薄膜蒸发器过程设备设计计算书.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： 薄膜蒸发器 EQUIPMENT 图 号： XLE-41J DWG NO。 设计单位： 西安协力动力科技有限公司 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立式搅拌容器校核计算单位西安协力动力科技有限公司筒体设计条件内 筒夹 套设计压力 pMPa-0.10.3设计温度 t

2、 C150150内径 Dimm10001200名义厚度 dnmm1212材料名称Q245RQ245R许用应力s 148148 s tMPa140140压力试验温度下的屈服点 s 245245钢材厚度负偏差 C1mm0.30.3腐蚀裕量 C2mm11厚度附加量 CC1C2mm1.31.3焊接接头系数 f0.850.85压力试验类型液压液压试验压力 pTMPa0.50.5筒体长度 Lwmm38002800内筒外压计算长度 Lmm2800封 头 设 计 条 件筒体上封头筒体下封头夹套封头封头形式平盖椭圆形大端有折边锥形名义厚度 dnmm481212材料名称Q245RQ245RQ245R设计温度下的许

3、用应力 s tMPa140140140钢材厚度负偏差 C1mm0.30.30.3腐蚀裕量 C2mm111厚度附加量 CC1C2mm1.31.31.3焊接接头系数 f111主 要 计 算 结 果内圆筒体夹套筒体内筒上封头内筒下封头夹套封头校核结果校核合格校核合格校核合格校核合格校核合格质 量 m kg1138.031004.27109.12109.62搅拌轴计算轴径mm 悬臂轴(刚性轴)校核合格备 注内筒上封头外压计算计算单位西安协力动力科技有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 设 计 条 件简 图计算压力 pc-0.100MPa设计温度 t150.0 C设备壳体内径 Di1000

4、.0mm螺栓连接平盖型式 No9计算直径 Dc1028.0mm径向截面上各开孔直径之和 D65.0mm材料名称Q245R许用应力 t127.0MPa中心圆直径 Db1090.0mm螺公称直径 dB20.0mm栓数量 n36个材料名称35CrMoA垫外径 D外1044.0mm内径 D内1004.0mmm2.00y11.0MPa片压紧面形状1a,1b材料类型软垫片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 = 0.50MPa压力试验允许通过的应力stsT = 202.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 119.95MPa校核条件sT sT校核结果 合格厚 度 设 计系数 K

5、(取大值)预紧时Am =1353.4 Ab =8456.4W = 0.5( Am + Ab )sb = 1030027.0= 0.52操作时W =0.0= 0.30开孔削弱系数 n = 0.94计算厚度p = Dc= 19.97 mm计 算 结 果名义厚度47.7mm校核合格内筒下封头外压计算计算单位 西安协力动力科技有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc -0.40MPa 设计温度 t 150.00 C内径 Di 1000.00mm曲面深度 hi 250.00mm材料 Q245R (板材)试验温度许用应力 s 148.00MPa设计温度许用应力

6、 st 140.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 1.00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 = 1.25Pc= 0.5000MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 20.91MPa校核条件sT sT校核结果合格厚 度 计 算计算厚度 dh = 3.85mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 10.70mm名义厚度 dnh = 12.00mm外径 Do Do= Di+2dnh = 1024.00系数 K1 K1 = 0.8895A 值A= =

7、 0.0014853B 值B= 166.19重量 109.12Kg压 力 计 算许用外压力 P= = 1.97477MPa结论 合格夹套圆筒体计算计算单位西安协力动力科技有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.30MPa设计温度 t 150.00 C内径 Di 1200.00mm材料 Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 s 148.00MPa设计温度许用应力 st 140.00MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = =

8、 1.51mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 10.70mm名义厚度 dn = 12.00mm重量 1004.27Kg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 = 0.5000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 33.28 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= = 2.10341MPa设计温度下计算应力 st = = 16.97MPastf 119.00MPa校核条件stf st结论 合格 夹套封头计算计算单位

9、西安协力动力科技有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 设计条件锥壳简图计算压力 Pc 0.30MPa设计温度 t 150.00 C锥壳大端直径 DiL 1200.00mm锥壳小端直径 Dis 1025.00mm锥壳大端转角半径 r 120.00mm锥壳小端转角半径 rs 0.00mm锥壳计算内直径 Dc 1181.73mm锥壳半顶角 a 22.50大端产生的轴向载荷 f10.00N/mm小端产生的轴向载荷 f20.00N/mm大端筒体小端筒体锥壳部分材料名称Q245RQ245RQ245R材料类型板材板材板材试验温度许用应力 s 148.00148.00148.00MPa设计温度许

