含硫氨污水冷却器设计.doc

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1、软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN 工程名 ： PROJECT 设备位号： ITEM 设备名称：含硫氨污水冷却器 EQUIPMENT 图 号： DWG NO。 设计单位： DESIGNER设 计Designed by日期Date校 核Checked by日期Date审 核Verified by日期Date审 定Approved by日期Date浮头式换热器设备计算计算单位 壳程设计压力 2.50 MPa管程设计压力 2.50 MPa壳程设计温度 200.00 管程设计温度 200.00 筒体公称

2、直径700.00mm筒浮头式换热器筒体最小壁厚9.00mm筒体名义厚度10.00mm校核 合格筒体法兰厚度mm体校核 筒体后端法兰厚度52.00mm校核 合格前端管箱筒体名义厚度14.00mm前校核 合格 端前端管箱封头名义厚度12.00mm管校核 合格箱前端管箱法兰厚度mm校核 后端管箱筒体名义厚度12.00mm后校核 合格端后端管箱封头名义厚度12.00mm管校核 合格箱后端管箱法兰厚度mm校核 带法兰凸形封头名义厚度18.00mm浮校核 合格头法兰设计厚度78.00mm盖校核 合格钩圈计算厚度83.00mm校核 合格管管板名义厚度67.00mm板校核 合格浮头式换热器筒体计算结果计算单位

3、计算条件筒体简图计算压力 Pc 2.50MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm材料 16MnR(热轧) ( 板材 )试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 6.11mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.00mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 1050.55Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 3.1250

4、 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 162.68 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 3.26554MPa设计温度下计算应力 st = = 110.62MPastf 144.50MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱筒体计算结果计算单位计算条件筒体简图计算压力 Pc 2.50MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm材料 16MnR(热轧) ( 板材 )试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 17

5、0.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 6.11mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 12.00mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 123.25Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 3.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 109.07 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允

6、许工作压力 Pw= = 4.87079MPa设计温度下计算应力 st = = 74.17MPastf 144.50MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 2.50MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 700.00mm曲面高度 hi 175.00mm材料 16MnR(热轧) (板材)试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 d = = 6.08m

7、m有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.00mm最小厚度 dmin = 1.05mm名义厚度 dn = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 55.70 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.09929MPa结论 合格后端管箱筒体计算结果计算单位计算条件筒体简图计算压力 Pc 2.50MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 800.00mm材料 16MnR(热轧) ( 板材 )试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 2.00mm

8、焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 6.98mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.00mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 84.10Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 3.1250 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 148.90 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 3.56790MPa设计温度下计算应力 st = = 101.25MPastf 144.50

9、MPa校核条件stf st结论 合格后端管箱封头计算结果计算单位 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 2.50MPa设计温度 t 200.00 C内径 Di 800.00mm曲面高度 hi 200.00mm材料 16MnR(热轧) (板材)试验温度许用应力 s 170.00MPa设计温度许用应力 st 170.00MPa钢板负偏差 C1 0.00mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 d = = 6.95mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.00mm最小厚度 dmin = 1.20mm名义厚度 dn =

10、 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 71.53 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 3.59006MPa结论 合格浮头计算计算单位设 计 条 件简 图计算压力 pc2.500MPa结构 d:设计温度 t200.0 C封名义厚度18.0mm腐蚀裕量0.0mm头材料名称0Cr18Ni9法法兰厚度 f78.0mm材料名称16Mn许用150.0MPa兰应力135.0MPa材料名称40Cr螺许用212.0MPa应力180.0MPa栓公称直径 db24.0mm数量 n28N12.0y(MPa)69.0m3.00外径692.0内径668.0垫材料类型金属垫片压紧面形状1a,1b片b06.

