浮头式换热器强度计算书
浮头换热器计算说明书
沈阳化工大学本科毕业论文题目：流量为290t/h的浮头式加热器院系：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级：过控0605学生姓名：谢珏勋指导教师：金丹副教授论文提交日期： 2010年 06月 28日论文答辩日期：2010年06月29日毕业设计（论文）任务书过程装备与控制工程0605班学生：谢珏勋内容摘要换热器是化工生产中重要的设备之一，它是一种冷热流体间传递热量的设备，其中管壳式换热器应用最为广泛。
本设计为单壳程、两管程换热器，壳程介质为水，管程介质为水。
水的流量为290t/h，管程的入口温度为95℃，出口温度为60℃，壳程的入口温度为20℃，出口温度为70℃本次设计为浮头式换热器，浮头式换热器主要由管箱、管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等组成。
浮头换热器的一端管板与壳体固定，另一端为浮动管板。
因此其优点为热应力较小，便于检查和清洗。
缺点为结构较为复杂。
在传热计算工艺中，包括传热面积计算，传热量、传热系数的确定和换热器内径及换热管型号的选择，以及传热系数、压降及壁温的验算等问题。
在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、封头、管板厚度计算以及折流板、法兰、垫片和接管、支座、分隔板等零部件的设计，还要进行一些强度校核。
本设计是按照GB151《管壳式换热器》和GB150《钢制压力容器》设计的。
换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。
随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果。
关键词：换热器；浮动管板；传热计算；强度校核AbstractHeat exchanger is one of the important equipment in chemical industry ，it transfer heat between cold and heat fluid. In this heat exchanger the tubular heat exchanger is most widely used. This design is one shell and two tube, water flow in tube and water flow in shell.This design is floating head heat exchanger, it is made up of tube box 、tube sheet、shell、heat exchange tube、baffle plate、draw bar、spacer pipe、hook circle、floating head cover and so on. One tube sheet of the exchanger is connected with shell, and the other tube sheet is floating tube sheet. So it’s easy to check and clean. On the other hand the structure of it complex.In the process of heat transfer calculation, include area computation 、capacity of heat transmission 、the determine of heat transfer coefficient and the choice of the heat exchange tube. About strength calculation, it involve the calculating of shell、tube box、sealing head and so on. This design is according to GB151 << shell-and-tube heat exchanger >> and GB150 << Steel pressure vessel >> to design.Keywords: heat exchanger; floating tube sheet; heat transfer calculation; strength check目录第一部分文献综述 (1)第二部分计算说明书 (5)1.传热工艺计算 (5)1.1. 原始数据 (5)1.2. 定性温度及物性参数 (5)1.3. 传热量和冷水流量 (6)1.4. 有效平均温度 (6)1.5. 管程传热面积计算 (6)1.6. 结构初步设计 (7)1.7. 壳程换热系数计算 (8)1.8. 总传热系数计算 (8)1.9. 核算管程压强降 (9)1.10. 核算壳程压强降 (9)2. 强度计算 (9)2.1. 换热管材料及规格的选择和根数的确定 (9)2.2. 确定筒体内径 (11)2.3. 确定筒体壁厚 (11)2.4. 管箱封头厚度计算 (12)2.5. 浮头侧封头厚度计算 (13)2.6. 设备法兰的选择 (15)2.7. 管板的设计 (17)2.8. 钩圈式浮头 (20)2.9. 浮动管板 (29)2.10. 钩圈的选择 (31)2.11. 折流板的选择 (31)2.12. 拉杆和定距管的确定 (32)2.13. 管箱短节壁厚的计算 (33)2.14. 筒体、管箱的耐压试验的校核计算 (33)2.15. 接管及开孔补强 (34)2.16. 择及应力校核 (37)致谢 (41)附录 (42)Abstract (42)Introduction (42)1) increasing the system performance (42)Background (43)Heat Exchanger Effectiveness (45)第一部分文献综述换热器：换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
