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换热器强度校核计算说明书

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过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 0 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： 天津市塘沽区红光化工设备有限公司 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 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98 全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 1 固定管板换热器设计计算 计算单位 天津市塘沽区红光化工设备有限公司 设 计 计 算 条 件 壳 程 管 程 设计压力 ps 1.5 MPa 设计压力 pt 4 MPa 设计温度 ts 227.5 C 设计温度 tt 314 

C

壳程圆筒内径 Di 400 mm 管箱圆筒内径Di 400 mm 材料名称 16MnR(正火) 材料名称 16MnR(正火) 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 管板校核计算 筒体法兰校核计算 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 2 前端管箱筒体计算 计算单位 天津市塘沽区红光化工设备有限公司 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 4.00 MPa 设计温度 t 314.00  C 内径 Di 400.00 mm 材料 16MnR(正火) ( 板材 ) 试验温度许用应力  170.00 MPa 设计温度许用应力 t 141.20 MPa 试验温度下屈服点 s 345.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数  0.85 厚度及重量计算

计算厚度  = PDPcitc2[] = 6.78 mm

有效厚度 e =n - C1- C2= 7.00 mm 名义厚度 n = 8.00 mm 重量 18.75 Kg 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 [][]t = 6.0198 (或由用户输入) MPa

压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 310.50 MPa

试验压力下 圆筒的应力 T = pDTiee.().2 = 205.89

MPa

校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算

最大允许工作压力 [Pw]= 2etie[]()D= 4.12845 MPa

设计温度下计算应力 t = PDciee()2= 116.29 MPa t 120.02 MPa 校核条件 t ≥t 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 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 3 前端管箱封头计算 计算单位 天津市塘沽区红光化工设备有限公司 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc 4.03 MPa 设计温度 t 314.00  C 内径 Di 400.00 mm 曲面高度 hi 100.00 mm 材料 16MnR(正火) (板材) 试验温度许用应力  170.00 MPa 设计温度许用应力 t 141.20 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数  0.85 厚度及重量计算

形状系数 K = 16222Dhii = 1.0000

计算厚度  = KPDPcitc205[]. = 6.77 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 7.00 mm 最小厚度 min = 0.60 mm 名义厚度 n = 8.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量 14.44 Kg 压 力 计 算

最大允许工作压力 [Pw]= 205[].teieKD= 4.16426 MPa

结论 合格 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 4 后端管箱筒体计算 计算单位 天津市塘沽区红光化工设备有限公司 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 4.00 MPa 设计温度 t 314.00  C 内径 Di 400.00 mm 材料 16MnR(正火) ( 板材 ) 试验温度许用应力  170.00 MPa 设计温度许用应力 t 141.20 MPa 试验温度下屈服点 s 345.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数  0.85 厚度及重量计算

计算厚度  = PDPcitc2[] = 6.78 mm

有效厚度 e =n - C1- C2= 7.00 mm 名义厚度 n = 8.00 mm 重量 18.75 Kg 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 [][]t = 6.0198 (或由用户输入) MPa

压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 310.50 MPa

试验压力下 圆筒的应力 T = pDTiee.().2 = 205.89

MPa

校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算

最大允许工作压力 [Pw]= 2etie[]()D= 4.12845 MPa

设计温度下计算应力 t = PDciee()2= 116.29 MPa t 120.02 MPa 校核条件 t ≥t 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 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 5 后端管箱封头计算 计算单位 天津市塘沽区红光化工设备有限公司 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc 4.03 MPa 设计温度 t 314.00  C 内径 Di 400.00 mm 曲面高度 hi 100.00 mm 材料 16MnR(正火) (板材) 试验温度许用应力  170.00 MPa 设计温度许用应力 t 141.20 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数  0.85 厚度及重量计算

形状系数 K = 16222Dhii = 1.0000

计算厚度  = KPDPcitc205[]. = 6.77 mm 有效厚度 e =n - C1- C2= 7.00 mm 最小厚度 min = 0.60 mm 名义厚度 n = 8.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量 14.44 Kg 压 力 计 算

最大允许工作压力 [Pw]= 205[].teieKD= 4.16426 MPa

结论 合格 过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 6 壳程圆筒计算 计算单位 天津市塘沽区红光化工设备有限公司 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc 1.53 MPa 设计温度 t 227.50  C 内径 Di 400.00 mm 材料 16MnR(正火) ( 板材 ) 试验温度许用应力  170.00 MPa 设计温度许用应力 t 162.30 MPa 试验温度下屈服点 s 345.00 MPa 钢板负偏差 C1 0.00 mm 腐蚀裕量 C2 1.00 mm 焊接接头系数  0.85 厚度及重量计算

计算厚度  = PDPcitc2[] = 2.23 mm

有效厚度 e =n - C1- C2= 7.00 mm 名义厚度 n = 8.00 mm 重量 153.26 Kg 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 [][]t = 1.9640 (或由用户输入) MPa

