化工设计竞赛E0201强度校核结果

软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999

DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN

工程名：

PROJECT

设备位号：

ITEM

设备名称：

EQUIPMENT

图 号：

DWG NO。

设计单位：中北大学-太行之巅

DESIGNER

设 计 Designed by 校 核 Checked by 审 核 Verified by 批 准 Approved by 日期 Date 日期 Date 日期 Date 日期 Date

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固定管板换热器设计计算 壳 程 设计压力 ps 0.11 设计温度 ts 60 壳程圆筒内径Di 材料名称 试验压力 800 Q345R 0.1 MPa 设计压力 pt 计算单位 设 计 计 算 条 件 中北大学-太行之巅 管 程 0.11 140 800 Q345R 0.1 MPa C 设计温度 tt 管箱圆筒内径Di 材料名称 试验压力 C mm MPa mm MPa 简 图 计 算 内 容 壳程圆筒校核计算 前端管箱圆筒校核计算 前端管箱封头(平盖)校核计算 后端管箱圆筒校核计算 后端管箱封头(平盖)校核计算 管箱法兰校核计算 开孔补强设计计算 管板校核计算

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

前端管箱筒体计算 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 0.11 设计温度 t 140.00 内径 Di 800.00 材料 Q345R ( 板材 ) 试验温度许用应力  1.00 t设计温度许用应力  1.00 试验温度下屈服点 ReL 345.00 负偏差 C1 0.30 腐蚀裕量 C2 2.00 焊接接头系数  0.85 MPa  C mm MPa MPa MPa mm mm 计算单位 中北大学-太行之巅 GB/T 150.3-2011 筒体简图 厚度及重量计算 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 pcDi  = 2[]tP = 0.27 cmm mm mm Kg e =n - C1- C2= 7.70 n = 10.00 399.50 压力试验时应力校核 液压试验 pT = 1.25p []t = 0.1000 (或由用户输入) []MPa MPa T 0.90 ReL = 310.50 T = pT.(Die) = 6.17 MPa 2e. T T 合格 压力及应力计算 2e[]t [pw]= (Die)= 3.06303 最大允许工作压力 设计温度下计算应力  校核条件 结论

tMPa MPa MPa pc(Die)  = = 5.77 2et 160.65  ≥ 合格 tt

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前端管箱封头计算 计算单位 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 0.11 MPa 设计温度 t 140.00  C 内径 Di 800.00 mm 曲面深度 hi 200.00 mm 材料 Q345R (板材) t设计温度许用应力  1.00 MPa 试验温度许用应力  1.00 MPa 负偏差 C1 0.30 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数  0.85 压力试验时应力校核 压力试验类型 试验压力值 液压试验 pT = 1.25p[][]t 中北大学-太行之巅 GB/T 150.3-2011 椭圆封头简图 = 0.1000 (或由用户输入) MPa MPa MPa 压力试验允许通过的应力t T 0.90 ReL = 310.50 T = pT.(KDi0.5eh)= 6.14 试验压力下封头的应力 2eh.校核条件 校核结果 T T 合格 厚度及重量计算 形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量 21Di K = 2= 1.000062hiKpcDi h = 2[]t0.5p = 0.27 cmm mm mm mm Kg eh =nh - C1- C2= 7.70 min = 3.00 nh = 10.00 满足最小厚度要求 59.26 压 力 计 算 最大允许工作压力 结论

2[]teh [pw]== 3.07770 KDi0.5eh 合格 MPa

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后端管箱筒体计算 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 0.11 设计温度 t 140.00 内径 Di 800.00 材料 Q345R ( 板材 ) 试验温度许用应力  1.00 t设计温度许用应力  1.00 试验温度下屈服点 ReL 345.00 负偏差 C1 0.30 腐蚀裕量 C2 2.00 焊接接头系数  0.85 MPa  C mm MPa MPa MPa mm mm 计算单位 中北大学-太行之巅 GB/T 150.3-2011 筒体简图 厚度及重量计算 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 pcDi  = 2[]tP = 0.27 cmm mm mm Kg e =n - C1- C2= 7.70 n = 10.00 399.50 压力试验时应力校核 液压试验 pT = 1.25p []t = 0.1000 (或由用户输入) []MPa MPa T 0.90 ReL = 310.50 T = pT.(Die) = 6.17 MPa 2e. T T 合格 压力及应力计算 2e[]t [pw]= (Die)= 3.06303 最大允许工作压力 设计温度下计算应力  校核条件 结论

tMPa MPa MPa pc(Die)  = = 5.77 2et 160.65  ≥ 合格 tt

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后端管箱封头计算 计算单位 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 0.21 MPa 设计温度 t 140.00  C 内径 Di 800.00 mm 曲面深度 hi 200.00 mm 材料 Q345R (板材) t设计温度许用应力  1.00 MPa 试验温度许用应力  1.00 MPa 负偏差 C1 0.30 mm 腐蚀裕量 C2 2.00 mm 焊接接头系数  0.85 压力试验时应力校核 压力试验类型 试验压力值 液压试验 pT = 1.25p[][]t 中北大学-太行之巅 GB/T 150.3-2011 椭圆封头简图 = 0.1000 (或由用户输入) MPa MPa MPa 压力试验允许通过的应力t T 0.90 ReL = 310.50 T = pT.(KDi0.5eh)= 6.14 试验压力下封头的应力 2eh.校核条件 校核结果 T T 合格 厚度及重量计算 形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量 21Di K = 2= 1.000062hiKpcDi h = 2[]t0.5p = 0.52 cmm mm mm mm Kg eh =nh - C1- C2= 7.70 min = 3.00 nh = 10.00 满足最小厚度要求 59.26 压 力 计 算 最大允许工作压力 结论

2[]teh [pw]== 3.07770 KDi0.5eh 合格 MPa

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内压圆筒校核 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 0.11 设计温度 t 60.00 内径 Di 800.00 材料 Q345R ( 板材 ) 试验温度许用应力  1.00 t设计温度许用应力  1.00 试验温度下屈服点 ReL 345.00 负偏差 C1 0.30 腐蚀裕量 C2 2.00 焊接接头系数  0.85 MPa  C mm MPa MPa MPa mm mm 计算单位 中北大学-太行之巅 GB/T 150.3-2011 筒体简图 厚度及重量计算 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 pcDi  = 2[]tP = 0.27 cmm mm mm Kg e =n - C1- C2= 7.70 n = 10.00 399.50 压力试验时应力校核 液压试验 pT = 1.25p []t = 0.1000 (或由用户输入) []MPa MPa T 0.90 ReL = 310.50 T = pT.(Die) = 6.17 MPa 2e. T T 合格 压力及应力计算 2e[]t [pw]= (Die)= 3.06303 最大允许工作压力 设计温度下计算应力  校核条件 结论

tMPa MPa MPa pc(Die)  = = 5.77 2et 160.65  ≥ 合格 tt

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开孔补强计算 计算单位 接 管: S1, φ200×10 设 计 条 件 0.21 计算压力 pc MPa 设计温度 壳体型式 壳体材料 名称及类型 60 ℃ 圆形筒体 Q345R 板材 壳体开孔处焊接接头系数φ 0.85 壳体内直径 Di 壳体开孔处名义厚度δn 壳体厚度负偏差 C1 壳体腐蚀裕量 C2 壳体材料许用应力[σ] t中北大学-太行之巅 计算方法: GB/T 150.3-2011等面积补强法，单孔 简 图 800 10 0.3 2 1 mm mm mm mm MPa 接管轴线与筒体表面法线的夹角(°) 0 凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°) 100 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差 C1t 100 0.85 2 0.3 mm mm mm mm mm 接管连接型式 接管材料 名称及类型 插入式接管 Q345R 板材 补强圈材料名称 补强圈外径 补强圈厚度 补强圈厚度负偏差 C1r mm mm mm MPa mm mm mm mm mm mm 222tt 接管材料许用应力[σ] 1 MPa 补强圈许用应力[σ] 开 孔 补 强 计 算 184.6 1 非圆形开孔长直径 mm 开孔长径与短径之比 壳体计算厚度δ 0.5232 mm mm mm 2接管计算厚度δt 0.1177 补强圈强度削弱系数 frr 0 184.6 开孔补强计算直径 d 接管有效外伸长度 h1 42.965 接管材料强度削弱系数 fr 1 369.2 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 42.965 1325 41 开孔削弱所需的补强面积A 97 mm 壳体多余金属面积 A1 21141 接管多余金属面积 A2 mm 补强区内的焊缝面积 A3 2 A1+A2+A3= 2507 mm，大于A，不需另加补强。 2 补强圈面积 A4 mm A-(A1+A2+A3) 结论: 合格