特殊形式浮头换热器管板强度计算方法
特殊形式浮头换热器管板强度计算方法袁振邦;加万里【摘要】GB/T 15 1 is applicable to strength calculation on a-type tubesheet of floating-head heat ex-changer,while it is not applicable to b-type tubesheet.Tubesheets of this kind should be analyzed accord-ing to appendix Ⅰ of JB/T 4732.Yet this method is very complicated,for it involves a set of linear equa-tions of eleven unknowns.Mechanics theory of tubesheet has been studied,and a set of linear equations of only three unknowns has been established,which helps to simplify solving process.Furthermore,the coeffi-cient matrix have beensorted,simplified,and parameterized on this basis.This method can be not only used in b-type tubesheet,but is also applicable for a-type tubesheets whose parameters are beyond the scope of GB/T 15 1 curves.%我国现行的换热器标准GB／T 151仅适用于固定端为a型连接的浮头式换热器管板计算，对于b型管板，则需按JB／T 4732附录Ⅰ计算。
强度计算说明书-浮头式换热器
62
H 140
h 40
1
16
2
26
d 27
螺柱规 格 M24
螺柱数 量 44
由《压力容器法兰》选择相关垫片：非金属软垫片 1400-1.0JB/T4704-2000,其相关尺寸为： D=1455mm, d=1405mm, =3mm.
9.3 接管法兰的选择
9.3.1 接管法兰 a、b
选择相同型号的，由于液体的流速为 1.5m/s,即：
t
7.23 9.23 11 12 9.2
7 8 9 10 11
d
n
d C2 n C1 C2
GB151—1999 《管壳式换 热器》
n e
e n C1 C2
t
t
Pc( Di e ) 2 e
75.8
12 13
75.8< [ ]t
沈阳化工大学学士学位毕业设计 计算说明书
14 15
P< [ Pw] 所选封头尺寸 公称直径：1400mm 直边高度：40mm
合格 曲面高度：350mm
九、设备法兰的选择 9.1 管箱接管法兰的选择
按照其条件 DN=1300 mm，设计温度为 99 ℃ 设计压力为 1.76Pa ，由《压力容器法兰》 选择带颈对焊法兰，相关参数如下： 单位（mm） D 1495 D1 1400
=96.5
MPa
合格
[ Pw]
[ Pw]
2[ ]t e KDi 0.5 e
1.26
10
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浮头式换热器设计任务书
武汉工程大学2014年3月设计任务书一．设计条件二．设计任务与内容1．工艺设计计算①确定设计方案选择换热器类型，确定物料流程，确定物性参数②估算传热面积确定换热量、平均温差、传热面积、冷却水流量③工艺结构参数确定根据工艺计算，合理确定介质流向与换热管的结构尺寸，如管壳程数、壳体及进出口接管直径，换热管规格尺寸与数量，折流板排列形式与间距，管板直径及管子排列方式等。
④换热流量核算⑤换热器内流动的流体阻力核算2．结构设计①筒体、管箱、法兰、浮头盖、管板、开口补强、支座等主要受压部件与元件的选材，结构选型与设计，强度计算与校核；②编制法兰计算程序，并按指定要求进行探讨性计算；③管束的振动计算及防震设计部分3．绘制全部施工图，包括装配图、部件图、零件图等总计约1号图幅6张。
4．编制管箱、法兰、管束、管板、浮头盖、外头盖等主要零部件的加工制造工艺及其装配程序，并制订管、壳程的试压方案及程序。
5．主要受压元件的材料选择及其可焊性评价与焊接材料选择说明。
6．编写设计说明书。
三．设计说明书的基本内容与要求设计说明书的作用是对自己所作的设计作出书面计算与论证，其基本内容依次为：题目、目录、前言、设计条件及所依据的主要设计标准、设计计算、加工工艺及试验等的说明，以及专题论证、电算程序与结果、造价概算和主要参考资料等。
前言中应概述设计作品在工艺装配中的功用、操作、维护要求和结构特点，主要设计内容简介，设计中的结构改进或创新，设计所遵循的标准规范等。
设计条件是指自己具体设计设备的操作条件，如介质性质、操作温度和压力等。
计算与论证为说明书的主体，包括除前言和设计条件外的全部上述内容。
设计说明书要求格式规范统一，条理清楚，图文并茂，文理通顺，书写整洁。
参考资料书写格式为：序号作者书刊名称出版社年月设计指导书一. 毕业设计的目的1．运用所学基础与专业理论知识进行实际设备设计的全面训练，以掌握设备设计的基础思路、方法与内容。
2．综合训练和提高设计调研、文献查阅、方案论证、计（电）算、绘图及设计文件编制等基本技能。
换热器结构设计及强度计算 说明书
摘要本次设计的题目为汽提塔冷凝器。