压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s = 310.50 MPa

试验压力下 圆筒的应力 T = pDTiee.().2 = 67.17

MPa

校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算

最大允许工作压力 [Pw]= 2etie[]()D= 4.74538 MPa

设计温度下计算应力 t = PDciee()2= 44.48 MPa t 137.96 MPa 校核条件 t ≥t 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

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sw6换热器管箱法兰校核

sw6换热器管箱法兰校核

前端管箱法兰计算计算单位压力容器专用计算软件 ?设 计 条 件简 图设计压力 p 2.978 MPa 计算压力 p c 2.978 MPa 设计温度 t 160.0 ︒ C 轴向外载荷 F 0.0 N 外力矩 M 0.0 N .mm 壳 材料名称Q345R 体 许用应力 nt []σ187.8 MPa 法 材料名称 35 许用[σ]f 170.0 MPa 兰 应力 [σ]t f 144.2 MPa 材料名称30CrMoA 螺 许用[σ]b 167.0 MPa 应力[σ]t b144.4 MPa 栓 公称直径 d B36.0 mm 螺栓根径 d 1 31.7 mm 数量 n 44个D i 1200.0 D o 1450.0垫 结构尺寸D b 1380.0 D 外 1308.0 D 内 1238.0 δ0 28.0 mm L e35.0 L A 48.0 h 48.0 δ142.0 材料类型 软垫片N35.0m 2.00 y (MPa) 11.0 压紧面形状1a,1bb10.58D G1286.8片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = ( D 外+D 内 )/2b 0 > 6.4mm b =2.530bb 0 > 6.4mm D G = D 外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷W a W a = πbD G y = 470656.2 N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F = 4382185.0 N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) = 30347.5mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = 34660.8 mm 2力 矩 计 算 操 F D = 0.785i 2D p c= 3365879.0N L D = L A + 0.5δ1 = 69.0mm M D = F D L D= 232245648.0N .mm 作F G = F p= 509351.4 N L G = 0.5 ( D b - D G ) = 46.6mmM G = F G L G= 23727496.0 N .mm M pF T = F -F D = 504736.6NL T =0.5(L A + δ1 + L G )= 68.3mmM T = F T L T= 34469408.0N .mm 外压: M p = F D (L D - L G )+F T (L T -L G ); 内压: M p = M D +M G +M T M p = 290442560.0 N .mm 预紧M aW = 5428195.0 N L G = 46.6 mm M a =W L G = 252865616.0 N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t/[σ]f 中大者 M o = 290442560.0N .mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 n D L bπ== 98.5 mm 最小间距 =m in L80.0 (查GB150-98表9-3) mm 最大间距=m ax L360.0mm形 状 常 数 确 定h D 0i 0==δ183.30h/h o = 0.3K = D o /D I = 1.208δδ10= 1.5由K 查表9-5得 T =1.836Z =5.347Y =10.366 U =11.391整体法兰 查图9-3和图9-4 F I =0.88468 V I =0.38528 e F h ==I 00.00483松式法兰 查图9-5和图9-6 F L =0.00000V L =0.00000e F h ==L 00.00000查图9-7 由 δ1/δo 得f = 1.27066整体法兰21o o Ih V U d δ== 4248913.5松式法兰21o o Lh V U d δ== 0.0ηδ==f 13d 0.4ψ=δfe +1 =1.58 γ = ψ/T= 0.86=+=134e f δβ 1.77λγη=+= 1.27剪应力校核 计 算 值 许 用 值结 论预紧状态==l D Wi πτ1 0.00 MPa[][]nστ8.01=操作状态==l D W i pπτ20.00 MPa [][]t nστ8.02=输入法兰厚度δ f = 120.0 mm 时, 法兰应力校核 应力 性质 计 算 值许 用 值结 论 轴向 应力==i21oH D fM λδσ 137.61MPa15.[]σf t =216.3 或25.[]σn t =469.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取15.[]σn t) 校核合格径向 应力=+⋅=i 2f 0R)133.1(D M e f λδδσ 23.51MPa f t []σ = 144.2 校核合格切向 应力σδσT 0f i R=-=M Y D Z 2 48.52 MPa f t []σ = 144.2 校核合格 综合 应力 ))(5.0),(5.0max(T H R H σσσσ++ = 93.06 MPaf t []σ = 144.2校核合格法兰校核结果校核合格。