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

开孔补强计算 计算单位 接 管: S2, φ200×10 设 计 条 件 0.21 计算压力 pc MPa 设计温度 壳体型式 壳体材料 名称及类型 60 ℃ 圆形筒体 Q345R 板材 壳体开孔处焊接接头系数φ 0.85 壳体内直径 Di 壳体开孔处名义厚度δn 壳体厚度负偏差 C1 壳体腐蚀裕量 C2 壳体材料许用应力[σ] t中北大学-太行之巅 计算方法: GB/T 150.3-2011等面积补强法，单孔 简 图 800 10 0.3 2 1 mm mm mm mm MPa 接管轴线与筒体表面法线的夹角(°) 0 凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°) 100 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差 C1t 100 1 2 0.3 mm mm mm mm mm 接管连接型式 接管材料 名称及类型 插入式接管 Q345R 板材 补强圈材料名称 补强圈外径 补强圈厚度 补强圈厚度负偏差 C1r mm mm mm MPa mm mm mm mm mm mm 222tt 接管材料许用应力[σ] 1 MPa 补强圈许用应力[σ] 开 孔 补 强 计 算 184.6 1 非圆形开孔长直径 mm 开孔长径与短径之比 壳体计算厚度δ 0.5232 mm mm mm 2接管计算厚度δt 0.1001 补强圈强度削弱系数 frr 0 184.6 开孔补强计算直径 d 接管有效外伸长度 h1 42.965 接管材料强度削弱系数 fr 1 369.2 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 42.965 1325 41 开孔削弱所需的补强面积A 97 mm 壳体多余金属面积 A1 21143 接管多余金属面积 A2 mm 补强区内的焊缝面积 A3 2 A1+A2+A3= 2509 mm，大于A，不需另加补强。 2 补强圈面积 A4 mm A-(A1+A2+A3) 结论: 合格

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开孔补强计算 计算单位 接 管: T1, φ80×4.5 设 计 条 件 0.21 计算压力 pc MPa 设计温度 壳体型式 壳体材料 名称及类型 140 ℃ 圆形筒体 Q345R 板材 壳体开孔处焊接接头系数φ 0.85 壳体内直径 Di 壳体开孔处名义厚度δn 壳体厚度负偏差 C1 壳体腐蚀裕量 C2 壳体材料许用应力[σ] t中北大学-太行之巅 计算方法: GB/T 150.3-2011等面积补强法，单孔 简 图 800 10 0.3 2 1 mm mm mm mm MPa 接管轴线与筒体表面法线的夹角(°) 0 凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°) 100 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差 C1t 100 1 2 0.3 mm mm mm mm mm 接管连接型式 接管材料 名称及类型 插入式接管 Q345R 板材 补强圈材料名称 补强圈外径 补强圈厚度 补强圈厚度负偏差 C1r mm mm mm MPa mm mm mm mm mm mm 222tt 接管材料许用应力[σ] 1 MPa 补强圈许用应力[σ] 开 孔 补 强 计 算 75.6 1 非圆形开孔长直径 mm 开孔长径与短径之比 壳体计算厚度δ 0.5232 mm mm mm 2接管计算厚度δt 0.0395 补强圈强度削弱系数 frr 0 75.6 开孔补强计算直径 d 接管有效外伸长度 h1 18.445 接管材料强度削弱系数 fr 1 151.2 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 18.445 543 16 开孔削弱所需的补强面积A 40 mm 壳体多余金属面积 A1 287 接管多余金属面积 A2 mm 补强区内的焊缝面积 A3 2 A1+A2+A3= 6 mm，大于A，不需另加补强。 2 补强圈面积 A4 mm A-(A1+A2+A3) 结论: 合格

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

开孔补强计算 计算单位 接 管: T2, φ80×4.5 设 计 条 件 0.21 计算压力 pc MPa 设计温度 壳体型式 壳体材料 名称及类型 140 ℃ 圆形筒体 Q345R 板材 壳体开孔处焊接接头系数φ 0.85 壳体内直径 Di 壳体开孔处名义厚度δn 壳体厚度负偏差 C1 壳体腐蚀裕量 C2 壳体材料许用应力[σ] t中北大学-太行之巅 计算方法: GB/T 150.3-2011等面积补强法，单孔 简 图 800 10 0.3 2 1 mm mm mm mm MPa 接管轴线与筒体表面法线的夹角(°) 0 凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°) 100 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差 C1t 100 1 2 0.3 mm mm mm mm mm 接管连接型式 接管材料 名称及类型 插入式接管 Q345R 板材 补强圈材料名称 补强圈外径 补强圈厚度 补强圈厚度负偏差 C1r mm mm mm MPa mm mm mm mm mm mm 222tt 接管材料许用应力[σ] 1 MPa 补强圈许用应力[σ] 开 孔 补 强 计 算 75.6 1 非圆形开孔长直径 mm 开孔长径与短径之比 壳体计算厚度δ 0.5232 mm mm mm 2接管计算厚度δt 0.0395 补强圈强度削弱系数 frr 0 75.6 开孔补强计算直径 d 接管有效外伸长度 h1 18.445 接管材料强度削弱系数 fr 1 151.2 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 18.445 543 16 开孔削弱所需的补强面积A 40 mm 壳体多余金属面积 A1 287 接管多余金属面积 A2 mm 补强区内的焊缝面积 A3 2 A1+A2+A3= 6 mm，大于A，不需另加补强。 2 补强圈面积 A4 mm A-(A1+A2+A3) 结论: 合格

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腐蚀后带法兰固定式管板计算 设计压力 ps 设计温度 Ts 平均金属温度 ts 装配温度 t0 材料名称 壳 设计温度下许用应力[]t 设计单位 0.11 60 36.5 20 Q345R 1 2.002e+05 1.102e-05 MPa MPa mm/mmC  中北大学-太行之巅 简 图 MPa 设 计 计 算 条 件 C C C 程 平均金属温度下弹性模量 Es 圆 平均金属温度下热膨胀系数s 筒 壳程圆筒内径 Di 800 10 7.7 mm mm mm MPa mm2 2壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)s 壳 程 圆 筒 有效厚 度se 壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef 壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25  Di 壳程圆筒金属横截面积 As=s ( Di+s ) 设计压力pt 管 材料名称: Q345R 箱 设计温度下弹性模量 Eh 设计温度Tt 2'1.946e+05 5.027e+05 1.954e+04 0.11 140 1.946e+05 10 7.7 1.946e+05 87 137 163.8 1.866e+05 1.9e+05 1.676e-05 19 2 754 mm MPa C MPa mm mm MPa 圆 管箱圆筒名义厚度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)h 筒 管箱圆筒有效厚度he 管箱法兰设计温度下弹性模量 Ef 材料名称: S31608 t\"管子平均温度 tt C 设计温度下管子材料许用应力t 设计温度下管子材料屈服应力s 换 设计温度下管子材料弹性模量 Et 热 平均金属温度下管子材料弹性模量 Et 管 平均金属温度下管子材料热膨胀系数t 管子外径 d 管子壁厚t 管子根数 n ttMPa MPa MPa MPa mm/mmC mm mm 注：