汽提塔冷凝器是换热器的一种应用，这里我设计成浮头式换热器。
浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。
浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗。
在化工工业中应用非常广泛。
本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，采用了1-2型，即壳侧一程，管侧两程。
首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构。
然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，之后对各部分进行校核。
本次毕业设计任务是流量为3500kg/h，浮头式换热器的机械设计，工作压力管程为0.43MPa、壳程为0.042MPa，工作温度管程为61℃、壳程为80℃。
通过本次毕业设计，我熟悉了浮头式换热器的工艺流程，掌握了浮头式换热器的结构及计算方法，了解了浮头式化热器的制造要求及安装过程。
但是，限于经验不足和水平有限，一定存在缺点甚至错误之处，敬请老师批评指正。
关键词：换热器；浮头式；管程；壳程AbstractThe topic of my study is the design of stripper condenser. stripper condenser is one of applications heat exchanger.In here, my design is the floating head heat exchanger. The floating head heat exchanger is a special type of tube and shell heat exchanger. It is special for its floating head. One of its tube sheet is fixed，while another can float in the shell，so called floating head. As the tubes can expand without the restriction of the shell，it can avoid thermal stress. Another advantage is that it can be dismantled and clean easily . It is widely used in chemical industry. In this study an overall design of the floating head heat exchanger is carried out .According to the demand the type 1-2 is chosen to be the basic type，which has one segment in shell and two segment in tubes. First，heat transfer is calculated to determine the heat exchange surface area and the number of tubes that needed. Then，according to the request and standards，structural of system is well designed. After that，the finite element analysis of the shell is completed.The graduation design task is 3500kg/h flow of the floating head heat exchanger, the mechanical design, working pressure tube 0.4 3MP, shell, work process of 0.042MP for 61 ℃, the temperature tube for 80 ℃shell cheng. Through the graduation design, I am familiar with the floating head heat exchanger process, mastered the structure of floating head heat exchanger and calculation method of floating head, learned the heat exchanger is manufacturing requirements and installation process. But, due to lack of experience and limited ability, certain shortcomings and even mistakes, please the teacher criticism and corrections.KEY WORDS：HEAT EXCHANGER；FLOATING HEAD；TUBE-SIDE；SHELL-SIDE目录第一章 换热器概述 (1)1.1 换热器的应用 (1)1.2 换热器的主要分类 (1)1.2.1 换热器的分类及特点 (1)1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 (2)1.3 管壳式换热器特殊结构 (5)1.4 换热管简介 (5)第二章 工艺计算 (7)2.1 设计条件 (7)2.2换热器传热面积与换热器规格： (8)2.2.1 流动空间的确定 (8)2.2.2 初算换热器传热面积'A .......................................................................................... 