10、用应力 st140.00140.00140.00MPa试验温度下屈服点 ss245.00245.00245.00MPa钢板负偏差 C10.300.300.30mm焊接接头系数 C20.851.001.00腐蚀裕量 f1.001.00 1.00mm锥 壳 厚 度 计 算锥壳 = 1.37mm过渡段厚度 drdr= = 0.91mmK 系数 K = 0.7073锥壳大端过渡段相连锥壳dr= = 1.37mmf 系数f = = 0.53计算厚度dr= 1.37mm计算厚度 drdr= = 2.86mm是否加强 需要加强锥壳小端应力增强系数 Q2= 2.60锥壳加强段长度56.32mm圆筒加强段长度5

11、4.13mm压力试验时应力校核锥壳锥壳大端锥壳小端压力试验类型液压试验 液压试验 液压试验试验压力值PT = 1.25Pc= 0.5000PT2 = 1.25Pc= 0.5000PT3 = 1.25Pc= 0.5000MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 220.50sT2 0.90 ssi = 220.50sT3 0.90 ss3 = 220.50MPa试验压力下的应力sT = 30.14sT2 = 139.63sT3 = 69.51MPa校核条件sT sTsT2 sT2sT3 sT3校核结果 合格 合格合格计 算 结 果锥壳所需名义厚度 4.00 mm锥壳大端所需名义厚

12、度 4.00 mm锥壳小端所需名义厚度 5.00 mm输入厚度 12.00 mm结论 合格 锥壳与筒体连接处的加强计算大 端 小 端 值大端不满足加强设计条件 =4.10,需作加强设计=76.88N所需加强面积=95.35mm2有效加强面积=128.48mm2加强方法增加壁厚设置加强圈增加壁厚加强段厚度5.00mm筒体加强段长度39.37mm锥壳加强段长度39.37mm设置加强圈加强圈规格加强圈型号加强圈截面积mm2开孔补强计算计算单位西安协力动力科技有限公司接 管 : A2,1086计 算 方 法 : HG20582-98等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.

13、1外压MPa设计温度150壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊缝系数 0.85壳体内直径 Di1000mm壳体开孔处名义厚度n 12mm壳体厚度负偏差 C0.3mm壳体腐蚀裕量 C1mm壳体材料许用应力 t 140MPa 接管轴线与壳体表面法线的夹角45度接管实际外伸长度100mm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0mm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补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C0.75mm补强圈厚度负偏差Cmm接管材料许用应力t140MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强

14、 计 算壳体计算厚度 8.45 mm接管计算厚度t 0 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr1接管有效外伸长度 h124.19 mm接管有效内伸长度 h2 0 mm计 算 截 面图 示 截 面与 图 示 成 90 度 的 截 面应力校正系数 F10.5开孔直径 d(mm)137.997.5补强区有效宽度 B(mm)275.8195开孔削弱所需的补强面积 A (mm2)495.2175.1壳体多余金属面积 A1 (mm2)263.7536.6接管多余金属面积 A2 (mm2)254254补强区内的焊缝面积 A3 (mm2)1616补强圈面积 A4 (mm2)00A1+A2+

15、A3+A4 (mm2)533.7806.6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西安协力动力科技有限公司接 管: A3, 576计 算 方 法 : GB150-2011 等 面 积 补 强 法 , 单 孔设 计 条 件简 图计算压力 pc0.1外压MPa设计温度150壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q245R板材壳体开孔处焊接接头系数0.85壳体内直径 Di1000mm壳体开孔处名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C21mm壳体材料许用应力tMPa 接管实际外伸长度180mm接管实际内伸长度0mm接管材料20(GB8163)接管焊接接头系数

16、1名称及类型管材接管腐蚀裕量0mm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补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t mm补强圈厚度负偏差 C1r mm接管材料许用应力tMPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 mm接管计算厚度t mm补强圈强度削弱系数 frr接管材料强度削弱系数 fr开孔直径 dmm补强区有效宽度 B mm接管有效外伸长度 h1mm接管有效内伸长度 h2 mm开孔削弱所需的补强面积A mm2壳体多余金属面积 A1 mm2接管多余金属面积 A2mm2补强区内的焊缝面积 A3 mm2A1+A2+A3= mm2 补强圈面积 A4mm2A-(

