原油-減壓渣油換熱器強(qiáng)度校核計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-2"\h\u265原油-減壓渣油換熱器強(qiáng)度校核計(jì)算過程案例 1243391.1殼體校核 1135111.2封頭校核 2267211.3接管開孔補(bǔ)強(qiáng) 21.1殼體校核1.1.1厚度計(jì)算Di=1200mm,pc=1.1pw=1.12.22=2.442MPa,Tw=275℃,C1=0.3mm,C2=1mm,=0.85材質(zhì)為Q345R，查表得ReL(Rp0.2)=345MPa,t=160MPa（4-1）式中：——計(jì)算厚度，mm；——計(jì)算壓力，MPa；——筒體內(nèi)直徑，mm；——設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力，MPa；——焊接接頭系數(shù)，本設(shè)計(jì)取值為0.85；名義厚度：復(fù)驗(yàn)鋼板名義厚度為16.0mm，t=160MPa，選擇正確；故最終筒體厚度選16.0mm合適。1.1.2水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核（4-2） （4-3）（4-4）（4-5）因?yàn)?lt;，所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度校驗(yàn)符合要求。1.2封頭校核1.2.1厚度計(jì)算（4-6）式中： ——計(jì)算厚度，mm；——計(jì)算壓力，MPa；——封頭內(nèi)直徑，mm；——設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力，MPa；——焊接接頭系數(shù)，本設(shè)計(jì)取值為0.85；名義厚度： 1.2.2最大允許工作壓力（4-7）所以封頭強(qiáng)度合格。1.3接管開孔補(bǔ)強(qiáng)1.3.1管程介質(zhì)進(jìn)出口開孔補(bǔ)強(qiáng)允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管內(nèi)徑為89mm，進(jìn)出口管外徑為356mm，故需考慮開孔補(bǔ)強(qiáng)。則開孔直徑，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（1）計(jì)算厚度（4-8）（2）開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積接管使用20鋼，強(qiáng)度削弱系數(shù)接管有效厚度為：開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：（4-9）（3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍①有效寬度B取最大值（4-10）故②有效高度外側(cè)有效高度取最小值（4-11）故內(nèi)側(cè)有效高度取最小值（4-12）故（4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積①殼體多余金屬面積殼體有效厚度：殼體多余金屬面積 （4-13）=2\*GB3②接管多余金屬面積接管計(jì)算厚度接管多余金屬面積 （4-14）=3\*GB3③接管區(qū)焊縫面積(焊腳取)（4-15）需另加補(bǔ)強(qiáng)。采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈坡口焊接接頭型式為D型。補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸選擇DN35016，材質(zhì)為Q345R。1.3.2殼程介質(zhì)進(jìn)出口開孔補(bǔ)強(qiáng)允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管內(nèi)徑為89mm，進(jìn)出口管外徑為219mm，故需考慮開孔補(bǔ)強(qiáng)。則開孔直徑，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（1）計(jì)算厚度（2）開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積接管使用00Cr19Ni10，強(qiáng)度削弱系數(shù)接管有效厚度為：開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：（3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍①有效寬度B取最大值故②有效高度外側(cè)有效高度取最小值故內(nèi)側(cè)有效高度取最小值故（4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積①殼體多余金屬面積殼體有效厚度：殼體多余金屬面積 =2\*GB3②接管多余金屬面積接管計(jì)算厚度接管多余金屬面積 =3\*GB3③接管區(qū)焊縫面積(焊腳取6.0mm)需另加補(bǔ)強(qiáng)。