8 2.2.3 传热管数及管程的确定 ........................................................................................... 9 2.2.4管心距的计算 (9)2.2.5换热器型号、参数的确定 (9)2.2.6壳体内径计算 (9)2.2.7折流板的计算 (10)2.3换热器核算 (10)2.3.1传热系数核算 (11)2.3.2换热器的流体阻力 (13)2.3.3换热器的选型 (14)第三章 换热器的结构计算和强度计算 (15)3.1换热器的壳体设计 (15)3.2筒体材料及壁厚 (15)3.3封头的材料及壁厚 (16)3.4管箱材料的选择及壁厚的计算 (16)3.5开孔补强计算 (17)3.6水压试验及壳体强度的校核 (19)3.7 换热管 (20)3.7.1 换热管的排列方式 (20)3.7.2 布管限定圆L D (20)3.7.3 排管 (21)3.7.4 换热管束的分程 (21)3.8 管板设计 (22)3.8.1 管板与壳体的连接 (22)3.8.2 管板计算 (22)3.8.3 管板重量计算 (26)3.9折流板 (26)3.9.1 折流板的型式和尺寸 (27)3.9.2 折流板排列 (27)3.9.3 折流板的布置 (27)3.10拉杆与定距管 (27)3.10.1 拉杆的结构形式 (27)3.10.2 拉杆的直径、数量及布置 (28)3.10.3 定距管 (28)3.11法兰和垫片 (28)3.11.1固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片 (28)3.11.2外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片、浮头垫片 (30)3.11.3 接管法兰型式与尺寸 (31)3.12钩圈式浮头 (32)3.12.1 浮头盖的设计计算 (33)3.13分程隔板 (38)3.14鞍座 (38)3.14.1 支反力计算如下 (38)3.14.2 鞍座的型号及尺寸 (40)3.15接管的最小位置 (40)3.15.1壳程接管位置的最小尺寸 (40)3.15.2 管箱接管位置的最小尺寸 (41)附录外文翻译 (45)参考文献 (55)第一章换热器概述过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。
浮头式换热器PN1.6DN500
摘要本设计说明书介绍了题目为PN1.6DN500冷却器的设计过程，并简要论述了它的运用场合、特点和制造加工工艺。
本文首先以给出的技术特性与工艺参数为基础，利用传热原理等理论进行工艺计算，确定了内导流浮头式冷却器的基本型号BES 500—1.6—55—3/19—2Ⅱ；再依据GB150—1998《钢制压力容器》和GB151—1999《管壳式换热器》等标准着重对浮头式换热器各零部件进行了结构设计与强度校核，包括筒体、管箱、浮头法兰、浮头盖、管板以及开孔补强等部件及元件；最后，介绍了内导流浮头式换热器的检验、安装、使用与维修等内容。
关键词：传热系数内导流筒浮头法兰弓形折流板浮头式换热器AbstractThis design specifications introduces the design process of PN1.6 DN500 cooler, and expounds briefly the utilization situation、characteristic and manufacture process. Firstly, It is based on physical technical characteristic and technology parameter given in the production that the technology calculation is done by making use of fundamentals about heat transfer process in order to define the model of floating-head type cooler with inner diversion tube,which is BES 500—1.6—44.9—3/25—2Ⅱ. Then, the structural design and intensity examination about most of components in heat exchanger are carried out by means of standards, such as GB150—1998<Steel pressure vessels> and GB151—1999<shell and tube heat exchanger>，including tube body、tube box、floating head flange、floating head cover、the tube plate as well as reinforcement for opening and so on. Finally, it is also related to inspection、installation、operation and maintenance about floating-head type heat exchanger with inner diversion tube.Key word: heat transfer coefficient ；inner diversion tube ; floating head flange；flow resistance；segmental baffle；floating-head type heat exchanger ;目录摘要 (I)Abstract....................................................... I I 绪论. (1)第一章方案论证 (5)1.2 经济合理性 (7)1.3 结构可操作性 (7)第二章结构及强度设计 (9)2.1 筒体结构设计及计算[1] (9)2.1.1. 