再沸器過程設(shè)備設(shè)計(jì)（強(qiáng)度）計(jì)算書

1、軟件批準(zhǔn)號(hào)：csbts/tc40/sc5-d01-1999data sheet of process equipment design 工程名 ： project 設(shè)備位號(hào)： item 設(shè)備名稱： 再沸器 equipment 圖 號(hào)： dwg no。 設(shè)計(jì)單位： designer設(shè) 計(jì)designed by日期date校 核checked by日期date審 核verified by 日期date審 定approved by日期date固定管板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算單位 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件 殼 程管 程設(shè)計(jì)壓力 6.6mpa設(shè)計(jì)壓力 0.3mpa設(shè)計(jì)溫度 285設(shè)計(jì)溫度 250殼程圓筒內(nèi)徑

2、900 mm管箱圓筒內(nèi)徑900mm材料名稱16mnr(熱軋)材料名稱0cr18ni9 簡(jiǎn) 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)算單位計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 pc 0.30mpa設(shè)計(jì)溫度 t 250.00 c內(nèi)徑 di 900.00mm材料 0cr18ni9 ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 137.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 122.00mpa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 205.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.80mm腐蝕裕量 c2 0.

3、00mm焊接接頭系數(shù) f 0.85厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 1.30mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 7.20mm待添加的隱藏文字內(nèi)容1名義厚度 dn = 8.00mm重量 197.05kg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 = 0.4211 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 stst 0.90 ss = 184.50mpa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 31.21 mpa校核條件 st st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 1.64603mpa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 18.90m

4、pastf 103.70mpa校核條件stf st結(jié)論 合格前端管箱封頭計(jì)算計(jì)算單位設(shè) 計(jì) 條 件簡(jiǎn) 圖計(jì)算壓力 pc0.300mpa設(shè)計(jì)溫度 t250.0 c設(shè)備殼體內(nèi)徑 di900.0mm螺栓連接平蓋型式 no13計(jì)算直徑 dc939.7mm徑向截面上各開孔直徑之和 d0.0mm材料名稱0cr18ni9許用應(yīng)力 t90.0mpa中心圓直徑 db1000.0mm螺公稱直徑 db20.0mm栓數(shù)量 n36個(gè)材料名稱40mnb墊外徑 d外954.0mm內(nèi)徑 d內(nèi)922.0mmm3.00y69.0mpa片壓緊面形狀1a,1b材料類型軟墊片厚 度 設(shè) 計(jì)系數(shù) k (取大值)預(yù)緊時(shí)am =7436.9

5、 ab =8456.4w = 0.5( am + ab )sb = 1557538.2 0.34操作時(shí)w =246080.2 0.35開孔削弱系數(shù) n = 1.00計(jì)算厚度p = dc= 32.24 mm計(jì) 算 結(jié) 果名義厚度40.0mm校核合格后端管箱筒體計(jì)算計(jì)算單位計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 pc 0.30mpa設(shè)計(jì)溫度 t 250.00 c內(nèi)徑 di 900.00mm材料 0cr18ni9 ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 137.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 122.00mpa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 205.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.80mm腐蝕裕量 c2 0.00mm焊接接頭

6、系數(shù) f 0.85厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 1.30mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 7.20mm名義厚度 dn = 8.00mm重量 95.66kg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 = 0.4211 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 stst 0.90 ss = 184.50mpa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 31.21 mpa校核條件 st st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 1.64603mpa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 18.90mpastf 103.70mpa校核條件s

7、tf st結(jié)論 合格后端管箱封頭計(jì)算計(jì)算單位設(shè) 計(jì) 條 件簡(jiǎn) 圖計(jì)算壓力 pc0.342mpa設(shè)計(jì)溫度 t250.0 c設(shè)備殼體內(nèi)徑 di900.0mm螺栓連接平蓋型式 no13計(jì)算直徑 dc939.7mm徑向截面上各開孔直徑之和 d49.0mm材料名稱0cr18ni9許用應(yīng)力 t90.0mpa中心圓直徑 db1000.0mm螺公稱直徑 db20.0mm栓數(shù)量 n36個(gè)材料名稱40mnb墊外徑 d外954.0mm內(nèi)徑 d內(nèi)922.0mmm3.00y69.0mpa片壓緊面形狀1a,1b材料類型軟墊片厚 度 設(shè) 計(jì)系數(shù) k (取大值)預(yù)緊時(shí)am =7436.9 ab =8456.4w = 0.5(