11、4mm b= b0b06.4mm DG= (垫片内径 + 垫片外径)/2mmb0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= 垫片外径-2bb=6.00DG=680.0结构尺寸(mm)Db730.0Dfi664.0Dfo780.0Ri600.0l16.0封 头 壁 厚 计 算A 值B 值 (MPa)许用内压或外压 (MPa)4.472结 论封头计算合格螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 Wa= 3.14bDG y =884420.4N操作状态下需要的最小螺栓载荷 Wp = Fp + F = 1100184.9 N所需螺栓总截面积Am = Ap 和Aa中大者 Am = 6

12、112.1mm2实际使用螺栓总截面积Ab = 9470.4mm2操作情况下法兰受力力 臂力 矩FD = 0.785pc = 865258.4NLD= 0.5 ( Db - Di ) = 33.0mmMD= FD LD = 28553526.0N.mmFG = Fp = 192168.0NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 25.0mmMG= FG LG = 4804200.0N.mmFT = F-FD = 42201.6NLT= 0.5 ( LD + LG ) = 29.0mmMT= FT LT = 1223847.1N.mmFr = FDctg1 = 1330584.5N = 9.2

13、mmMr= Fr Lr = 12260640.0N.mm作用点操作情况下法兰总力矩 = 22320934.0N.mm预紧情况下法兰受力力 臂力 矩FG = W = 1651747.2NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 25.0mmMa= FG LG = 41293680.0N.mm计 算 结 果13.244mm预紧状态下5161.0mm2操作状态下3099.700mm2 f=，和两倍封头名义厚度中大者 f = 71.9 mm校核合格钩圈计算计算单位材料16Mn类型B型设计温度下的许用应力 st135.00MPa法兰外径与内径之比 K=Dfo/Dfi=0.00查得系数 Y =0.00m

14、mNmm0.00Y = (由K查GB1501998中图19-5得到)0.0083.00mm注：带号的材料数据是设计者给定的。浮头计算计算单位设 计 条 件简 图计算压力 pc-2.500MPa结构 d:设计温度 t200.0 C封名义厚度18.0mm腐蚀裕量0.0mm头材料名称0Cr18Ni9法法兰厚度 f78.0mm材料名称16Mn许用150.0MPa兰应力135.0MPa材料名称40Cr螺许用212.0MPa应力180.0MPa栓公称直径 db24.0mm数量 n28N12.0y(MPa)69.0m3.00外径692.0内径668.0垫材料类型金属垫片压紧面形状1a,1b片b06.4mm

15、b= b0b06.4mm DG= (垫片内径 + 垫片外径)/2mmb0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= 垫片外径-2bb=6.00DG=680.0结构尺寸(mm)Db730.0Dfi664.0Dfo780.0Ri600.0l16.0封 头 壁 厚 计 算A 值0.003641B 值 (MPa)88.5许用内压或外压 (MPa)2.577结 论封头计算合格螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 Wa= 3.14bDG y =884420.4N操作状态下需要的最小螺栓载荷 Wp = Fp + F = 0.0 N所需螺栓总截面积Am = Ap 和Aa中大者 Am =

16、 4171.8mm2实际使用螺栓总截面积Ab = 9470.4mm2操作情况下法兰受力力 臂力 矩FD = 0.785pc = -865258.4NLD= 0.5 ( Db - Di ) = 33.0mmMD= FD LD = -28553526.0N.mmFG = Fp = -192168.0NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 25.0mmMG= FG LG = -4804200.0N.mmFT = F-FD = -42201.6NLT= 0.5 ( LD + LG ) = 29.0mmMT= FT LT = -1223847.1N.mmFr = FDctg1 = -1330584

17、.5N = 6.9mmMr= Fr Lr = -9200342.0N.mm作用点操作情况下法兰总力矩 = 2109468.5N.mm预紧情况下法兰受力力 臂力 矩FG = W = 1446070.8NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 25.0mmMa= FG LG = 36151768.0N.mm计 算 结 果13.244mm预紧状态下4518.3mm2操作状态下292.941mm2 f=，和两倍封头名义厚度中大者 f = 67.3 mm校核合格钩圈计算计算单位材料16Mn类型B型设计温度下的许用应力 st135.00MPa法兰外径与内径之比 K=Dfo/Dfi=0.00查得系数 Y