17、A1+A2+A3)mm2结论: 根据GB150第6.1.3节的规定,本开孔可不另行补强。搅 拌 轴 设 计计算单位西安协力动力科技有限公司计算条件简 图轴支承情况悬臂轴传动侧轴承搅拌侧轴承搅拌桨轴计算类型刚性轴电动机额定功率 PNkW7.5轴设计转速 nr/min84设备内设计压力 p MPa-0.1轴安装形式上插式轴轴材料名称20MnMo轴材料抗拉强度 s bMPa450轴材料压缩屈服强度 ssMPa320轴材料弹性模量 EMPa193000轴材料剪切模量 GMPa74230.8轴材料密度 rskg/m37800平衡精度等级16传动装置效率 h10.9许用扭转角 g/m0.35用户定义值轴封

18、处许用径向位移 dlomm0.35用户定义值悬臂轴轴端许用径向位移mm2用户定义值轴结构类型实心轴空心轴内径与外经之比 N o-两轴承之间长度 mm430悬臂端与两轴承间轴径差mm10轴封至轴承距离mm100流体径向力系数 K 10.08轴封形式单端面机械密封 填料密封圈总高度mm-轴承 A 形式滚动轴承轴承 B 形式滚动轴承轴线与安装垂直线夹角 a0搅拌物料密度 rkg/m31200搅拌介质类型液体-液体搅拌介质特性一般物料搅拌器数量1搅拌器类型框式.门框式搅 拌 器 数 据搅拌器 1搅拌器 2搅拌器 3搅拌器 4搅拌器 5搅拌器至轴承距离 L imm900-搅拌器直径 D Jimm995-

19、搅拌器叶片倾斜角 q i0-搅拌器叶片宽度 h imm0-搅拌器及附加质量 m ikg345-搅拌器附加质量系数 hk0-物料对搅拌器轴向推力方向拉力-计 算 结 果备 注搅拌轴最终计算轴径 dmm80校核值，校核结果:校核合格轴径为 d 时 的计算值轴扭转角 g /m0.25按扭转变形校核合格轴临界转速 n kr /min470.74设计转速与临界转速比值 n / nk0.178按抗振条件校核合格轴封处的总位移 d lomm0.037按轴封处径向位移校核合格悬臂轴轴端总位移 d l1mm0.323按轴端许用挠度校核合格按扭转变形计算的轴径 d1mm64.4加轴径差后 d=64.4+10=74

20、.4按强度计算的轴径 d2mm52.4输入轴径按强度校核合格按轴封处许用挠度计算的轴径 d3 lomm33.9按悬臂轴轴端许用挠度计算的轴径 d3 le50.6按临界转速计算的轴径 dnkmm43.1悬臂轴两轴承间轴径 d amm-注： 按标准选取的抗振条件 n/nk 0.7(除0.450.55) 轴承A径向游隙数取0.02mm 轴承B径向游隙数取0.03mm 本程序计算的最终轴径 d 为悬臂段轴径 U形管换热器设备计算 计算单位西安协力动力科技有限公司壳程设计压力 -0.10 MPa管程设计压力 0.25 MPa壳程设计温度 95.00 管程设计温度 40.00 筒体公称直径600.00mm

21、筒换热器筒体最小壁厚4.50mm筒体名义厚度10.00mm体校核 合格筒体法兰厚度校核 前端管箱筒体名义厚度10.00mm前校核 合格 端前端管箱封头名义厚度10.00mm管校核 合格箱前端管箱法兰厚度mm校核 后端后端管箱封头名义厚度mm管箱校核 管管板厚度45.00mm板校核 合格U形管式换热器筒体计算结果计算单位西安协力动力科技有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件圆筒简图计算压力 Pc -0.10MPa设计温度 t 95.00 C内径 Di 600.00mm材料名称 S30408 (板材)试验温度许用应力 s 137.00MPa设计温度许用应力 st 137.00

22、MPa试验温度下屈服点 ss 205.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 0.00mm焊接接头系数 f 0.85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 = 1.25Pc = 0.1250 MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 4.62 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格厚度及重量计算计算厚度 d = 1.55mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 9.70mm名义厚度 dn = 10.00mm外压计算长度 L L= 450.00 mm筒体外径 Do Do= Di+2dn

23、= 620.00mmL/Do 0.73Do/de 63.92A 值 A= 0.0037409B 值 B= 140.68重量 210.60 kg压力计算许用外压力 P= = 2.20098MPa结论 合格前端管箱筒体计算结果计算单位西安协力动力科技有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 Pc 0.25MPa设计温度 t 40.00 C内径 Di 600.00mm材料 Q245R ( 板材 )试验温度许用应力 s 148.00MPa设计温度许用应力 st 147.75MPa试验温度下屈服点 ss 245.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2