8、 am + ab )sb = 1557538.2 0.29操作時(shí)w =280531.5 0.35開孔削弱系數(shù) n = 0.95計(jì)算厚度p = dc= 35.35 mm計(jì) 算 結(jié) 果名義厚度40.0mm校核合格殼程圓筒計(jì)算計(jì)算單位計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力 pc 6.62mpa設(shè)計(jì)溫度 t 285.00 c內(nèi)徑 di 900.00mm材料 16mnr(熱軋) ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 163.00mpa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 137.90mpa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 325.00mpa鋼板負(fù)偏差 c1 0.00mm腐蝕裕量 c2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度

9、 d = = 22.15mm有效厚度 de =dn - c1- c2= 24.00mm名義厚度 dn = 26.00mm重量 1400.62kg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 = 9.7516 (或由用戶輸入)mpa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 stst 0.90 ss = 292.50mpa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 st = = 187.72 mpa校核條件 st st校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 pw= = 7.16364mpa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 127.51mpastf 137.90mpa校核條件stf st結(jié)論 筒體名義厚

10、度大于或等于gb151中規(guī)定的最小厚度9.00mm,合格開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位接 管: n1, 12626計(jì) 算 方 法 : gb150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡(jiǎn) 圖計(jì)算壓力 pc6.624mpa設(shè)計(jì)溫度285殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16mnr(熱軋)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 di900mm殼體開孔處名義厚度n26mm殼體厚度負(fù)偏差 c10mm殼體腐蝕裕量 c22mm殼體材料許用應(yīng)力t137.9mpa 接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度94mm接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度0mm接管材料16mn接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型鍛件接管腐蝕裕量2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱凸形封頭開孔

11、中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差 c1t 0mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 c1r mm接管材料許用應(yīng)力t119.9mpa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力tmpa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算殼體計(jì)算厚度 22.15mm接管計(jì)算厚度t2.102 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr0接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr0.869開孔直徑 d78mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 b182 mm接管有效外伸長(zhǎng)度 h145.03mm接管有效內(nèi)伸長(zhǎng)度 h20 mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積a 1866mm2殼體多余金屬面積 a1181 mm2接管多余金屬面積 a21715mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 a364 mm2a1+a2+a3=196

12、0 mm2 ，大于a，不需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 a4mm2a-(a1+a2+a3)mm2結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求,不需另加補(bǔ)強(qiáng)。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位接 管: n2, 8021計(jì) 算 方 法 : gb150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡(jiǎn) 圖計(jì)算壓力 pc6.624mpa設(shè)計(jì)溫度285殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16mnr(熱軋)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 di900mm殼體開孔處名義厚度n26mm殼體厚度負(fù)偏差 c10mm殼體腐蝕裕量 c22mm殼體材料許用應(yīng)力t137.9mpa 接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度84mm接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)度0mm接管材料16mn接管焊接接

13、頭系數(shù)1名稱及類型鍛件接管腐蝕裕量2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差 c1t 0mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 c1r mm接管材料許用應(yīng)力t119.9mpa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力tmpa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算殼體計(jì)算厚度 22.15mm接管計(jì)算厚度t1.079 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr0接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr0.869開孔直徑 d42mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 b136 mm接管有效外伸長(zhǎng)度 h129.7mm接管有效內(nèi)伸長(zhǎng)度 h20 mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積a 1040mm2殼體多余金屬面積 a1164.9 mm2接管多余金屬面積 a2925

14、.5mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 a364 mm2a1+a2+a3=1154 mm2 ，大于a，不需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 a4mm2a-(a1+a2+a3)mm2結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求,不需另加補(bǔ)強(qiáng)。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位接 管 : n4, 5088計(jì) 算 方 法 : hg20582-98 壓 力 面 積 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡(jiǎn) 圖計(jì)算壓力 pc0.3mpa設(shè)計(jì)溫度250殼體型式圓 筒殼體材料名稱及類型0cr18ni9板材殼體內(nèi)直徑 di900mm殼體開孔處名義厚度n 8mm殼體厚度負(fù)偏差 c0.8mm殼體腐蝕裕量 c0mm殼體材料許用應(yīng)力t 122mpa接管實(shí)際外伸長(zhǎng)度140mm接管實(shí)際內(nèi)伸長(zhǎng)