18、 =0.00mmNmm0.00Y = (由K查GB1501998中图19-5得到)0.0083.00mm注：带号的材料数据是设计者给定的。后端筒体法兰计算结果计算单位设 计 条 件简 图设计压力 p2.500MPa计算压力 pc2.500MPa设计温度 t200.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称16MnR(热轧)体许用应力 170.0MPa法材料名称16Mn许用sf150.0MPa兰应力stf135.0MPa材料名称40MnB螺许用sb212.0MPa应力stb180.0MPa栓公称直径 d B24.0mm螺栓根径 d 120.8mm数量 n32个Di700.0D

19、o960.0垫 结构尺寸Db915.0D外865.0D内825.0016.0 mmLe22.5LA67.5h72.0140.0材料类型软垫片N20.0m3.00y(MPa)69.0压紧面形状1a,1bb8.00DG849.0片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 1472401.5N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 1735371.9 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,

20、Aa ) = 9641.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 10823.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 961625.0NLD= L A+ 0.51 = 87.5mmMD= FD LD = 84142184.0N.mm作FG = Fp = 319925.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 33.0mmMG= FG LG = 10557710.0N.mmMpFT = F-FD = 452943.3NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 70.3mmMT= FT LT = 31819392.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG

21、)+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 126519288.0N.mm预紧 MaW = 2169210.5NLG = 33.0mmMa=W LG = 71585136.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 126519288.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 89.8mm最小间距 56.0 (查GB150-98表9-3)mm最大间距 137.1mm 形 状 常 数 确 定105.83h/ho = 0.7 K = Do/DI = 1.371 2.5由K查表9-5得T=1.767Z =3.271Y =6.308U=6.9

22、32整体法兰查图9-3和图9-4FI=0.76930VI=0.143010.00727松式法兰查图9-5和图9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图9-7由 d1/do 得f = 1.21087整体法兰 = 1313164.5松式法兰 = 0.00.1=f e+1 =1.38g = y/T = 0.781.50 = 0.89剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 52.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 150.75MPa =202.5 或 =425.0( 按整体法兰设计的

23、任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 113.33MPa = 135.0校核合格切向应力 50.99MPa = 135.0校核合格综合应力 = 132.04MPa = 135.0校核合格法兰校核结果校核合格浮头式换热器管板计算计算单位设 计 条 件壳程设计压力 Ps2.50MPa管程设计压力 Pt2.50MPa壳程设计温度 ts200.00C管程设计温度 tt200.00C换热器公称直径 D1700.00mm壳程腐蚀裕量 Cs2.00mm管程腐蚀裕量 Ct2.00mm换热管使用场合一般场合换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接)焊接初始数据管板材料(名称及类型)16Mn锻件输入管板名义厚度

24、 dn67.00mm管板强度削弱系数 m0.40管板刚度削弱系数 h0.40隔板槽面积 Ad12600.00mm2换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l3.50mm设计温度下管板材料弹性模量 Ep196000.00MPa设计温度下管板材料许用应力 135.00MPa许用拉脱力 q65.00mm壳程侧结构槽深 h15.00mm管程侧隔板槽深 h25.00mm换热管材料名称0Cr18Ni9换热管外径 d25.00mm换热管壁厚 dt2.50mm换热管根数 n256根换热管中心距 S32.00mm换热管长 Lt6000.00mm换热管受压失稳当量长度 lcr700.00mm设计温度下换热管材料弹性模量

25、Et184000.00MPa设计温度下换热管材料屈服点144.00MPa设计温度下换热管材料许用应力 130.00MPa垫片垫片外径 Do765.00mm垫片内径 Di725.00mm垫片厚度 dgmm垫片接触面宽度 wmm垫片压紧力作用中心园直径 DG749.00mm垫片材料金属垫片压紧面形式1a或1b系数计算管 区单管程三角形排列= 0.866= 板 面正方形排列= 274744.00 mm2布 积多管程三角形排列=管 正方形排列= = 管板开孔后面积 149080.00mm2一根换热管管壁金属横截面积176.71mm2管板布管区当量直径 = 591.45mm换热管有效长度L = Lt-2