24、1.00mm焊接接头系数 f 0.85厚度及重量计算计算厚度 d = = 0.60mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.70mm名义厚度 dn = 10.00mm重量 9.03Kg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 = 0.3130 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 220.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 12.88 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= = 3.58998MPa设计温度下计算应力 st = = 8.75MPastf 125.5

25、9MPa校核条件stf st结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位 西安协力动力科技有限公司计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc 0.25MPa设计温度 t 40.00 C内径 Di 600.00mm曲面深度 hi 150.00mm材料 Q245R (板材)设计温度许用应力 st 147.75MPa试验温度许用应力 s 148.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 1.00mm焊接接头系数 f 1.00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 = 1.25Pc= 0.3130MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90

26、 ss = 220.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 10.87MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 dh = = 0.51mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 8.70mm最小厚度 dmin = 3.00mm名义厚度 dnh = 10.00mm结论 满足最小厚度要求重量 34.60 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 4.25391MPa结论 合格 U型管换热器管板计算计算单位西安协力动力科技有限公司设 计 条 件壳程设计压力 -0.10MPa管程设计压力0.25MPa壳程设计温度95.00C管程设计

27、温度40.00C壳程筒体壁厚 10.00mm管程筒体壁厚10.00mm壳程筒体腐蚀裕量 C 0.00mm管程筒体腐蚀裕量 C1.00mm换热器公称直径600.00mm换热管使用场合一般场合管板与法兰或圆筒连接方式 ( a b c d 型 )a型换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接 )强度胀加密封焊材料(名称及类型)S30408板材名义厚度45.00mm管强度削弱系数 0.40刚度削弱系数 0.40材料泊松比 0.30隔板槽面积 3600.00mm2换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l18.00mm设计温度下管板材料弹性模量189375.00MPa设计温度下管板材料许用应力115.44MPa许用拉

28、脱力 4.00MPa壳程侧结构槽深 h10.00mm板管程侧隔板槽深 h24.00mm壳程腐蚀裕量0.00mm管程腐蚀裕量0.00mm材料名称S30408换管子外径 d25.00mm热管子壁厚 dt2.00mm管U型管根数 n24根换热管中心距 S90.00mm设计温度下换热管材料许用应力 116.00MPa垫片材料软垫片压紧面形式 1a或1b垫垫片外径 Do1044.00mm片垫片内径 Di1004.00mma型垫片厚度 dgmm垫片接触面宽度 Wmm垫片压紧力作用中心园直径 DG1028.00mm ( c 型 )管板材料弹性模量189375.00 MPa ( d 型 )管板材料弹性模量18

29、9375.00MPa( b d 型 ) 管箱圆筒材料弹性模量200000.00MPa ( b c 型 )壳程圆筒材料弹性模量189375.00 MPa ( c d 型 )管板延长部分形成的凸缘宽度0.00mm ( c 型 ）壳体法兰或凸缘厚度 0.00mm ( d 型 )管箱法兰或凸缘厚度0.00mm参数计算管板布管区面积三角形排列392400.00mm2 正方形排列一根换热管管壁金属横截面积 = 144.51mm2 管板开孔前抗弯刚度 b c d 型0.00Nmm管板布管区当量直径706.84mm 半径 Ra 型514.00mm 其他系数 0.69系数 按和 查图得 : = 0.000000

30、系数 按和查图得 : = 0.000000壳程圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 a,d 型= 0MPab,c型0.00MPa管箱圆筒与法兰或凸缘的旋转刚度参数 a, c 型= 0MPab, d 型0.00MPa管板边缘旋转刚参数 a 型= 0MPa其他0.00旋转刚度无量刚系数 0.00 系数 0.2523按和 ,查图分别得: 0.1051 0.0000 管板厚度或管板应力计算 (Ps Pt之一为负值)a管板计算厚度36.862mm型管板名义厚度 42.000mm b c d 型管板中心处径向应力MPa布管区周边处径向应力MPa边缘处径向应力 MPa 管板应力校核 单位：MPa | = b c d 型| = | = 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校核只有壳程设计压力 Ps,管程设计压力Pt =0 :|0.34| 合格只有管程设计压力 Pt,壳程设计压力Ps =0 : =|0.60| 合格壳程设计压力Ps,管程设计压力Pt同时作用:|0.94| 合格 换热管与管板连接拉脱力校核 拉脱力 q0.10 q MPa 校核 合格 重量 91.56 Kg 注：带号的材料数据是设计者给定的。