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换热管中心距 S 一根管子金属横截面积at(dt) 换热管长度 L 管子有效长度(两管板内侧间距) L 管子回转半径 i0.25d2(d2t)2 换 管子受压失稳当量长度lcr 热 管 系数Cr =比值 lcri t2Ett/ReL 25 106.8 2000 1924 6.052 3000 150 495.7 2mm mm mm mm Mm mm MPa 2Ettl管子稳定许用压应力 (Crcr) cr i1.5(lcri)2管子稳定许用压应力 (Cr材料名称: Q345R 设计温度下许用应力r ttlcr) []tcrReL1lcri i1.52Cr4.996 MPa 设计温度 tp 140 174.6 1.946e+05 4 38 27.7 1000 0.4 0.4 胀接，开槽 35 4 C MPa MPa mm mm mm mm mm MPa mm mm Nmm Nmm mm Nmm 1/mm 2设计温度下弹性模量Ep 管板腐蚀裕量 C2 管 板 管板输入厚度n 管板计算厚度  管板分程处面积 Ad 管板强度削弱系数  管板刚度削弱系数  管板和管子连接型式 管板和管子胀接(焊接)高度l 管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 [q] 材料名称: Q345R 法兰外径Do 管 基本法兰力矩 Mm 箱 管程压力操作工况下法兰力Mp 法 法兰宽度 bf(DfDi)/2 兰 3管箱圆筒抗弯刚度DEhhe(管箱圆筒材料波桑比h=0.3) h212(1h)2管箱圆筒常数Kh43(1h)法兰厚度 f \"71 975 1.767e+07 1.115e+07 87.5 8.136e+06 0.02316 Rhe

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材料名称: Q345R 法兰外径与内径之比 KDfDi 壳体法兰应力系数Y (按K查<>表7-9) 壳程圆筒抗弯刚度DsEse3(壳程圆筒材料波桑比=0.3) h12(1s2)法兰厚度 f '27.7 1.219 9.927 8.369e+06 0.02316 Q345 1.946e+05 105.7 1.295e+04 77.5 41.36 59.43 非金属软垫 8800 3 3.884e+04 10 mm Nmm 1/mm 壳程圆筒常数Ks43(1s2) 材料名称 螺 螺栓材料弹性模量 Eb 螺栓长度lb 栓 螺栓总横截面积Ab Re MPa mm mm mm mm mm MPa mm mm N/mm mm mm 2222螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD 螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG 螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST 材料名称 垫 垫片材料回弹模量 EG 垫片厚度δG 片 垫片有效受压面积AG 膨胀节总体轴向刚度 Kex 换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 QEtna EsAs3.912 7.952e+05 1.953e+05 4.091e+05 换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 QexEtna(EsAsKexL) EsAsKexL 2 管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 nd计管板布管区面积 (三角形布管) At0.866nS2Ad 算 (正方形布管) AtnS2Ad 系 管板布管区当量直径 Dt4At/ 数 管板开孔抗弯刚度DEp312(1)2p721.7 3.788e+08 8.122 38.88 0.4775 0.4123 mm Nmm N/mm 3 (管板材料波桑比p=0.3) 管子加强系数 K21.32DtEtna/EtpL , K = 管束弹性基础系数N2Etna LAt系数 Al/A 系数 na/Al 系数 s12t1LsL2t(2sQ(1t2)Qex) -3.808e+05 1.666e+06 系数 t12t(1)QexLs L

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵 Mh 5.656e-06 -0.0001022 0 0 0 0 0 0 Hh -0.0001022 0.005534 0 0 0 0 0 0 Ms 0 0 1.104e-05 -2.986e-05 -5.886e-06 0 0 0 Hs 0 0 -2.986e-05 0.006314 -8.152e-05 -0.0003763 0 7.785e-05 MR 0 0 -5.886e-06 -8.152e-05 1.685e-05 -0 -1.125e-05 -0.0004342 H’ 0 0 0 -0.0003763 -0 0.000486 0 0 0 3.495e-07 1.241e-05 5.886e-06 8.152e-05 -5.886e-06 换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵 换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项 tMt 0 0 0 0 -1.125e-05 0 1.213e-05 0.000433 0 tVt 0 0 0 7.785e-05 -0.0004342 0 0.000433 125.7 0 Mf 3.495e-07 1.241e-05 5.886e-06 8.152e-05 -5.886e-06 0 0 0 ps 0 0 0 0.0111 0.0008698 0 -0.00055 -514.5 ps +热 0 0 0 0.0111 0.0008698 0 -0.00055 -513.6 pt 0 0.008837 0 -0.001394 -0.0008698 0 0.00055 -2250 8.652e-05 pt +热 0 0.008837 0 -0.001394 -0.0008698 0 0.00055 -2249 8.652e-05 ps 28.31 0.9363 70.6 3.78 -71.19 2.926 6.278 -4.094 -184.5 Mh Hh Ms Hs MR H’ tMt tVt Mf 6.31e-06 0 0 换热器各部件边沿内力 ps +热 pt pt +热 28.27 131.7 131.7 0.9351 70.63 3.781 -70.88 2.927 6.301 -4.087 -184.3 5.32 -109.7 -3.116 -766.3 -2.412 2.165 -17.91 -576.3 5.319 -109.6 -3.115 -766 -2.412 2.1 -17.9 -576 pt+ ps 160 6.257 -39.08 0.61 -837.5 0.5142 8.443 -22 -760.8 pt+ ps +热 160 6.255 -39.04 0.665 -837.2 0.5149 8.466 -21.99 -760.5

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

预紧法兰力矩 ps 7031 ps+热 7031 pt 5013 pt+热 5013 pspt 5198 ps+pt+热 5198 预紧工况换热器各部件边沿内力 ps -1079 -35.68 -1277 -36.28 4818 -28.09 4468 0.001275 7031 ps热 -1079 -35.68 -1277 -36.28 4818 -28.09 4468 0.001275 7031 pt -769.3 -25.44 -910.7 -25.87 3436 -20.03 3186 0.000909 5013 pt+热 -769.2 -25.44 -910.7 -25.87 3435 -20.03 3186 0.00090 5013 pspt -797.6 -26.38 -944.3 -26.82 3562 -20.77 3303 0.0009424 5198 ps+pt+热 -797.6 -26.38 -944.2 -26.82 3562 -20.77 3303 0.0009424 5198 Mh Hh Ms Hs MR H' tMt tVt Mf 预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力 ps -1051 -34.75 -1207 -32.5 4747 -25.17 4475 -4.093 6847 ps热 -1051 -34.75 -1207 -32.5 4748 -25.17 4475 -4.085 6847 pt -637.6 -20.12 -1020 -28.99 2669 -22.44 3188 -17.9 4437 pt+热 -637.6 -20.12 -1020 -28.98 2669 -22.44 3188 -17.9 4437 pspt -637.6 -20.12 -983.3 -26.16 2725 -20.25 3312 -22 4437 ps+pt+热 -637.6 -20.12 -983.3 -26.16 2725 -20.25 3312 -21.99 4437 Mh Hh Ms Hs MR H' tMt tVt Mf