筒体厚度计算 (9)2.1.2 筒体的强度校核和水压试验 (10)2.2 管箱结构设计 (11)2.2.1封头的材料及形式选择[14] (11)2.2.2标准封头壁厚计算 (11)2.2.3管箱应力校核 (12)2.2.4 管箱的结构设计 (12)2.3 管箱法兰设计 (13)2.3.1 法兰选用[5] (13)2.3.2垫片选用[8] (13)2.3.3螺柱与螺母选用[5] (14)2.3.4管箱法兰计算及校核[2] (14)2.4 钩圈式浮头的设计 (19)2.4.1 钩圈式浮头的结构尺寸计算 (19)2.4.2 浮头盖的设计计算 (20)2.4.3浮头钩圈的设计计算 (28)2.5 换热管及管板的设计 (28)2.5.1、换热管的设计 (28)2.5.2 换热器管板设计 (30)2.6 外头盖设计 (35)2.6.1 外头盖侧法兰选用[10] (35)2.6.2.外头盖法兰选用[5] (36)2.6.3.外头盖垫片及其它[9] (36)2.6.4 外头盖封头的设计[14] (36)2.7 开孔补强设计[1] (37)3.7.1 补强判别 (37)2.7.3．封头开孔补强计算 (39)2.8 其他零部件设计[2] (40)2.8.1拉杆设计 (40)2.8.2 分程隔板设计 (41)2.8.3 定距管设计 (41)2.8.4滑道设计 (41)2.8.5 折流板的设计计算 (41)P) (43)2.8.6. 防冲板设计(GB151- 1999,762.8.7. 内导流筒的选用 (43)2.8.8. 防短路结构设计 (43)2.8.9. 鞍式支座的选用[11] (44)2.8.10. 预防管束发生振动破坏的措施 (45)第三章浮头式换热器的制造、检验与验收 (46)3.1浮头式换热器制造、检验与验收要求 (46)3.2浮头式换热器的制造工艺[4] (46)3.2.1主要零部件的加工工艺 (46)3.2.3 浮头式换热器的焊接工艺 (49)3.2.4 浮头式换热器的涂漆工艺 (51)3.3浮头式换热器的检验与验收 (51)3.3.1 换热器常见的试验工艺及要求 (52)3.3.2 浮头式换热器的检验工艺 (52)第四章浮头式换热器的安装、使用与维修 (54)4.1浮头式换热器的安装要求 (54)4.2浮头式换热器的使用与维修[4] (54)4.2.1浮头式换热器使用时常见的几种破坏形式 (54)4.2.2浮头式换热器的维修 (55)第五章分析与总结 (56)设计小结 (57)参考文献 (58)致谢 (59)绪论过程设备在生产技术领域中应用非常广泛，是化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、能源、纺织、宇航、城建、国防、海洋工程等传统部门所必需的关键设备。
浮头式换热器计算说明书
课程设计题目：浮头式换热器院系：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级：1003班学生姓名：尹以龙指导教师：***目录第一部分任务书 (1)第二部分计算说明书 (2)1.传热工艺计算 (2)1.1.原始数据 (2)1.2.定性温度及物性参数 (3)1.3.传热量和冷水流量 (3)1.4.有效平均温度 (3)1.5.管程传热面积计算 (4)1.6.结构初步设计 (4)1.7.壳程换热系数计算 (5)1.8.总传热系数计算 (6)1.9.结构初步设计 (7)1.10.壳程换热系数计算 (7)1.11.总传热系数计算 (8)1.12.核算管程压强降 (8)1.13.核算壳程压强降 (9)2.强度计算 (11)2.1.换热管材料及规格的选择和根数的确定 (11)2.2.确定筒体内径 (11)2.3.确定筒体壁厚 (12)2.3.1.筒体液压试验 (13)2.4.管箱封头厚度计算 (13)2.5.浮头侧封头厚度计算 (14)2.6.设备法兰的选择 (15)2.6.1.管箱侧法兰的选择 (15)2.6.2.浮头侧法兰的选择 (16)2.6.3.壳体上与浮头侧连接的法兰 (17)2.6.4.接管法兰的选择 (17)2.7.管板的设计 (18)2.8.钩圈式浮头 (22)2.8.1浮头法兰的计算 (24)2.8.2管程压力作用下浮头盖的设计 (28)2.9.浮动管板 (29)2.10.钩圈的选择 (30)2.11.折流板的选择 (31)2.12.拉杆和定距管的确定 (32)2.13.防冲板 (32)2.14.管箱短节壁厚的计算 (32)2.15.筒体、管箱的耐压试验的校核计算 (33)2.16.接管及开孔补强 (33)2.16.1 a,b孔的补强 (33)2.16.2 d,h孔的补强 (35)2.17. 支座择及应力校核 (37)2.17.1 支座的选择 (37)2.17.2 支座的应力校核 (38)2.18. 整体尺寸布局 (40)第一部分任务书一、设计题目设计题目：用水冷却煤油产品的浮头式换热器的设计二、设计条件(1)使煤油从180℃冷却到40℃，压力1.0MPa；(2)冷却剂为水，水压力为0.5MPa。
浮头式换热器计算
