒軸向應(yīng)力b=A從1+v)pcA(Q+—2)aec3?[b]tcMPa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力q=孕dm[q]3[q]焊接[q]脹接MPa僅有管程壓力P]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Y=以（t-t）-以（t$-t）110?20當(dāng)量壓力組合 Pc=—Pt(1+0)MPa有效壓力組合Pa=—ZtPt+0YEtMPa操作情況下法蘭力矩系數(shù)和 4MM="Pp兀XD3P管板邊緣力矩系數(shù)M=M p 管板邊緣剪力系數(shù)V=wM管板總彎矩系數(shù)m=-1~―1+V系數(shù)—僅用于—>0時(shí)—=—.；'K 1^ 1e 系數(shù)—.h當(dāng)m>0時(shí)，按K和m查圖31（a）實(shí)線當(dāng)m<0時(shí)，按K和m查31（b）系數(shù)—1m>0,—=max—],—)；m<0,—=—管板徑向應(yīng)力系數(shù)帶膨脹節(jié)Q為Qex& 1(1+V)—=「4Q+— 2

管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù)S=2m(1+v)r4K(Q+G2)管板布管區(qū)周邊處剪切應(yīng)力系數(shù)丁~ 1 1+V1=p4Q+G2殼體法蘭力矩系數(shù) m=EM-mw^ p 1計(jì)算值許用值計(jì)算值許用值管板徑向應(yīng)力c=&p^f緝2r ra|LX\571.5mr3[b]trMPa管板布管區(qū)周邊處P入~'fDV-=苛,[:徑向應(yīng)力1-k+|2(也-m)m2m1.5m+mvm=121+v3[b]trMPa管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力Tp=￡▲ipD0.5[a]tr1.5[b]trMPa一一，一 兀~ .D殼體法蘭應(yīng)力b=—YMPX(~i)2f4 wsa5'f1.5[b]tr3[b]trMPa換熱管軸向應(yīng)力1「G—Qv ]bt=PPc—Q+G Pa1- 2 」[b]t[b]‘cr3[b]t[b]'crMPa殼程圓筒軸向應(yīng)力b= [P+ —)P]cAt(Q+G)aec3^[b]tcMPa換熱管與管板連接拉脫應(yīng)力q=比dln[q]3[q]焊接[q]脹接MPa計(jì)算結(jié)果 管板名義厚度5“ mm管板校核通過

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pMPa計(jì)算壓力pcMPa設(shè)計(jì)溫度t。C軸向外載荷FN外力矩MN.mm殼體材料名稱許用應(yīng)力［。］：MPa法蘭材料名稱許用應(yīng)力 f MPaMPa螺栓材料名稱許用應(yīng)力[。] bMPa[c]tMPa公稱直徑d~ B mm螺栓根徑d 1 mm數(shù)量n個(gè)墊片結(jié)構(gòu)尺寸mmDDDDD5bL外L內(nèi)hU5e材料類型ANm1y(MPa)壓緊面形狀bDb0W6.4mm b=b0b>6.4mm b=2.53寸b^Gb0W6.4mm Df(D+D)/2b0>6.4mm D,=D外-2bU U ■螺栓受力計(jì)算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WW=nbDy=Na操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷Wa GW=F+F=Np所需螺栓總截面積Ap pA=max(A,A)=mm2m實(shí)際使用螺栓總截面積Abm p aAb=nid1=mm2力矩計(jì)算操作MpFD=U.785D2p^NLD=La+U.50]mmMd=FdLdN.mmFg=FpNLg=U.5(Db-Dg)mmMg=FgLgN.mmFt=f-fdNLt=U.5(LA+§i+Lg)mmMt=_FtLtN.mm外壓：M=F(L-L)+F(L-L)：內(nèi)壓：M=M+M+M M=N.mm預(yù)緊MpW=) D GNTTG pL=GDGmmT pM=WLg=N.mma計(jì)算力矩M=Mp與Ma［b〃/［b］中大者 Mo=N.mm

螺栓間距校核實(shí)際間距￡=些=nmm最小間距r >Lmin= (查GB150-98表9-3)mm最大間距Z 'L=maxmm形狀常數(shù)確定h=、【D8= h/ho=K=Do/DI= 8J80=U iu由K查表9-5得T=Z=Y=U=整體法蘭查圖9-3和圖9-4F=V=e=Fh=松式法蘭查圖9-5和圖9-6 1 F=IV=e=F；h=查圖9-7由件。得f=L整體法蘭d1=抄8*L松式法蘭d1=抄8oL083昨甘=1甲=6fe+1y=v/TP=-8fe+1=X=y+門剪應(yīng)力校核計(jì)算值許用值結(jié)論預(yù)緊狀態(tài)WT= =1兀DlMPaT］廣o.