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

换热器各部件最大应力(MPa) 管板径向应力 许用值 管板剪切应力 许用值 壳体法兰应力 许用值 中部换热管应力 许用值 压许用值 周边换热管应力 许用值 压许用值 换热管拉脱应力 许用值 壳体轴向应力 许用值 壳体端部总应力 许用值 管箱轴向应力 许用值 管箱端部总应力 许用值 管板名义厚度nps 99.53 261.9 5.067 87.3 -17.99 261.9 14.1 137 4.996 14.1 137 4.996 0.7209 4 0.0001825 160.7 122.1 261.9 0 1 28.02 283.5 ps热 99.53 523.8 5.067 261.9 -17.99 523.8 14.1 137 5.996 14.1 411 5.996 0.7208 4 0.001118 482 122.1 523.8 0 567 28.02 567 pt 73.75 261.9 3.739 87.3 -14.06 261.9 12.31 137 4.996 12.31 137 4.996 0.6295 4 0.0001436 160.7 103.3 261.9 2.857 1 18.47 283.5 结论 pt+热 73.74 523.8 3.738 261.9 -14.06 523.8 12.31 137 5.996 12.31 411 5.996 0.6294 4 0.001079 482 103.3 523.8 2.857 567 18.47 567 pspt 77.1 261.9 3.928 87.3 -14.92 261.9 13.71 137 4.996 13.71 137 4.996 0.7011 4 0.00017 160.7 99.51 261.9 2.857 1 18.47 283.5 ps+pt+热 77.1 523.8 3.928 261.9 -14.91 523.8 13.71 137 5.996 13.71 411 5.996 0.701 4 0.0011 482 99.5 523.8 2.857 567 18.47 567 38 mm 管板应力满足要求 mm 管板与换热管连接拉脱应力满足要求 管板与换热管形式: 胀接，开槽 焊或胀接高度l=35 换热管 壳程圆筒 壳程圆筒端部 管箱圆筒 管箱圆筒端部 壳体法兰

中部换热管应力满足要求 周边换热管应力满足要求 壳程圆筒轴向应力满足要求 壳程圆筒端部应力满足要求 管箱圆筒轴向应力满足要求 管箱圆筒端部应力满足要求 壳程法兰应力满足要求

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

管板径向弯曲应力(MPa)分布表 半径(mm) 0.01 11.41 22.8 34.2 45.59 56.99 68.38 79.78 91.17 102.6 114 125.4 136.8 148.1 159.5 170.9 182.3 193.7 205.1 216.5 221.2 225.9 230.6 235.4 240.1 244.8 249.5 254.2 258.9 263.6 268.3 273 277.7 ps -0.3091 -0.3553 -0.4935 -0.7224 -1.04 -1.44 -1.918 -2.46 -3.05 -3.6 -4.268 -4.821 -5.266 -5.533 -5.54 -5.186 -4.36 -2.935 -0.7775 2.251 3.787 5.505 7.41 9.511 11.81 14.32 17.04 19.97 23.12 26.47 30.03 33.78 37.72 ps热 -0.309 -0.3552 -0.4934 -0.7223 -1.039 -1.44 -1.917 -2.459 -3.049 -3.663 -4.268 -4.821 -5.266 -5.533 -5.54 -5.186 -4.36 -2.936 -0.7782 2.25 3.786 5.503 7.408 9.509 11.81 14.32 17.04 19.97 23.11 26.47 30.02 33.78 37.72 pt -0.466 -0.5031 -0.6138 -0.7963 -1.048 -1.362 -1.732 -2.146 -2.586 -3.031 -3.45 -3.806 -4.049 -4.123 -3.957 -3.471 -2.575 -1.174 0.8356 3.552 4.902 6.394 8.034 9.824 11.77 13.87 16.12 18.53 21.1 23.81 26.66 29. 32.73 pt+热 -0.4658 -0.503 -0.6136 -0.7962 -1.047 -1.362 -1.732 -2.145 -2.586 -3.031 -3.45 -3.805 -4.049 -4.123 -3.956 -3.471 -2.576 -1.174 0.8349 3.551 4.901 6.393 8.032 9.822 11.77 13.87 16.12 18.53 21.09 23.8 26.65 29.63 32.73 pspt -0.5398 -0.5793 -0.697 -0.11 -1.158 -1.491 -1.882 -2.318 -2.78 -3.244 -3.677 -4.037 -4.274 -4.324 -4.112 -3.554 -2.555 -1.011 1.183 4.131 5.592 7.203 8.97 10.9 12.98 15.24 17.65 20.23 22.96 25.85 28.88 32.05 35.33 ps+pt+热 -0.5396 -0.5791 -0.6969 -0.09 -1.158 -1.491 -1.882 -2.318 -2.78 -3.243 -3.676 -4.037 -4.274 -4.323 -4.112 -3.554 -2.555 -1.011 1.183 4.13 5.591 7.202 8.968 10. 12.98 15.23 17.65 20.23 22.96 25.85 28.88 32.04 35.32

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

管板径向弯曲应力(MPa)分布表续 半径(mm) 282.4 287.2 291.9 296.6 301.3 306 310.7 315.4 320.1 324.8 329.5 334.2 338.9 343.7 348.4 354.6 360.9 360.9 370.7 380.4 390.2 400 半径(mm) <360.9 360.9 370.7 380.4 390.2

ps 41.83 46.08 50.47 54.95 59.5 .07 68.61 73.09 77.42 81.56 85.42 88.91 91.96 94.45 96.27 97.46 96.96 38.79 38.2 37.74 37.38 37.12 ps热 41.82 46.08 50.47 54.95 59.49 .06 68.61 73.08 77.42 81.56 85.41 88.91 91.95 94.44 96.27 97.46 96.96 38.79 38.2 37.74 37.38 37.12 pt 35.93 39.2 42.54 45.9 49.26 52.58 55.83 58.94 61.87 .56 66.95 68.95 70.51 71.52 71.9 71.26 69.09 27.63 25.95 24.26 22.57 20.87 pt+热 35.92 39.2 42.53 45.9 49.26 52.58 55.82 58.93 61.86 .55 66.94 68.95 70.5 71.52 71.9 71.26 69.08 27.63 25.95 24.26 22.57 20.87 pspt 38.71 42.17 45.68 49.21 52.73 56.2 59.56 62.78 65.79 68.52 70.92 72.9 74.37 75.25 75.44 74.44 71.76 28.71 26.73 24.84 23.03 21.31 ps+pt+热 38.7 42.16 45.67 49.21 52.72 56.19 59.56 62.77 65.78 68.52 70.91 72. 74.37 75.25 75.43 74.43 71.76 28.7 26.73 24.84 23.03 21.31 管板径向膜应力(MPa)分布表 ps -2.069 -0.8277 -0.8503 -0.8713 -0.06 ps热 -2.069 -0.8277 -0.8503 -0.8712 -0.06 pt -1.845 -0.7381 -0.7583 -0.777 -0.7942 pt+热 -1.845 -0.7381 -0.7583 -0.7769 -0.7942 pspt -1.665 -0.6661 -0.6843 -0.7012 -0.7167 ps+pt+热 -1.665 -0.6661 -0.6843 -0.7011 -0.7167

