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1、固定管板换热器设计计算 计算单位 吉林化工学院TopWay设计计算条件壳程管程设计压力p0.23MPa设计压力 P.0.25MPas设计温度 t85。Ct设计温度L140。Cs壳程圆筒内径。1219mmt管箱圆筒内径Di300mm材料名称Q345R材料名称Q345R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）校核计算膨胀节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壳程圆筒计算计算单位吉林化工学院TopWay计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力P0.23MPa仆c设计温度t85.00。
2、C内径D219.00mmi 材料Q345R（板材）试验温度许用应力1189.00MPa设计温度许用应力bit189.00MPa试验温度下屈服点b345.00MPas钢板负偏差C0.30mm1腐蚀裕量C1.00mm2焊接接头系数60.85厚度及重量计算计算厚度PR5 = 2b t 6 p = 0.16mm有效厚度8 =5 - C- C= 11.70mm名义厚度en128 = 13.00mm重量148.75Kg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 飞 =0.2875（或由用户输入）MPa压力试验允许通过 的应力水平2LbiT 0.90 也=310.50MPa试验压力下
3、圆筒的应力b =叩 D +8= 3.33T28 .6MPa校核条件bT b1T校核结果合格压力及应力计算目、Zaz/h rr -uf r25 b t 6Pw= (D +8= 16.29480MPa最大允许工作压力设计温度下计算应力bt = c 28 e = 2.27 eMPaBe160.65MPa校核条件。卜6 3bt结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合格开孔补强计算计算单位吉林化工学院TopWay接管：N1, 689x4计算方法：GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力P0.23MPac设计温度85C壳体型式圆形筒体B壳体材料Q345R名
4、称及类型板材加-2-T.-fai久壳体开孔处焊接接头系数60.85壳体内直径D219mm1I.i壳体开孔处名义厚度S n13mm壳体厚度负偏差C 10.3mmA,壳体腐蚀裕量C1mm-11壳体材料许用应力ot189MPa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（ ）接管实际外伸长度300mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量1mm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C0.4mm补强圈厚度负偏差Cmm接管材料许用应力】ot181MPa补强
5、圈许用应力。MPa开孔补强计算非圆形开孔长直径83.8mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度50.1569mm接管计算厚度50.0515mm补强圈强度削弱系数f0t接管材料强度削弱系数f0.9577开孔补强计算直径d83.8mm补强区有效宽度B167.6mm接管有效外伸长度h18.308mm接管有效内伸长度h20mm1开孔削弱所需的补强面积A13mm2壳体多余金属面积A965mm2接管多余金属面积A89mm2补强区内的焊缝面积A13mm2A,+AA= 1067mm2，大于 A,不需另加;补强。补强圈面枳A,mm2A-(A+A+A)mm2结论：合格开孔补强计算计算单位吉林化工学院TopWay接管：
6、N2, 630x2.5计算方法：GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力P0.23MPac设计温度85C壳体型式圆形筒体b壳体材料Q345R名称及类型板材加-2-T.-fai久壳体开孔处焊接接头系数60.85壳体内直径D219mm1I.i壳体开孔处名义厚度S n13mm壳体厚度负偏差C 10.3mmA,壳体腐蚀裕量C1mm-11壳体材料许用应力ot189MPa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（ ）接管实际外伸长度300mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量1mm补
7、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C 1t接管材料许用应力】ot0.25181mmMPa补强圈厚度负偏差C 1r补强圈许用应力。mmMPa开孔补强计算非圆形开孔长直径27.5mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度50.1569mm接管计算厚度50.0159mm补强圈强度削弱系数f rr开孔补强计算直径d027.5mmt接管材料强度削弱系数f r补强区有效宽度B0.957758.5mm接管有效外伸长度h8.2916mm接管有效内伸长度h20mm1开孔削弱所需的补强面积A4mm2壳体多余金属面积A357mm2接管多余金属面积A20mm2补强区