26、dn-2l2 = 5863.00mm管束模数 = 2400.45管束无量纲刚度 = 0.0306无量纲压力只有壳程设计压力,管程设计压力=0: 0.0309只有管程设计压力,壳程设计压力=0: 0.0309壳程设计压力和管程设计压力同时作用: 0.0000系数= 0.7897系数按和查图得:= 0.5054 系数( 按和查图得 )只有壳程设计压力,管程设 计压力=0: 2.9896只有管程设计压力,壳程设计压力=0: 2.9896壳程设计压力,管程设计压 力同时作用: 系数 0.3035系数 158.82换热管回转半径 8.00mm 换热管稳定许用压应力 时,取当时52.18MPa当时最小管板

27、厚度计算确定管板设计压力异号2.50MPa 同号=管板最小厚度计算计算厚度=52.52mm设计厚度63.00mm管板厚度校核 合格 换热管轴向应力计算及校核 : Mpa (单位)计算工况计算公式计算结果许用值只有壳程设计压力,管程设 计压力=0: -37.15合格时只有管程设计压力,壳程设计压力=0: 34.65合格时 壳程设计压力,管程设计压 力同时作用:-2.50合格换热管与管板连接拉脱力计算及校核 拉脱力 q23.88MPa校核 合格管板重量 136.32 Kg结论 合格注：带号的材料数据是设计者给定的。开孔补强计算计算单位沈阳陆正冷热设备有限公司接 管 : N1,1688计 算 方 法

28、 : HG20582-98 等 面 积 补 强 法,单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc2.5MPa设计温度200壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16MnR(热轧)板材壳体开孔处焊缝系数 1壳体内直径 Di700mm壳体开孔处名义厚度n 14mm壳体厚度负偏差 C0mm壳体腐蚀裕量 C2mm壳体材料许用应力 t 170MPa 开孔中心到壳体轴线的距离150mm接管轴线与壳体表面法线的夹角25.38度接管实际外伸长度200mm接管材料名称及类型20(GB8163),管材接管实际内伸长度0mm接管焊缝系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强

29、圈厚度mm接管厚度负偏差 C1mm补强圈厚度负偏差Cmm接管材料许用应力t123MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 5.185 mm接管计算厚度t1.561 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr 0.724接管有效外伸长度 h135.55 mm接管有效内伸长度 h20 mm计 算 截 面图 示 截 面与 图 示 成 90 度 的 截 面应力校正系数 F0.51开孔直径 d(mm)175.9158补强区有效宽度 B(mm)351.8316开孔削弱所需的补强面积 A (mm2)463.2833.6壳体多余金属面积 A1 (mm2)16291058接

30、管多余金属面积 A2 (mm2)176.9176.9补强区内的焊缝面积 A3 (mm2)3636补强圈面积 A4 (mm2)00A1+A2+A3+A4 (mm2)18421271计算截面的校核结果合格合格结 论: 补强满足要求。开孔补强计算计算单位沈阳陆正冷热设备有限公司接 管: N2, 1688计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc2.5MPa设计温度200壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型16MnR(热轧)板材壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 Di700mm壳体开孔处名义厚度n10mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀

31、裕量 C22mm壳体材料许用应力t170MPa 接管实际外伸长度145mm接管实际内伸长度0mm接管材料20(GB8163)接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称16MnR(热轧)凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径310mm补强圈厚度8mm接管厚度负偏差 C1t 1mm补强圈厚度负偏差 C1r 0mm接管材料许用应力t123MPa补强圈许用应力t170MPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 5.185mm接管计算厚度t1.561 mm补强圈强度削弱系数 frr1接管材料强度削弱系数 fr0.724开孔直径 d158mm补强区有效宽度 B316 mm接管有效外伸长度 h135.55mm接管有效内伸长度 h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 833.6mm2壳体多余金属面积 A1437 mm2接管多余金属面积 A2176.9mm2补强区内的焊缝面积 A336 mm2A1+A2+A3=649.9 mm2 ，小于A，需另加补强。补强圈面积 A41136mm2A-(A1+A2+A3)183.7mm2结论: 补强满足要求。