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

换热管束轴向应力(MPa)分布表 半径(mm) 0.01 11.41 22.8 34.2 45.59 56.99 68.38 79.78 91.17 102.6 114 125.4 136.8 148.1 159.5 170.9 182.3 193.7 205.1 216.5 221.2 225.9 230.6 235.4 240.1 244.8 249.5 254.2 258.9 263.6 268.3 273 277.7 ps 0.7149 0.7138 0.7103 0.7031 0.6907 0.6703 0.639 0.5929 0.5278 0.4392 0.3222 0.1724 -0.01461 -0.2419 -0.5111 -0.8219 -1.171 -1.55 -1.947 -2.344 -2.502 -2.653 -2.795 -2.926 -3.041 -3.139 -3.215 -3.265 -3.285 -3.272 -3.219 -3.122 -2.976 ps热 0.7148 0.7138 0.7102 0.7031 0.6907 0.6703 0.639 0.5929 0.5278 0.4392 0.3223 0.1724 -0.01455 -0.2418 -0.5111 -0.8218 -1.171 -1.55 -1.947 -2.344 -2.502 -2.653 -2.795 -2.926 -3.041 -3.139 -3.215 -3.265 -3.285 -3.272 -3.219 -3.122 -2.976 pt -0.01687 -0.01845 -0.02347 -0.03281 -0.047 -0.0707 -0.1037 -0.1497 -0.2121 -0.2942 -0.3993 -0.5308 -0.6912 -0.8821 -1.104 -1.354 -1.63 -1.921 -2.218 -2.501 -2.61 -2.71 -2.8 -2.878 -2.941 -2.987 -3.011 -3.012 -2.985 -2.927 -2.835 -2.703 -2.529 pt+热 -0.0169 -0.01848 -0.0235 -0.03284 -0.04792 -0.07072 -0.1037 -0.1497 -0.2121 -0.2941 -0.3993 -0.5308 -0.6911 -0.882 -1.104 -1.354 -1.629 -1.921 -2.217 -2.501 -2.609 -2.71 -2.8 -2.878 -2.941 -2.986 -3.011 -3.012 -2.985 -2.927 -2.835 -2.703 -2.529 pspt 0.2731 0.2713 0.2655 0.2548 0.2377 0.2122 0.1755 0.1246 0.05625 -0.03328 -0.1475 -0.27 -0.4624 -0.6673 -0.9044 -1.171 -1.463 -1.771 -2.082 -2.377 -2.488 -2.591 -2.682 -2.76 -2.821 -2.862 -2.881 -2.874 -2.837 -2.766 -2.657 -2.507 -2.309 ps+pt+热 0.2731 0.2712 0.2654 0.2548 0.2377 0.2121 0.1755 0.1246 0.05625 -0.03327 -0.1475 -0.26 -0.4623 -0.6672 -0.9043 -1.171 -1.463 -1.771 -2.082 -2.377 -2.488 -2.591 -2.682 -2.76 -2.821 -2.862 -2.881 -2.874 -2.837 -2.766 -2.657 -2.507 -2.309

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换热管束轴向应力(MPa)分布表续 半径(mm) 282.4 287.2 291.9 296.6 301.3 306 310.7 315.4 320.1 324.8 329.5 334.2 338.9 343.7 348.4 354.6 360.9

ps -2.775 -2.514 -2.185 -1.784 -1.303 -0.7375 -0.07972 0.6763 1.537 2.508 3.595 4.803 6.137 7.601 9.199 11.53 14.1 ps热 -2.775 -2.514 -2.185 -1.784 -1.304 -0.7379 -0.08016 0.6758 1.536 2.507 3.594 4.802 6.136 7.6 9.198 11.53 14.1 pt -2.307 -2.033 -1.703 -1.312 -0.8545 -0.3268 0.276 0.9584 1.725 2.579 3.525 4.565 5.702 6.939 8.277 10.21 12.31 pt+热 -2.307 -2.033 -1.703 -1.312 -0.8548 -0.3272 0.2756 0.9579 1.724 2.578 3.524 4.5 5.701 6.938 8.275 10.21 12.31 pspt -2.061 -1.757 -1.392 -0.9618 -0.4608 0.1156 0.7722 1.514 2.344 3.268 4.29 5.411 6.635 7.9 9.398 11.46 13.71 ps+pt+热 -2.061 -1.757 -1.392 -0.962 -0.4611 0.1152 0.7718 1.513 2.344 3.268 4.2 5.41 6.634 7.963 9.397 11.46 13.71

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直管换热管内压计算 计算条件 计算压力 Pc 0.11 设计温度 t 140.00 外径 Do 19.00 材料 S31608 ( 管材 ) 试验温度许用应力  137.00 t设计温度许用应力  137.00 负偏差 C1 0.00 腐蚀裕量 C2 0.00 焊接接头系数  1.00 PcDo  = 2[]tP = 0.01 c计算单位 MPa  C mm MPa MPa mm mm 中北大学-太行之巅 换热管简图 厚度及重量计算 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量 mm mm mm Kg 压力及应力计算 最大允许工作压力 设计温度下计算应力  校核条件 结论 t e =n - C1- C2= 2.00 n = 2.00 1.68 2e[]t [Pw]= Doe= 32.23529 MPa MPa MPa  = ttPc(Doe)= 0.47 2et 137.00  ≥ 直管换热管内压计算合格

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

直管换热管外压计算 计算条件 计算压力 Pc 设计温度 t 外径 D0 材料名称 试验温度许用应力  设计温度许用应力  负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  计算厚度 有效厚度 名义厚度 外压计算长度 L 外径 Do t计算单位 MPa  C mm MPa MPa mm mm 厚度及重量计算 中北大学-太行之巅 换热管简图 -0.11 140.00 19.00 137.00 137.00 0.00 0.00 1.00  = 0.11 S31608 (管材) mm mm mm mm mm e =n - C1- C2= 2.00 n = 2.00 L= 2000.00 Do= 19.00 105.26 9.50 L/Do Do/e A 值 B 值 重量 A= 0.01325 B= 123.79 1.68 压力计算 当Do/e20时， [p]BDo/eMPa kg = 21.58172 MPa 许用外压力 当Do/e20时， 2o2.251[p]min{(0.0625)B,(1)}= Do/eDo/eDo/e结论

换热管外压计算合格

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直管换热管壳程压力试验外压计算 计算条件 计算压力 Pc 设计温度 t 外径 D0 材料名称 试验温度许用应力  设计温度许用应力  负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  计算厚度 有效厚度 名义厚度 外压计算长度 L 外径 Do t计算单位 MPa  C mm MPa MPa mm mm 厚度及重量计算 中北大学-太行之巅 换热管简图 -0.10 20.00 19.00 137.00 137.00 0.00 0.00 1.00  = 0.10 S31608 (管材) mm mm mm mm mm e =n - C1- C2= 2.00 n = 2.00 L= 2000.00 Do= 19.00 105.26 9.50 L/Do Do/e A 值 B 值 重量 A= 0.01325 B= 132.23 1.68 压力计算 当Do/e20时， [p]BDo/eMPa kg = 23.05271 MPa 许用外压力 当Do/e20时， 2o2.251[p]min{(0.0625)B,(1)}= Do/eDo/eDo/e结论

换热管壳程压力试验外压计算合格

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腐蚀前带法兰固定式管板计算 设计压力 ps 设计温度 Ts 平均金属温度 ts 装配温度 t0 材料名称 壳 设计温度下许用应力[]t 设计单位 0.11 60 36.5 20 Q345R 1 2.002e+05 1.102e-05 MPa MPa mm/mmC  中北大学-太行之巅 简 图 MPa 设 计 计 算 条 件 C C C 程 平均金属温度下弹性模量 Es 圆 平均金属温度下热膨胀系数s 筒 壳程圆筒内径 Di 800 10 9.7 mm mm mm MPa mm2 2壳 程 圆 筒 名义厚 度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)s 壳 程 圆 筒 有效厚 度se 壳体法兰设计温度下弹性模量 Ef 壳程圆筒内直径横截面积 A=0.25  Di 壳程圆筒金属横截面积 As=s ( Di+s ) 设计压力pt 管 材料名称: Q345R 箱 设计温度下弹性模量 Eh 设计温度Tt 2'1.946e+05 5.027e+05 2.467e+04 0.11 140 1.946e+05 10 9.7 1.946e+05 87 137 163.8 1.866e+05 1.9e+05 1.676e-05 19 2 754 mm MPa C MPa mm mm MPa 圆 管箱圆筒名义厚度(高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)h 筒 管箱圆筒有效厚度he 管箱法兰设计温度下弹性模量 Ef 材料名称: S31608 t\"管子平均温度 tt C 设计温度下管子材料许用应力t 设计温度下管子材料屈服应力s 换 设计温度下管子材料弹性模量 Et 热 平均金属温度下管子材料弹性模量 Et 管 平均金属温度下管子材料热膨胀系数t 管子外径 d 管子壁厚t 管子根数 n ttMPa MPa MPa MPa mm/mmC mm mm 注：