采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈坡口焊接接頭型式為D型。補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸選擇DN20016，材質(zhì)為Q345R。1.4管板校核查《換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，本設(shè)計(jì)的管板屬于管板、殼體與管箱連接方式中的e型，結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖5-1管板、殼體與管箱連接方式1.1.1換熱器計(jì)算數(shù)據(jù)（1）換熱器設(shè)計(jì)條件殼程設(shè)計(jì)壓力ps=2.44MPa；管程設(shè)計(jì)壓力pt=2.31MPa；管板設(shè)計(jì)溫度275℃；殼程腐蝕裕量：Cs=2mm；管程腐蝕裕量：Ct=1.5mm；管程數(shù)：2（2）結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)換熱器公稱直徑DN1200；換熱管外徑d=19mm；管壁厚度δt=2mm；根數(shù)n=1450；管長(zhǎng)L0=6000mm；受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度lcr=1000mm；換熱管轉(zhuǎn)置正方形排列，管間距S=25mm；殼程側(cè)管板結(jié)構(gòu)槽深h1=3mm；管程側(cè)隔板槽深h2=4mm；夾持管板的殼程法蘭和管箱法蘭采用法蘭-FM1200-1.0墊片為纏繞墊片，按GB/T150表9-1壓緊面型式1a，；管板剛度削弱系數(shù)η=0.4；管板強(qiáng)度削弱系數(shù)μ=0.4；（3）各元件材料及其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)換熱管材料00Cr19Ni10；根據(jù)GB/T150-2011，設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力;屈服點(diǎn)σst=177MPa；彈性模量；管板材料16MnII鍛件；設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力；彈性模量；許用拉脫力1.1.2換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力換熱管穩(wěn)定許用壓應(yīng)力[σ]cr (4-16) (4-17) (4-18)由公式(4-3)可知<。換熱管合格。1.1.3結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算（1）墊片壓緊力作用中心圓直徑DG

因?yàn)閎0=9.5>6.4mm，所以。

DG=墊片接觸面積外徑-2b（2）設(shè)置隔板槽和拉桿，布管區(qū)沒有被換熱器支承的面積Ad，對(duì)轉(zhuǎn)角正方形排列，隔板槽兩側(cè)換熱管之間管排中心距Sn=38mm。沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)n’=725；（4-19）殼程圓筒內(nèi)直徑橫截面積：（4-20）殼程圓筒金屬橫截面積： （4-21）（3）管板布管區(qū)當(dāng)量直徑Dt（4-22） （4-23）（4-24）（4）管板布管區(qū)開孔后的面積A1查GB151附錄J得：一根換熱管金屬橫截面積a=106.81mm2。（4-25）1.1.4系數(shù)計(jì)算（1）系數(shù)計(jì)算（4-26）（4-27） （4-28）管束模數(shù)Kt：（4-29）管數(shù)無(wú)量綱剛度：（4-30）（2）確定管板設(shè)計(jì)壓力由于不能保證ps和pt在任何情況下都同時(shí)作用，故 （4-31）（3）計(jì)算，查系數(shù)C和Gwe （4-32） （4-33）（4-34）查圖4-2可得，C=0.25，Gwe=1.8.1.1.5管板計(jì)算厚度和名義厚度計(jì)算厚度： （4-35）名義厚度：管板名義厚度應(yīng)大于或等于下列三部分之和，即圓整（4-36）圓整1.1.6有效管長(zhǎng)的計(jì)算校核依據(jù)剛得到的管板名義厚度，再重復(fù)上述步驟，得到在正確的管子有效長(zhǎng)度下的管板厚度。（4-37）由公式(5-29)可得：由公式(5-30)可得：查圖4-2得到C=0.23；Gwe=5.0。由公式(4-9)可得：圓整=60mm故管板的名義厚度為60mm。1.5換熱器校核在換熱器運(yùn)行過程中，有不同的工況，所以在換熱器校核過程中，需要計(jì)算在三種工況下的不同應(yīng)力進(jìn)行校核。由于換熱器一個(gè)完整的個(gè)體，還是有多個(gè)部分組成的，需要考慮各部件之間的相互作用，所以還應(yīng)該計(jì)算以及換熱管對(duì)管板的拉脫力。1.5.1換熱器軸向應(yīng)力按三種工況分別進(jìn)行計(jì)算（1）殼程設(shè)計(jì)壓力，管程 (4-38)由公式可得： (4