浮头式换热器筒体计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力 P c MPa 设计温度 t ︒ C 内径 D i mm 材料试验温度许用应力 [σ]MPa 设计温度许用应力 [σ]tMPa 试验温度下屈服点 σs MPa 钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm焊接接头系数 φ厚度及重量计算计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- =mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= mm 名义厚度 δn =mm 重量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 P T = 1.25P [][]σσt = (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs =MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D +=MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= MPa [σ]tφMPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论 合格前端管箱筒体计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力 P c MPa 设计温度 t ︒ C 内径 D i mm 材料试验温度许用应力 [σ]MPa 设计温度许用应力 [σ]tMPa 试验温度下屈服点 σs MPa 钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm焊接接头系数 φ厚度及重量计算计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- =mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= mm 名义厚度 δn =mm 重量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 P T = 1.25P [][]σσt = (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs =MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D +=MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= MPa [σ]tφ 144.50 MPa校核条件 [σ]t φ ≥σt 结论 合格前端管箱封头计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件椭圆封头简图计算压力P c MPa设计温度 t︒ C内径D i mm曲面高度h i mm材料设计温度许用应力[σ]t MPa试验温度许用应力[σ]MPa钢板负偏差C1mm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数φ厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii=计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- =mm有效厚度δe =δn - C1- C2=mm最小厚度δmin = mm名义厚度δn =mm结论满足最小厚度要求重量 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+=MPa结论合格后端管箱筒体计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件筒体简图计算压力 P c MPa 设计温度 t ︒ C 内径 D i mm 材料试验温度许用应力 [σ]MPa 设计温度许用应力 [σ]tMPa 试验温度下屈服点 σs MPa 钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm焊接接头系数 φ厚度及重量计算计算厚度 δ = P D P c it c 2[]σφ- =mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= mm 名义厚度 δn =mm 重量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 P T = 1.25P [][]σσt = (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs =MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]=2δσφδe t i e []()D +=MPa 设计温度下计算应力 σt= P D c i e e()+δδ2= MPa [σ]tφMPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论 合格后端管箱封头计算结果计算单位辽宁石油化工大学计算条件椭圆封头简图计算压力P c MPa设计温度 t︒ C内径D i mm曲面高度h i mm材料设计温度许用应力[σ]t MPa试验温度许用应力[σ]MPa钢板负偏差C1mm腐蚀裕量C2mm焊接接头系数φ厚度及重量计算形状系数 K = 16222+⎛⎝⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥Dhii=计算厚度δ =KP DPc itc205[].