8、内的焊缝面积A8mm2A,+AA= 384mm2，大于A,不需另加;补强。补强圈面枳A 4结论：合格mm2A-(A+A2+A3)mm2开孔补强计算计算单位吉林化工学院TopWay接管：N3, 6102x4计算方法：GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力P0.25MPac设计温度140C壳体型式圆形筒体B壳体材料Q345R名称及类型板材加-2-T.-fai久壳体开孔处焊接接头系数60.85壳体内直径D300mm1I.i壳体开孔处名义厚度S n13mm壳体厚度负偏差C 10.3mmA,壳体腐蚀裕量C1mm-11壳体材料许用应力ot189MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角（
9、）0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹 角（ ）接管实际外伸长度200mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量1mm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C0.4mm补强圈厚度负偏差Cmm接管材料许用应力】ot180.2MPa补强圈许用应力。MPa开孔补强计算非圆形开孔长直径96.8mm开孔长径与短径之比1壳体计算厚度50.2336mm接管计算厚度50.0653mm补强圈强度削弱系数f0t接管材料强度削弱系数f0.9534开孔补强计算直径d96.8mm补强区有效宽度B193
10、.6mm接管有效外伸长度h19.677mm接管有效内伸长度h20mm1开孔削弱所需的补强面积A23mm2壳体多余金属面积A1107mm2接管多余金属面积A95mm2补强区内的焊缝面积A13mm2A+A+A= 1215mm2，大于A,不需另加;补强。补强圈面枳A,mm2A-(A+A+A)mm2结论：合格开孔补强计算计算单位吉林化工学院TopWay接管：N4, 6102x4计算方法：GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算压力P0.25MPac设计温度140C壳体型式圆形筒体B壳体材料Q345R名称及类型板材加-2-T.-fai久壳体开孔处焊接接头系数60.85壳体内直径D300
11、mm1I.i壳体开孔处名义厚度S n13mm壳体厚度负偏差C 10.3mmA,壳体腐蚀裕量C1mm-11壳体材料许用应力ot189MPa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（ ）接管实际外伸长度200mm接管连接型式插入式接管接管实际内伸长度0mm接管材料名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量1mm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C0.4mm补强圈厚度负偏差Cmm接管材料许用应力】ot180.2MPa补强圈许用应力。MPa开孔补强计算非圆形开孔长直径96.8mm开孔长径与短径之比1壳
12、体计算厚度50.2336mm接管计算厚度50.0653mm补强圈强度削弱系数f0t接管材料强度削弱系数f0.9534开孔补强计算直径d96.8mm补强区有效宽度B193.6mm接管有效外伸长度h19.677mm接管有效内伸长度h20mm1开孔削弱所需的补强面积A23mm2壳体多余金属面积A1107mm2接管多余金属面积A95mm2补强区内的焊缝面积A13mm2A+A+A= 1215mm2，大于A,不需另加;补强。补强圈面枳A,mm2A-(A+A+A)mm2结论：合格Q膨胀节计算和校核计算单位计算条件设计压力P0.23MPac设计温度t85。CQ膨胀节结构与壳体搭接膨胀节管子外直径d25mm膨胀
13、节管子名义厚度85mm膨胀节管子腐蚀裕量C21mm膨胀节短节名义厚度句5mm膨胀节短节腐蚀裕量C221mm壳体外直径D245mmo壳体名义厚度813mm壳体腐蚀裕量G,1mm膨胀节开槽间距L210mm壳体端部间距L10mm3膨胀节开槽处高度h20mm膨胀节的半波数N2膨胀节材料Q345R膨胀节材料在设计温度下 许用应力Mt189MPa膨胀节材料在设计温度下 弹性模量Et345MPa膨胀节所受到的轴向力6789.86N膨胀节设计疲劳次数N0壳体材料Q345R壳体材料在设计温度下许用应力Mt189MPa膨胀节刚度K1000N/mm膨胀节的轴向位移mm吉林化工学院TopWayQ膨胀节结构示意图壳体有
14、效厚度8 011.7mm膨胀节短节有效厚度8“3.7mm膨胀节管子平均直径d20mm20膨胀节管子有效厚度83.7mm壳体有效长度= 58.8937L _ 1.思8 20（与壳体搭接）1 一 1.1Jd：8：（与壳体对接）mm膨胀节管子径向薄膜应力b = -m = 0.6216220MPa计算结果% , 合格壳体、膨胀节短节和膨胀节管子组合截面上的环向薄膜应力：膨胀节与壳体搭接p D L + 2 L h + L 8 + d2 o 1 23 14 i ）MPa膨胀节P与壳体对接D L + 2| L h + d2 |_ o 1 k 24 i ）_MPa2 2（L L）B +（L L）B +nd 8
15、 =4.22361 Ob 2 =2l（Li L2 方20 +nd 8 Jb 碳钢或N =低合金钢6187 2 = 40933222kb ）N N,合格结论：合格换热管内压计算计算单位吉林化工学院TopWay计算条件换热管简图计算压力P0.25MPa1 厂-一+-一-、.ii!1dn-Di-Iiic设计温度t140.00。C内径D28.00mmi 材料12Cr1MoVG （管材）试验温度许用应力E1170.00MPa设计温度许用应力bit145.00MPa mm钢板负偏差C0.001腐蚀裕量C0.00mm2焊接接头系数巾1.00厚度及重量计算计算厚度P D8= 2b 新-P = 0.02mm有效
