换热器的强度计算
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
确定了换热器的结构及尺寸以后，必须对换热器的所
有受压元件进行强度计算。因为管壳式换热器一般用
于压力介质的工况，所以换热器的壳体大多为压力容
器，必须按照压力容器的标准进行计算和设计，对于
钢制的换热器，我国一般按照GB150<<钢制压力容器>>
标准进行设计，或者美国ASME标准进行设计。对于其
它一些受压元件，例如管板、折流板等，可以按照我
国的GB151<<管壳式换热器>>或者美国TEMA标准进行
设计。对于其它材料的换热器，例如钛材、铜材等应
按照相应的标准进行设计。
下面提供一氮气冷却器的受压元件强度计算，以供
参考。该换热器为U形管式换热器，壳体直径500mm，
管程设计压力3.8MPa，壳程设计压力0.6MPa。详细强
度计算如下：
1.壳程筒体强度计算
2. 前端管箱筒体强度计算
3. 前端管箱封头强度计算
4. 后端壳程封头强度计算
5.管板强度计算
6. 管程设备法兰强度计算
7. 接管开孔补强计算
氮气冷却器(U形管式换热器)筒体计算
计算条件筒体简图
计算压力P c0.60MPa
设计温度 t100.00︒ C
内径D i500.00mm
材料16MnR(热轧) ( 板材)
试验温度许用应力[σ]170.00MPa
设计温度许用应力[σ]t170.00MPa
试验温度下屈服点σ
s
345.00MPa
钢板负偏差C10.00mm
腐蚀裕量C2 1.00mm
焊接接头系数φ0.85
厚度及重量计算
计算厚度
δ == 1.04
mm
有效厚度δ
e =δ
n
- C1- C2= 7.00mm
名义厚度δ
n
= 8.00mm 重量481.06Kg
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 = 0.7500
MPa
压力试验允许通过
的应力水平[σ]
T
[σ]T≤0.90 σs = 310.50MPa 试验压力下
圆筒的应力σT = = 31.95
MPa
校核条件σ
T≤[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]= = 3.99014
MPa 设计温度下计算应力
σt = = 21.73
MPa
[σ]tφ144.50MPa 校核条件[σ]tφ≥σt
结论合格
氮气冷却器前端管箱筒体计算
计算条件筒体简图
计算压力P c 3.80MPa
设计温度 t100.00︒ C
内径D i500.00mm
材料0Cr18Ni9 ( 板材)
试验温度许用应力[σ]137.00MPa
设计温度许用应力[σ]t137.00MPa
试验温度下屈服点σ
s
205.00MPa
钢板负偏差C10.80mm
腐蚀裕量C20.00mm
焊接接头系数φ0.85
厚度及重量计算
计算厚度
δ == 8.29
mm
有效厚度δ
e =δ
n
- C1- C2= 11.20mm
名义厚度δ
n
= 12.00mm 重量75.76Kg
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 = 4.7500
MPa
压力试验允许通过
的应力水平[σ]
T
[σ]T≤0.90 σs = 184.50MPa 试验压力下
圆筒的应力σT = = 127.53
MPa
校核条件σ
T≤[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]= = 5.10266
MPa 设计温度下计算应力
σt = = 86.72
MPa
[σ]tφ116.45MPa 校核条件[σ]tφ≥σt
结论合格
氮气冷却器前端管箱封头计算
计算条件椭圆封头简图
计算压力P c 3.80MPa
设计温度 t100.00︒ C
内径D i500.00mm
曲面高度h i125.00mm
材料0Cr18Ni9 (板材)
试验温度许用应力[σ]137.00MPa
设计温度许用应力[σ]t137.00MPa
钢板负偏差C10.80mm
腐蚀裕量C20.00mm
焊接接头系数φ 1.00
厚度及重量计算
形状系数
K = = 1.0000
计算厚度
δ = = 6.98
mm
有效厚度δ
e =δ
n
- C1- C2= 11.20mm
最小厚度δ
min
= 0.75mm
名义厚度δ
n
= 12.00mm 结论满足最小厚度要求
重量32.23Kg
压力计算
最大允许工作压力
[P w]= = 6.06962
MPa 结论合格
氮气冷却器后端壳程封头计算
计算条件椭圆封头简图
计算压力P c0.60MPa
设计温度 t100.00︒ C
内径D i500.00mm
曲面高度h i125.00mm
材料16MnR(热轧) (板材)
试验温度许用应力[σ]170.00MPa
设计温度许用应力[σ]t170.00MPa
钢板负偏差C10.00mm
腐蚀裕量C2 2.00mm
焊接接头系数φ 1.00
厚度及重量计算
形状系数
K = = 1.0000
计算厚度
δ = = 0.88
mm
有效厚度δ
e =δ
n
- C1- C2= 6.00mm
最小厚度δ
min
= 0.75mm
名义厚度δ
n
= 8.00mm 结论满足最小厚度要求
重量19.61Kg
压力计算
最大允许工作压力
[P w]= = 4.05567
MPa 结论合格