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换热管中心距 S 一根管子金属横截面积at(dt) 换热管长度 L 管子有效长度(两管板内侧间距) L 管子回转半径 i0.25d2(d2t)2 换 管子受压失稳当量长度lcr 热 管 系数Cr =比值 lcri t2Ett/ReL 25 106.8 2000 1924 6.052 3000 150 495.7 2mm mm mm mm Mm mm MPa 2Ettl管子稳定许用压应力 (Crcr) cr i1.5(lcri)2管子稳定许用压应力 (Cr材料名称: Q345R 设计温度下许用应力r ttlcr) []tcrReL1lcri i1.52Cr4.996 MPa 设计温度 tp 140 174.6 1.946e+05 0 38 27.7 1000 0.4 0.4 胀接，开槽 35 4 C MPa MPa mm mm mm mm mm MPa mm mm Nmm Nmm mm Nmm 1/mm 2设计温度下弹性模量Ep 管板腐蚀裕量 C2 管 板 管板输入厚度n 管板计算厚度  管板分程处面积 Ad 管板强度削弱系数  管板刚度削弱系数  管板和管子连接型式 管板和管子胀接(焊接)高度l 管板和管子焊接(胀接)许用拉脱应力 [q] 材料名称: Q345R 法兰外径Do 管 基本法兰力矩 Mm 箱 管程压力操作工况下法兰力Mp 法 法兰宽度 bf(DfDi)/2 兰 3管箱圆筒抗弯刚度DEhhe(管箱圆筒材料波桑比h=0.3) h212(1h)2管箱圆筒常数Kh43(1h)法兰厚度 f \"71 975 1.767e+07 1.115e+07 87.5 1.626e+07 0.020 Rhe

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材料名称: Q345R 法兰外径与内径之比 KDfDi 壳体法兰应力系数Y (按K查<>表7-9) 壳程圆筒抗弯刚度DsEse3(壳程圆筒材料波桑比=0.3) h12(1s2)法兰厚度 f '27.7 1.219 9.927 1.673e+07 0.020 Q345 1.946e+05 101.7 1.295e+04 77.5 41.36 59.43 非金属软垫 8800 3 3.884e+04 10 mm Nmm 1/mm 壳程圆筒常数Ks43(1s2) 材料名称 螺 螺栓材料弹性模量 Eb 螺栓长度lb 栓 螺栓总横截面积Ab Re MPa mm mm mm mm mm MPa mm mm N/mm mm mm 2222螺栓中心至FD作用位置的径向距离SD 螺栓中心至FG作用位置的径向距离SG 螺栓中心至FT作用位置的径向距离ST 材料名称 垫 垫片材料回弹模量 EG 垫片厚度δG 片 垫片有效受压面积AG 膨胀节总体轴向刚度 Kex 换热管束与不带膨胀节壳体刚度之比 QEtna EsAs3.098 7.952e+05 1.953e+05 4.091e+05 换热管束与带膨胀节壳体刚度之比 QexEtna(EsAsKexL) EsAsKexL 2 管板开孔后面积 A1 = A - 0.25 nd计管板布管区面积 (三角形布管) At0.866nS2Ad 算 (正方形布管) AtnS2Ad 系 管板布管区当量直径 Dt4At/ 数 管板开孔抗弯刚度DEp312(1)2p721.7 3.788e+08 8.122 38.88 0.4775 0.4123 mm Nmm N/mm 3 (管板材料波桑比p=0.3) 管子加强系数 K21.32DtEtna/EtpL , K = 管束弹性基础系数N2Etna LAt系数 Al/A 系数 na/Al 系数 s12t1LsL2t(2sQ(1t2)Qex) -3.808e+05 1.666e+06 系数 t12t(1)QexLs L

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换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵 Mh 3.329e-06 -5.978e-05 0 0 0 0 0 0 Hh -5.978e-05 0.004086 0 0 0 0 0 0 Ms 0 0 8.782e-06 1.133e-05 -5.886e-06 0 0 0 Hs 0 0 1.133e-05 0.004906 -8.152e-05 -0.0003763 0 6.18e-05 MR 0 0 -5.886e-06 -8.152e-05 1.685e-05 -0 -1.125e-05 -0.0004342 H’ 0 0 0 -0.0003763 -0 0.000486 0 0 0 3.495e-07 1.241e-05 5.886e-06 8.152e-05 -5.886e-06 换热器各部件边沿内力方程组系数矩阵 换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项 tMt 0 0 0 0 -1.125e-05 0 1.213e-05 0.000433 0 tVt 0 0 0 6.18e-05 -0.0004342 0 0.000433 125.7 0 Mf 3.495e-07 1.241e-05 5.886e-06 8.152e-05 -5.886e-06 0 0 0 ps 0 0 0 0.008811 0.0008698 0 -0.00055 -514.5 ps +热 0 0 0 0.008811 0.0008698 0 -0.00055 -513.6 pt 0 0.006778 0 -0.001107 -0.0008698 0 0.00055 -2250 8.382e-05 pt +热 0 0.006778 0 -0.001107 -0.0008698 0 0.00055 -2249 8.382e-05 ps 43.11 1.236 76.79 3.933 -77.07 3.046 0.8276 -4.094 -199.2 Mh Hh Ms Hs MR H’ tMt tVt Mf 6.307e-06 0 0 换热器各部件边沿内力 ps +热 pt pt +热 43.06 161.7 161.6 1.234 76.85 3.935 -76.74 3.046 0.8681 -4.087 -199 5.727 -166 -4.107 -816 -3.18 -43.91 -17.91 -560.4 5.725 -165.9 -4.106 -815.6 -3.179 -43.87 -17.9 -560.1 pt+ ps 204.8 6.962 -.2 -0.1737 -3 -0.1345 -43.08 -22 -759.6 pt+ ps +热 204.7 6.961 -.15 -0.1725 -2.7 -0.1336 -43.04 -21.99 -759.4

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

预紧法兰力矩 ps 7031 ps+热 7031 pt 4998 pt+热 4997 pspt 5197 ps+pt+热 5197 预紧工况换热器各部件边沿内力 ps -1522 -43.62 -1884 -46.6 4131 -36.08 3831 0.001097 7031 ps热 -1522 -43.62 -1884 -46.6 4131 -36.08 3831 0.001097 7031 pt -1081 -31 -1339 -33.12 2936 -25.65 2723 0.0007794 4998 pt+热 -1081 -31 -1339 -33.12 2936 -25.65 2723 0.0007794 4997 pspt -1125 -32.24 -1392 -34.44 3053 -26.67 2831 0.0008105 5197 ps+pt+热 -1124 -32.24 -1392 -34.44 3053 -26.67 2831 0.0008104 5197 Mh Hh Ms Hs MR H' tMt tVt Mf 预紧和操作工况换热器各部件边沿总内力 ps -1478 -42.38 -1807 -42.67 4054 -33.04 3832 -4.093 6832 ps热 -1478 -42.38 -1807 -42.67 4054 -33.04 3832 -4.086 6832 pt -919.8 -25.27 -1505 -37.23 2120 -28.83 2679 -17.91 4437 pt+热 -919.8 -25.27 -1505 -37.23 2120 -28.82 2679 -17.9 4437 pspt -919.8 -25.27 -1481 -34.62 2160 -26.8 2788 -22 4437 ps+pt+热 -919.8 -25.27 -1481 -34.62 2160 -26.8 2788 -21.99 4437 Mh Hh Ms Hs MR H' tMt tVt Mf