15、度0mm接管腐蝕裕量0mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱接管材料名稱及類型0cr18ni9板材補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差 c0.8mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差cmm接管材料許用應(yīng)力t122mpa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力tmpa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算開孔內(nèi)直徑 di493.6 mm殼體補(bǔ)強(qiáng)的有效寬度 b80.82 mm接管有效外伸長(zhǎng)度 h175.06 mm接管有效內(nèi)伸長(zhǎng)度 h20 mm有效范圍內(nèi)的壓力面積 ap342336 mm2殼體有效金屬面積 a01164 mm2接管有效金屬面積 a11196 mm2補(bǔ)強(qiáng)圈有效金屬面積 a20 mm2pc ap102701n(-pc /2)a0+(1-pc /2)a1+(2-

16、pc /2)a2287550 n結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。u型膨脹節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì) 算 條 件簡(jiǎn) 圖設(shè)計(jì)內(nèi)壓力6.60mpa設(shè)計(jì)外壓力mpa設(shè)計(jì)溫度 t285.00設(shè) 計(jì) 要 求 的 循 環(huán) 次 數(shù)0次波材料16mnr(熱軋)紋腐蝕裕量1.00mm管許用應(yīng)力137.90mpa直常溫下彈性模量2.058e+05mpa邊設(shè)計(jì)溫度下彈性模量1.872e+05mpa段設(shè)計(jì)溫度下屈服點(diǎn)221.00mpa下限操作溫度下彈性模量ebc mpa上限操作溫度下彈性模量ebh mpa幾 何 尺 寸直邊段與波紋內(nèi)徑 db = 900.00mm波長(zhǎng) w = 236.00mm直邊段長(zhǎng)度 l4 = 27.00mm波紋管層數(shù) m

17、= 1波高 h = 150.00mm波數(shù) n = 1成型前一層名義厚度 =18.00mm成型前一層有效厚度=17.00mm波紋管直邊段平均直徑db +ms =918.00mm加強(qiáng)圈有效厚度 =mm加強(qiáng)圈平均直徑 dc =db +2ms +sc = mm加強(qiáng)圈彈性模量 ec =mpa加強(qiáng)圈材料加強(qiáng)圈長(zhǎng)度lc = mm波紋管平均直徑dmdm = do +h =1086.00mm成型后波紋管一層最小有效厚度sp16.39mm系 數(shù) 計(jì) 算系數(shù) 0.14（當(dāng)時(shí)，?。┢趬勖臏囟刃拚禂?shù)tf 室溫條件下=1修正系數(shù)橫坐標(biāo)值0.79右端縱坐標(biāo)曲線值0.80 系數(shù)按查圖6-2得：0.56 系數(shù)按查圖6-3

18、得： 1.68 系數(shù)按查圖6-4得：2.28注：剛 度 及 位 移 計(jì) 算一個(gè)波軸向鋼度320222.93n/mm總體軸向剛度320222.93n/mm軸向力 ff = 655247.36一個(gè)波的軸向位移e=f/k=2.05mm應(yīng) 力 計(jì) 算許 用 值內(nèi)直邊段周向薄膜應(yīng)力23.80137.90 mpa壓加強(qiáng)圈周向薄膜應(yīng)力sc137.90mpa應(yīng)力波紋管周向薄膜應(yīng)力118.72137.90mpa波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力30.21137.90mpa波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力153.73mpa軸 向波紋管經(jīng)向薄膜應(yīng)力11.22mpa位移波紋管經(jīng)向彎曲應(yīng)力238.35mpa組計(jì)算183.94331.50 mpa合計(jì)

19、算249.57mpa應(yīng)力計(jì)算所有組合最大值 378.33442.00 mpa疲 勞 壽 命 校 核對(duì)于奧氏體不銹鋼膨脹節(jié), 當(dāng)時(shí), 需要進(jìn)行疲勞校核疲 勞 破 壞 時(shí) 的 循 環(huán) 次 數(shù) 疲勞壽命安全系數(shù)( 按gb1511999，nf 15 )許 用 循 環(huán) 次 數(shù) 校核條件設(shè) 計(jì) 要 求 的 操 作 循 環(huán) 次 數(shù) 平面失穩(wěn)應(yīng)力= 6.64mpap=ps 平面失穩(wěn)壓力校核通過 不帶法蘭固定式管板計(jì)算(b) 設(shè) 計(jì) 單 位 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 條 件簡(jiǎn) 圖殼程圓筒設(shè)計(jì)壓力ps6.6mpa設(shè)計(jì)溫度 t285平均金屬溫度 276裝配溫度 15材料名稱16mnr(熱軋)設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力137.9mpa