σφ- =mm有效厚度δe =δn - C1- C2=mm最小厚度δmin = mm名义厚度δn =mm结论满足最小厚度要求重量 Kg压力计算最大允许工作压力[P w]=205[].σφδδtei eKD+=MPa结论合格浮头计算计算单位辽宁石油化工大学设 计 条 件简 图计算压力 p c MPa 结构 d: 设计温度 t︒ C 封 名义厚度 mm腐蚀裕量 mm 头 材料名称 法 法兰厚度 δfmm 材料名称许用 f []σ MPa 兰 应力 f t []σ MPa材料名称 螺 许用 b []σ MPa 应力 b t []σ MPa栓 公称直径 d bmm数量 nN y (MPa ) m外径 内径 垫 材料类型金属垫片压紧面形状片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = (垫片内径 + 垫片外径)/2mm b 0 > 6.4mm b =2.530b b 0 > 6.4mm D G = 垫片外径-2bb =D G = 结构尺寸(mm) D b D fiD foR il封 头 壁 厚 计 算A 值B 值 (MPa)许用内压或外压 (MPa) 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 W a = 3.14b D G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷 W p = F p + F = 5 N 所需螺栓总截面积 A m = A p 和A a 中大者 A m = mm 2 实际使用螺栓总截面积 A b =n d π42B =mm 2操作情况下法兰受力 力 臂力 矩F D = 0.785i 2D p c= 354915.4 NL D = 0.5 ( D b - D i ) =mm M D = F D L D =N .mm F G = F p= 128931.4 NL G = 0.5 ( D b - D G )=mm M G = F G L G=N .mm F T = F -F D= 22332.5NL T = 0.5 ( L D + L G )=mm M T = F T L T=N .mm F r = F D ctg β1= 515291.0NlL 1nfr --=βδδcos22=mmM r = F r L r=N .mm作用点浮头计算计算单位辽宁石油化工大学设 计 条 件简 图计算压力 p c MPa 结构 d: 设计温度 t︒ C 封 名义厚度 mm腐蚀裕量 mm 头 材料名称 法 法兰厚度 δfmm 材料名称许用 f []σ MPa 兰 应力 f t []σ MPa材料名称 螺 许用 b []σ MPa 应力 b t []σ MPa栓 公称直径 d bmm数量 nNy (MPa )m外径 内径 垫 材料类型 压紧面形状片 b 0≤6.4mm b = b 0b 0≤6.4mm D G = (垫片内径 + 垫片外径)/2 mmb 0 > 6.4mm b =2.530b b 0 > 6.4mm D G = 垫片外径-2bb =6D G = 结构尺寸(mm) D b D fi D foR il封 头 壁 厚 计 算A 值B 值 (MPa)许用内压或外压 (MPa) 结 论螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷 W a = 3.14b D G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷 W p = F p + F = N 所需螺栓总截面积 A m = A p 和A a 中大者 A m = mm 2 实际使用螺栓总截面积 A b =n d π42B =mm 2操作情况下法兰受力 力 臂力 矩F D = 0.785i 2D p c= -380266.6 NL D = 0.5 ( D b - D i ) =mm M D = F D L D =N .mm F G = F p= -138140.8 NL G = 0.5 ( D b - D G )=mm M G = F G L G=N .mm F T = F -F D= -23927.6NL T = 0.5 ( L D + L G )=mm M T = F T L T=N .mm F r = F D ctg β1= -552097.5NlL 1nfr --=βδδcos22=mmM r = F r L r=N .mm作用点筒体法兰计算结果计算单位辽宁石油化工大学设 计 条 件简 图设计压力 p MPa 计算压力 p c MPa 设计温度 t ︒ C 轴向外载荷 F N 外力矩 M N .mm 壳 材料名称体 许用应力 nt []σMPa 法 材料名称 许用[σ]f MPa 兰 应力 [σ]tf MPa 材料名称螺 许用[σ]b MPa 应力[σ]t bMPa 栓 公称直径 d Bmm 螺栓根径 d 1 mm 数量 n个D i D o垫 结构尺寸 D bD 外 D 内 δ0 mm L eL A h δ1材料类型Nm y (MPa)压紧面形状bD G片 b 0≤6.4mm b = b 0 b 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 aW a = πbD G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F =N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) =mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = mm 2力 矩 计 算 操 F D = 0.785i 2Dp c= N L D = L A + 0.5δ1 =mm M D = F D L D=N .mm 作F G = F p = NL G = 0.5 ( D b - D G ) = mmM G = F G L G= N .mm M pF T = F -F D =N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = mmM T = F T L T =N .