16、厚度8 =8 - C- C= 2.00mm名义厚度e n128 = 2.00mm重量n2.96Kg压力及应力计算最大允许工作压力r28 b t 八=（D +8e）= 19.33333MPa设计温度下计算应力6 = c 28 e = 1.88 eMPa司砰145.00MPa校核条件时 3bt结论换热管内压计算合格换热管外压计算计算单位吉林化工学院TopWay计算条件换热管简图计算压力P-0.23MPa1 p-I_ii-1i-n Di -1iic设计温度t140.00。C内径D28.00mmi材料名称12Cr1MoVG（管材）试验温度许用应力170.00MPa设计温度许用应力t145.00MPa钢
17、板负偏差C 10.00mm腐蚀裕量C0.00mm焊接接头系数。1.00厚度及重量计算计算厚度8 = 0.27mm有效厚度8 =8 - C- C= 2.00mm名义厚度en128 = 2.00mm外压计算长度LL= 2000.00mm外径DD= D+28 = 32.00mmL/Doin5.00D/516.00oeA值A= 0.0046915B值B= 158.48重量2.96kg压力计算许用外压力结论P = = 12.38098D /8 o e换热管外压计算合格MPa所需螺栓总截面积AA = max (A ,A ) = 1760.7mm2实际使用螺栓总截面积A bmpaA = n - d2 = 5
18、637.6b4 1mm2力矩计算操作MpFd= 0.785 D 2 pD = 49067.6 CNLd= L A+ 0.58D = 39.01mmM= F LD =D1&13636.0N. mmF = FG = 8007.8NLg= 0.5 ( Db - Dg )G= 130.0 卜 GmmM= F LG =G1041018.0N. mmF = F-FT= -26378.7NLt=0.5(La + 51+ Lg) = 90.0A 1 GmmMt= FtLt=-2374086.2N. mm外压：M = F (L - L )+F (L-L )；内压：M = M+M+MM = 580567.7N.
19、mm预紧MpuW = 336619.8NLg= 130.0p ummMa=W Lg = 43760580.0N. mma计算力矩 M= Mp 与 M_bft/bf 中大者Mo= 41597136.0N. mmaN操作状态下需要的最小螺栓载荷W螺栓受力计算W.= nbDG y = 160221.1W = F + F = 30712.2管箱法兰计算设计条件计算单位吉林化工学院TopWay简 图设计压力p0.250MPa计算压力p0.250MPac设计温度t140.0。C轴向外载荷F0.0N外力矩M200.0N. mm壳材料名称Q345R体许用应力。t189.0MPa法材料名称16Mn许用9178.
20、0MPaf兰应力 bt169.2MPaf材料名称20螺许用 991.0MPab应力 bt86.0MPab栓公称直径d20.0mmB螺栓根径d17.3mmT数量n24个Jlj结构尺寸mmD500.0D640.0TD600.0oDhl350.0D330.0812.0L20.0L28.0h25.0822.0材料类型软垫片AN10.0m3.001y(MPa)30.0压紧面形状1a,1bb5.00D340.0bW6.4mmD( D 外+D 内)/2b0 6.4mmDg= D 外- 2bbW6.4mmb= b 6.4mmb=2.53元预紧状态下需要的最小螺栓载荷W 螺栓间距校核实际间距L =些=J n以m
21、m最小间距,Lmin = 46.0(查 GB150-2011 表 9-3)mm最大间距ZLmax = 117.1mm形状常 数确定h =JD 8 = 77.46h/h。= 0.3K = D/D28。号8 o = 1.80i 0由K查表9-5得T=1.806Z =4.133Y =8.005U=8.797整体法兰查图9-3和图9-4F =0.86670 IV =0.30827 Ie = Fh = 0.01119松式法兰查图9-5和图9-6F =0.00000 LV=0.00000I 0e = Flh =0.00000查图9-7由81/8。得f = 1.64327整体法兰d1 =宜贤=318301.
22、2松式法兰d1 =扑 = 0.0L08 3n =甘=0.31中=5 e+1=1.50Y = v/T= 0.83P= 8 fe +1 = L67X = Y +门=1.12剪应力校核计算值许用值结论预紧状态WT = = 0.001兀D lMPa口广。祝操作状态iWT =- = 0.002 兀D lMPaIt = 0.8卜1输入法兰厚度气=45.0 mm时，法兰应力校核应力性质计算值许用值结论轴向应力。H = f o = 252.45 H尚 12 D jMPaZ5bt =253.8 或 f 25b； =472.5 (按整体法兰设计任意式法兰 W5bt )的的校核合格径向应力(1.338 f e + 1)M0b。=f0 = 61.37RD.f iMPanbt = 169.2f校核合格切向应力b = - Zb = 75.24 T 8 2 DRMPabt = 169.2 f校核合格综合应力max(0.5(b +b ),0.5(b +b ) HRHT=163.85MPabt = 169.2校核合格刚度系数j = 5214 匕吃=0.918 璀2 Kh校核合格法兰校核结果 1 校核合格