20、平均金屬溫度下彈性模量1.879e+05mpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)1.274e-05mm/mm殼程圓筒內(nèi)徑 900mm殼 程 圓 筒 名 義 厚 度 26mm殼 程 圓 筒 有 效 厚 度 24mm殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積 a=0.25 p di26.362e+05mm2殼程圓筒金屬橫截面積 as=pds ( di+dn ) 6.967e+04mm2管箱圓筒設(shè)計(jì)壓力0.3mpa設(shè)計(jì)溫度 250材料名稱0cr18ni9設(shè)計(jì)溫度下彈性模量1.81e+05mpa管箱圓筒名義厚度8mm管箱圓筒有效厚度7.2mm換熱管材料名稱00cr17ni14mo2管子平均溫度 t230.5設(shè)計(jì)溫度下管子材料許用應(yīng)

21、力 96.5mpa設(shè)計(jì)溫度下管子材料屈服應(yīng)力 106.8mpa設(shè)計(jì)溫度下管子材料彈性模量 1.782e+05mpa平均金屬溫度下管子材料彈性模量 1.822e+05mpa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)1.735e-05mm/mm管子外徑 d45mm管子壁厚2.5mm管子根數(shù) n194換熱管中心 s57mm一根管子金屬橫截面積333.8mm2換熱管長(zhǎng)度 l 2500mm換熱管有效長(zhǎng)度(兩管板內(nèi)側(cè)間距) l2388mm換熱管管束模數(shù) =5489mpa管子回轉(zhuǎn)半徑 15.05mm管子受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度 1192mm系數(shù) cr =181.5比值 79.16管子穩(wěn)定許用壓應(yīng)力 () = mpa管子穩(wěn)定許

22、用壓應(yīng)力 () =41.75mpa管板材料名稱0cr18ni9設(shè)計(jì)溫度 285設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 116.4mpa設(shè)計(jì)溫度下彈性模量 1.782e+05mpa管板腐蝕裕量 0mm管板輸入厚度 56mm管板計(jì)算厚度 29mm隔板槽面積 (包括拉桿和假管區(qū)面積)ad0mm2管板強(qiáng)度削弱系數(shù)0.4管板剛度削弱系數(shù)0.4管子加強(qiáng)系數(shù) , k =7.953管板和管子連接型式焊接管板和管子脹接(焊接)高度 l4.5mm脹接許用拉脫應(yīng)力qmpa焊接許用拉脫應(yīng)力q48.25mpa管箱法蘭材料名稱 管箱法蘭厚度 0mm比值 0.008比值 0系數(shù) (查圖25) 0.004842系數(shù) (查圖26) 9.148e-

23、05旋轉(zhuǎn)剛度 1.38mpa注：殼體法蘭材料名稱0cr18ni9殼體法蘭厚度0mm管板延長(zhǎng)部分凸緣外直徑 df 0mm管板延長(zhǎng)部分凸緣寬度 0mm比值 0.02667比值 0系數(shù)(按ds /di ,df”/di ) 查圖25)0.01614系數(shù) (查圖26)w0.001856旋轉(zhuǎn)剛度 29.06mpa系數(shù)計(jì)算旋轉(zhuǎn)剛度( c型結(jié)構(gòu) 0) 30.44mpa旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量綱參數(shù) 0.004356膨脹節(jié)總體軸向剛度 3.787e+05n/mm管板第一彎矩系數(shù)m1,(按k,查圖27) 0.5347系數(shù) 15.43系數(shù)(按查圖29) 3.759換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之 0.9011換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比 13.95管板第二彎矩系數(shù)m2,按k,q(或qex)查圖28(a)或(b)4.885管板參數(shù)管板開孔后面積a- 0.25 n3.276e+05mm2管板布管區(qū)面積 (三角形布管) (正方形布管) 5.459e+05mm2管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 833.7mm系數(shù)計(jì)算系數(shù) 0.515系數(shù) 0.1977系數(shù) 2.61