换热器设计说明书

换热器设计说明书

1
3 U 形管换热器设计计算及强度校核...........................................................................................33 3.1 筒体、封头的厚度计算及压力试验校核 ....................................................................... 33 3.1.1 筒体厚度计算 ........................................................................................................ 33 3.1.2 前端管箱筒体计算 ................................................................................................ 34 3.1.3 前端管箱封头计算 ................................................................................................ 35 3.1.4 后端封头计算 ........................................................................................................ 36 3.2 水压试验校核 ................................................................................................................... 37 3.2.1 筒体的水压试验校核 ............................................................................................ 37 3.2.2 前端管箱封头，后端封头的水压试验校核......................................................... 39 3.3 法兰和螺栓 ....................................................................................................................... 40 3.3.1 垫片的选择及计算 ..............................................பைடு நூலகம்............................................... 40 3.3.2 螺栓的选择及计算 ................................................................................................ 41 3.3.3 法兰的选择 ............................................................................................................ 42 3.4 开孔补强计算 ................................................................................................................... 43 3.4.1 进口接管①、出口接管⑤ .................................................................................... 43 3.4.2 进口接管② ............................................................................................................ 45 3.4.3 出口接管④ ............................................................................................................ 47 3.5 管板及换热管的选择计算 ............................................................................................... 50 3.5.1 换热管的尺寸及排布 ............................................................................................ 50 3.5.2 管板的设计计算 .................................................................................................... 50
换热器说明书

换热器说明书

9.2 换热器的设计与选型9.2.1 概述换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。

对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。

通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10~20%。

在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的35~40%。

换热器包括过程流股的冷却器，加热器，塔的再沸器和冷凝器，以及不同温位的工艺物流相互进行显热交换的换热器。

根据工艺要求掌握物料流量、温度、压力、化学性质、物性参数等特性等，初步确定设计方案。

在设计过程中，主要考虑如下几个方面的问题。

1) 满足工艺和操作的要求设计出来的流程和设备首先要保证质量，操作稳定，这就必须配置必要的阀门和计量仪表等。

并在确定方案时，考虑流体的流量，温度和压力变化时采取什么措施来调剂节，而在设备发生故障时，检修应方便。

2) 满足经济上的要求既能满足工艺操作的要求，又使施工简便，材料来源容易，价格低。

如果有废热可利用，要尽量节省热能，充分利用废热，或者采取适当的措施达到降低成本的目的。

3) 保证生产安全在工艺流程和操作中若有爆炸，中毒等危险性，要考虑安全措施。

又如设备材料的强度验算，除按规定应有一定的安全系数外，还应考虑由于设备中压力突然升高或者造成真空而需要安装安全阀9.2.2 换热器的分类1．按工艺功能分类：可分为冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等。

2．按传热方式和结构分类：可分为间壁传递热量式和直接接触传递热量式，其中间壁传递热量式又可分为：①管壳式换热器：固定管板式、浮头式、填料函式、U型管式、滑动管板式。

②板式换热器：板翅式、螺旋板式、伞板式、波纹板式。

③管式换热器：空冷式、套管式、喷淋管式、箱管式。

④液膜式换热器：升降模式、括板薄膜式、离心薄膜式。

管壳式换热器的强度计算.ppt

管壳式换热器的强度计算.ppt

t
p
▪ 式中 []t ——管板材料在设计温度下的许用 剪应力，取[]t=0.8 []t
▪ t ——不包括附加量的管板厚度，t=tc-C。
▪ 考虑管板开孔削弱系数为(1-do/to)，则管板 按剪切强度的计算公式为：
t 0.309Do p
t 1 do to
（3）
▪ 式中 to ——管孔中心距，mm；
▪ 管板厚度应同时考虑上述弯曲强度、剪切强度 及管板最小厚度三项因素，从中取最大厚度， 然后加上厚度附加量。
(二)基于安置在弹性基础上的圆平板的强度计算
▪ 由于管板结构的复杂，影响管板强度的因素 很多，所以正确地进行管板强度分析是比较 困准、复杂的。现行各国规范的管板厚度计 算公式，都是对实际管板作一定的假定简化 而得到的近似公式。由于所采用的假定简化 各不相同，与真实管板受力状况必然有程度 不同的差别，造成在同样条件下用现行的各 国规范计算公式算得的厚度差别很大。这些 公式尽管形式各异，但其大体上是分别在以 下三种基本假设的前提下得出的。
支承情况的系数。两式中其他各项形式上相同， 整体管板＝1，但由于管板设计中需考虑开孔 及温差影响，因此含义略有差异。
式(2)中：
▪ C ——附加厚度，mm；
▪ Dc——管板计算直径（当用螺栓与法兰连接时，取 垫片平均直径；对焊接于壳体上的管板，取壳体内 径，如下图1所示），mm；
▪ K ——结构系数，与换热器型式、管板的结构有关， 对管子为直管，固定管板与浮动管板K=1.0，对U形 管，找相关资料查取；
d。——管子外径，mm；
D。——布管区最外圈管子中心圆直径，mm
▪ 当布管区不是圆形时，则D。为布管区外缘 管子中心连线所限定的周边当量直径，即
Do