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换热器各部件最大应力(MPa) 管板径向应力 许用值 管板剪切应力 许用值 壳体法兰应力 许用值 中部换热管应力 许用值 压许用值 周边换热管应力 许用值 压许用值 换热管拉脱应力 许用值 壳体轴向应力 许用值 壳体端部总应力 许用值 管箱轴向应力 许用值 管箱端部总应力 许用值 管板名义厚度nps 86.24 261.9 4.342 87.3 -15.46 261.9 12.22 137 4.996 12.22 137 4.996 0.6249 4 0.0001251 160.7 115.2 261.9 0 1 30.69 283.5 ps热 86.24 523.8 4.342 261.9 -15.46 523.8 12.22 137 5.996 12.22 411 5.996 0.6249 4 0.0008679 482 115.2 523.8 0 567 30.69 567 pt 63.42 261.9 3.179 87.3 -12.06 261.9 10.83 137 4.996 10.83 137 4.996 0.5535 4 9.941e-05 160.7 95.96 261.9 2.268 1 20.39 283.5 结论 pt+热 63.41 523.8 3.179 261.9 -12.05 523.8 10.82 137 5.996 10.82 411 5.996 0.5534 4 0.0008421 482 95.95 523.8 2.268 567 20.39 567 pspt 66.54 261.9 3.354 87.3 -12.85 261.9 12.18 137 4.996 12.18 137 4.996 0.623 4 0.0001146 160.7 94.46 261.9 2.268 1 20.39 283.5 ps+pt+热 66.54 523.8 3.354 261.9 -12.85 523.8 12.18 137 5.996 12.18 411 5.996 0.6229 4 0.0008573 482 94.46 523.8 2.268 567 20.39 567 38 mm 管板应力满足要求 mm 管板与换热管连接拉脱应力满足要求 管板与换热管形式: 胀接，开槽 焊或胀接高度l=35 换热管 壳程圆筒 壳程圆筒端部 管箱圆筒 管箱圆筒端部 壳体法兰

中部换热管应力满足要求 周边换热管应力满足要求 壳程圆筒轴向应力满足要求 壳程圆筒端部应力满足要求 管箱圆筒轴向应力满足要求 管箱圆筒端部应力满足要求 壳程法兰应力满足要求

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管板径向弯曲应力(MPa)分布表 半径(mm) 0.01 11.41 22.8 34.2 45.59 56.99 68.38 79.78 91.17 102.6 114 125.4 136.8 148.1 159.5 170.9 182.3 193.7 205.1 216.5 221.2 225.9 230.6 235.4 240.1 244.8 249.5 254.2 258.9 263.6 268.3 273 277.7 ps -0.2743 -0.3141 -0.4329 -0.6297 -0.9022 -1.247 -1.656 -2.122 -2.628 -3.154 -3.671 -4.143 -4.521 -4.745 -4.744 -4.432 -3.713 -2.477 -0.6113 2.004 3.33 4.811 6.453 8.2 10.25 12.41 14.75 17.27 19.98 22.86 25.92 29.15 32.53 ps热 -0.2742 -0.314 -0.4328 -0.6295 -0.9021 -1.246 -1.656 -2.121 -2.628 -3.154 -3.671 -4.143 -4.521 -4.745 -4.744 -4.432 -3.713 -2.478 -0.612 2.003 3.329 4.81 6.452 8.262 10.25 12.41 14.75 17.27 19.97 22.86 25.92 29.14 32.53 pt -0.4384 -0.4704 -0.5658 -0.7229 -0.9388 -1.209 -1.525 -1.878 -2.252 -2.627 -2.977 -3.269 -3.459 -3.499 -3.326 -2.873 -2.063 -0.8111 0.9672 3.356 4.539 5.845 7.276 8.836 10.53 12.35 14.31 16.39 18.61 20.95 23.4 25.96 28.62 pt+热 -0.4383 -0.4703 -0.5656 -0.7227 -0.9386 -1.208 -1.525 -1.878 -2.252 -2.627 -2.977 -3.268 -3.459 -3.499 -3.326 -2.873 -2.063 -0.8115 0.9666 3.355 4.538 5.843 7.274 8.834 10.53 12.35 14.3 16.39 18.61 20.95 23.4 25.96 28.62 pspt -0.5115 -0.5457 -0.77 -0.8156 -1.046 -1.333 -1.67 -2.043 -2.436 -2.829 -3.19 -3.485 -3.667 -3.682 -3.4 -2.94 -2.028 -0.6383 1.318 3.93 5.219 6.638 8.191 9.88 11.71 13.68 15.78 18.03 20.41 22.91 25.54 28.27 31.1 ps+pt+热 -0.5113 -0.5456 -0.75 -0.8154 -1.046 -1.333 -1.669 -2.043 -2.436 -2.828 -3.19 -3.485 -3.667 -3.682 -3.4 -2.94 -2.028 -0.6387 1.318 3.929 5.218 6.637 8.1 9.879 11.71 13.67 15.78 18.03 20.4 22.91 25.54 28.27 31.1

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

管板径向弯曲应力(MPa)分布表续 半径(mm) 282.4 287.2 291.9 296.6 301.3 306 310.7 315.4 320.1 324.8 329.5 334.2 338.9 343.7 348.4 354.6 360.9 360.9 370.7 380.4 390.2 400 半径(mm) <360.9 360.9 370.7 380.4 390.2

ps 36.06 39.71 43.48 47.32 51.22 55.13 59.03 62.86 66.56 70.09 73.38 76.36 78.94 81.04 82.57 83.53 83.03 33.21 32.67 32.25 31.92 31.7 ps热 36.05 39.71 43.47 47.32 51.22 55.13 59.03 62.85 66.56 70.09 73.38 76.36 78.94 81.04 82.57 83.53 83.03 33.21 32.67 32.25 31.93 31.7 pt 31.36 34.16 37 39.86 42.7 45.51 48.23 50.83 53.27 55.48 57.41 59.01 60.2 60.9 61.05 60.23 58.05 23.22 21.57 19.92 18.25 16.58 pt+热 31.35 34.15 36.99 39.85 42.7 45.5 48.23 50.83 53.26 55.47 57.41 59 60.19 60.9 61.04 60.22 58.05 23.22 21.57 19.92 18.25 16.58 pspt 34.01 36.98 39.98 43 45.99 48.92 51.76 54.45 56.94 59.19 61.12 62.68 63.77 .34 .28 63.09 60.42 24.17 22.22 20.37 18.59 16. ps+pt+热 34.01 36.98 39.98 42.99 45.98 48.92 51.75 54.44 56.94 59.19 61.12 62.67 63.77 .33 .28 63.09 60.42 24.17 22.22 20.37 18.59 16. 管板径向膜应力(MPa)分布表 ps -2.716 -1.087 -1.116 -1.144 -1.169 ps热 -2.716 -1.087 -1.116 -1.144 -1.169 pt -2.37 -0.9481 -0.974 -0.9979 -1.02 pt+热 -2.37 -0.948 -0.9739 -0.9979 -1.02 pspt -2.204 -0.8815 -0.9056 -0.9279 -0.9485 ps+pt+热 -2.204 -0.8815 -0.9056 -0.9278 -0.9484