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 =N .mm 预紧M aW = NL G = mm M a =W L G =N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t /[σ]f 中大者 M o =N .mm后端筒体法兰计算结果计算单位辽宁石油化工大学设 计 条 件简 图设计压力 p MPa计算压力 p c MPa设计温度 t ︒ C 轴向外载荷 F N 外力矩 M N .mm 壳 材料名称体 许用应力 nt []σMPa 法 材料名称 许用[σ]f MPa 兰 应力 [σ]tf MPa 材料名称螺 许用[σ]b MPa 应力[σ]t bMPa 栓 公称直径 d Bmm 螺栓根径 d 1 mm 数量 n个D i D o垫 结构尺寸 D bD 外 D 内 δ0 mm L eL A h δ1材料类型Nm y (MPa)压紧面形状bD G片 b 0≤6.4mm b = b 0 b 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 aW a = πbD G y = N 操作状态下需要的最小螺栓载荷W p W p = F p + F =N 所需螺栓总截面积 A m A m = max (A p ,A a ) =mm 2 实际使用螺栓总截面积 A bA b = 214d n π = mm 2力 矩 计 算 操 F D = 0.785i 2D p c= N L D = L A + 0.5δ1 =mm M D = F D L D=N .mm 作F G = F p = NL G = 0.5 ( D b - D G ) = mmM G = F G L G= N .mm M pF T = F -F D =N L T =0.5(L A + δ1 + L G ) = mmM T = F T L T =N .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 =N .mm 预紧M aW = NL G = mm M a =W L G =N .mm 计算力矩 M o = M p 与M a [σ]f t /[σ]f 中大者 M o =N .mm。
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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：后锥形擦拭冷器
EQUIPMENT
图 号： 215321-00
DWG NO。
设计单位：ls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
批 准 Approved by 日期
Date
填函式换热器设备计算计算单位 ls有限公司
壳程设计压力 1.04 MPa 管程设计压力 0.80 MPa
壳程设计温度 150.00 ℃ 管程设计温度 90.00 ℃
筒体公称直径 553.00mm
筒 填函式换热器筒体最小壁厚 8.00mm
体 筒体名义厚度 8.00mm
校核 合格
筒体法兰厚度 40.00
校核 合格
前端管箱筒体名义厚度 mm
前 校核
端 前端管箱封头名义厚度 mm
管 校核
箱 前端管箱法兰厚度 mm
校核
后端管箱筒体名义厚度 mm
后 校核
端 后端管箱封头名义厚度 mm
管 校核
箱 后端管箱法兰厚度 mm
校核
管 管板厚度 30.00 mm
板 校核 合格
填函式换热器管板计算
计算单位
ls有限公司
设 计 条 件 壳程设计压力 P s 1.04 MPa 管程设计压力 P t 0.80 MPa
壳程设计温度 t s 150.00 °C 管程设计温度 t t 90.00 °C 换热器公称直径 D i 553.00 mm 壳程腐蚀裕量 C s 1.00
mm 管程腐蚀裕量 C t
1.00 mm 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)胀接,开槽
初始数据 材料(名称及类型) Q345R 板材
输入管板名义厚度 δn
30.00
mm 管 管板强度削弱系数μ 0.40 管板刚度削弱系数 η 0.40 隔板槽面积A d 7036.00 mm 2 换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l 28.00 mm
设计温度下管板材料弹性模量 E p
194000.00
MPa
板 设计温度下管板材料许用应力 []σr
t
183.00 MPa 许用拉脱力 []q 4.00 mm 壳程侧结构槽深 h 1 0.00 mm 管程侧隔板槽深 h 2 2.00 mm 材料名称
S30408 换热管外径 d 12.00 mm 换 换热管壁厚 δt 0.80 mm 换热管根数 n 200 根 热 换热管中心距 S 25.00 mm 换热管长 L t
1686.00 mm 管 换热管受压失稳当量长度 l cr
813.00 mm 设计温度下换热管材料弹性模量E t 186000.00 MPa 设计温度下换热管材料屈服点σs
t 156.00
MPa 设计温度下换热管材料许用应力 []σt
t 116.00 MPa 垫片外径 D o 590.00 mm 垫 垫片内径 D i
550.00 mm
垫片厚度 δg
mm 片 垫片接触面宽度 ω
mm 垫片压紧力作用中心园直径D G
574.00 mm
垫片材料 软垫片
压紧面形式
1a或1b。