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

换热管束轴向应力(MPa)分布表 半径(mm) 0.01 11.41 22.8 34.2 45.59 56.99 68.38 79.78 91.17 102.6 114 125.4 136.8 148.1 159.5 170.9 182.3 193.7 205.1 216.5 221.2 225.9 230.6 235.4 240.1 244.8 249.5 254.2 258.9 263.6 268.3 273 277.7 ps 0.6521 0.6511 0.8 0.17 0.6308 0.6131 0.5858 0.5458 0.45 0.4128 0.3118 0.1825 0.02136 -0.1744 -0.4061 -0.6734 -0.9731 -1.299 -1.639 -1.979 -2.114 -2.243 -2.365 -2.476 -2.574 -2.657 -2.721 -2.762 -2.778 -2.7 -2.717 -2.632 -2.504 ps热 0.6521 0.6511 0.8 0.17 0.6308 0.6131 0.5858 0.5458 0.45 0.4129 0.3119 0.1826 0.02141 -0.1743 -0.4061 -0.6733 -0.973 -1.299 -1.639 -1.979 -2.114 -2.243 -2.365 -2.476 -2.574 -2.657 -2.721 -2.762 -2.778 -2.7 -2.717 -2.632 -2.504 pt -0.0666 -0.06809 -0.07278 -0.08144 -0.0953 -0.116 -0.1458 -0.187 -0.2425 -0.315 -0.4076 -0.5228 -0.6627 -0.8287 -1.021 -1.237 -1.473 -1.722 -1.974 -2.212 -2.303 -2.386 -2.459 -2.522 -2.571 -2.605 -2.62 -2.613 -2.583 -2.525 -2.437 -2.315 -2.155 pt+热 -0.06663 -0.06812 -0.07281 -0.08147 -0.09532 -0.1161 -0.1458 -0.187 -0.2425 -0.315 -0.4075 -0.5227 -0.6626 -0.8286 -1.021 -1.237 -1.473 -1.722 -1.974 -2.212 -2.302 -2.385 -2.459 -2.522 -2.571 -2.605 -2.619 -2.613 -2.583 -2.525 -2.437 -2.315 -2.155 pspt 0.222 0.2202 0.2148 0.2048 0.1 0.1656 0.1322 0.08633 0.02503 -0.05473 -0.156 -0.2814 -0.4331 -0.6124 -0.81 -1.05 -1.302 -1.567 -1.831 -2.08 -2.173 -2.258 -2.332 -2.394 -2.441 -2.47 -2.479 -2.465 -2.424 -2.353 -2.249 -2.107 -1.925 ps+pt+热 0.2219 0.2202 0.2148 0.2048 0.1 0.1655 0.1322 0.08633 0.02504 -0.05472 -0.1559 -0.2813 -0.4331 -0.6123 -0.8188 -1.05 -1.302 -1.567 -1.831 -2.08 -2.173 -2.257 -2.332 -2.394 -2.44 -2.47 -2.479 -2.4 -2.424 -2.353 -2.249 -2.107 -1.925

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

换热管束轴向应力(MPa)分布表续 半径(mm) 282.4 287.2 291.9 296.6 301.3 306 310.7 315.4 320.1 324.8 329.5 334.2 338.9 343.7 348.4 354.6 360.9

ps -2.329 -2.101 -1.816 -1.469 -1.053 -0.5632 0.005375 0.6584 1.401 2.239 3.176 4.218 5.368 6.63 8.005 10.01 12.22 ps热 -2.329 -2.101 -1.817 -1.469 -1.053 -0.5636 0.004937 0.6579 1.401 2.238 3.176 4.217 5.367 6.629 8.004 10.01 12.22 pt -1.953 -1.707 -1.411 -1.062 -0.6559 -0.1887 0.3434 0.9443 1.617 2.366 3.193 4.102 5.093 6.17 7.331 9.004 10.83 pt+热 -1.953 -1.707 -1.411 -1.062 -0.6562 -0.11 0.343 0.9438 1.617 2.365 3.193 4.101 5.092 6.168 7.33 9.003 10.82 pspt -1.698 -1.421 -1.092 -0.7051 -0.2567 0.2575 0.8414 1.499 2.234 3.05 3.949 4.935 6.009 7.173 8.426 10.23 12.18 ps+pt+热 -1.698 -1.422 -1.092 -0.7053 -0.2569 0.2572 0.841 1.499 2.233 3.049 3.948 4.934 6.008 7.171 8.425 10.23 12.18

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-2011

管箱法兰计算 设 计 条 件 设计压力 p 计算压力 pc 设计温度 t 轴向外载荷 F 外力矩 M 壳 材料名称 许用 []n 体 应力 []tn 法 材料名称 许用 []f 兰 应力 []tf 材料名称 螺 许用 []b 应力 []tb 栓 公称直径 dB 螺栓根径 d d 数量 n 垫 结构尺寸 mm 0.210 0.210 140.0 0.0 0.0 Q345R 1.0 1.0 Q345R 181.0 169.8 Q345 212.0 203.4 30.0 26.2 MPa MPa mm mm MPa MPa MPa MPa MPa MPa  C N Nmm .计算单位 中北大学-太行之巅 简 图 Di Db D内 24 820.0 975.0 800.0 Do D外 l 个 975.0 920.0 15.0 压紧面形状 1a,1b 图(a)结构 位置无关 b0≤6.4mm DG= ( D外+D内 )/2 图(b)结构 b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b b0≤6.4mm b= b0 DG 2.3 DG取法兰与翻边接触面中心处,与垫片 片 b0 > 6.4mm b=2.53b0 垫片厚度 mm 材料类型 石棉橡胶板(厚度3mm) b N 13.86 60.0 y(MPa) 11.0 2分程隔板垫片面积(mm) 0.00 2.00 N N mm mm mm 22m 螺 栓 受 力 计 算 预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa 操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp 所需螺栓总截面积 Am Wa= πbDG y = 427294.2 Wp = Fp + F = 163945.3 Am = max (Ap ,Aa ) = 2015.5 实际使用螺栓总截面积 Ab Ab =nNmin =2d根 = 12949.9 = 44.5 4垫片最小宽度 Nmin Abb6.28yDG

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FD = 0.785Di2pc = 110845.1 操 FG = Fp = 32613.2 作 F= F-F T DMp = 20404.0 弯 矩 计 算 LD= 0.5(Db -Di) N = 77.5 mm LG= 0.5 ( Db - DG ) N = 41.4 mm 图(a):LT= 0.5(Db - DG) 图(b):LT=0.5 (LD+ LG ) N mm LT= 59.4 MD= FD LD = 8590498.0 MG= FG LG = 1348798.0 Nmm Nmm ...MT= FT LT = 1212581.2 Nmm Nmm Nmm ..外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 11151878.0 预紧 W=Wa Ma = 1586341.4 N LG= 0.5 ( Db - DG ) = 41.4 tmm Ma= W LG = 65606940.0 计算弯矩 Mo= Mp 与 Ma[]f[]f中大者 Mo=61547284.0 螺 栓 间 距 校 核 实际间距 最小间距 最大间距 DbL127.6 nmm mm mm Lmax2dBLmin70.0 (查GB/T 150.3-2011表7-3) 6f(m0.5)230.4 K=Do/Di = 1.1 图a结构 输入法兰厚度δf = 71.0 mm, 法兰应力校核 Y=11.306 (查GB/T 150.3-2011表7-9) 计 算 值 许 用 值 MPa MPa []10.8[]n []20.8[]tn 结 论 校核合格 校核合格 1WaDilWp41.05 4.24 剪应力校核 2Dil计 算 结 果 按环向应力确定的法兰厚度fn

YM0t[]fDi 70.7 mm 校核合格

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