化工设计竞赛反应器R0101设备计算书

前端管箱筒体计算 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 设计温度 t 内径 Di 材料 试验温度许用应力  设计温度许用应力 t 试验温度下屈服点 s 钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  2.27 200.00 3400.00 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 GB 150.3-2011 筒体简图 MPa  C mm S22053 ( 板材 ) 230.00 230.00 450.00 0.30 1.00 0.85 厚度及重量计算 MPa MPa MPa mm mm 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量  = 𝒑𝒄𝑫𝒊𝟐[𝝈]𝒕𝝋−𝑷𝒄 = 19.85 mm mm mm Kg e =n - C1- C2= 20.70 n = 22.00 1856.56 压力试验时应力校核 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 液压试验 pT = 1.25p [][]t = 2.3000 (或由用户输入) MPa T 0.90 s = 405.00 MPa T = pT.(Die) = 223.58 MPa 2e. T T 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论

2e[]t [pw]= (Die)= 2.36609 MPa MPa MPa t = 𝑝𝑐(𝐷𝑖+𝛿𝑒)2𝛿𝑒= 187.56 195.50 t ≥t 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度13.00mm,合格

前端管箱封头计算 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 设计温度 t 内径 Di 曲面深度 hi 材料 设计温度许用应力 t 试验温度许用应力  钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  2.27 200.00 3400.00 700.00 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 GB 150.3-2011 椭圆封头简图 MPa  C mm mm Q345R (板材) 160.00 181.00 0.30 1.00 0.85 压力试验时应力校核 MPa MPa mm mm 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过的应力t 试验压力下封头的应力 校核条件 校核结果 液压试验 pT = 1.25p[]t= 2.3000 (或由用户输入) []MPa MPa MPa T 0.90 s = 283.50 T = 𝑝𝑇.(𝐾𝐷𝑖+0.5𝛿𝑒ℎ)2𝛿𝑒ℎ.𝜑= 161.29 T T 合格 厚度及重量计算 形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量 1K = 6[2+(𝐷𝑖2ℎ𝑖)] 2 = 1.3163mm mm mm mm h = 𝐾𝑝𝑐𝐷𝑖2[𝜎]𝑡𝜑−0.5𝑝𝑐 = 37.51 eh =nh - C1- C2= 37.70 min = 10.20 nh = 39.00 满足最小厚度要求 3565.21 压 力 计 算 Kg 最大允许工作压力 结论

[pw]= 2[𝜎]𝑡𝜑𝛿eh𝐾𝐷𝑖+0.5𝛿eh= 2.28162 MPa 合格 后端管箱筒体计算 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 设计温度 t 内径 Di 材料 试验温度许用应力  设计温度许用应力 t 试验温度下屈服点 s 钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  2.27 200.00 3400.00 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 GB 150.3-2011 筒体简图 MPa  C mm S22053 ( 板材 ) 230.00 230.00 450.00 0.30 1.00 0.85 厚度及重量计算 MPa MPa MPa mm mm 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量  = 𝒑𝒄𝑫𝒊𝟐[𝝈]𝒕𝝋−𝑷𝒄 = 19.85 mm mm mm Kg e =n - C1- C2= 20.70 n = 22.00 1856.56 压力试验时应力校核 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 液压试验 pT = 1.25p [][]t = 2.3000 (或由用户输入) MPa T 0.90 s = 405.00 MPa T = pT.(Die) = 223.58 MPa 2e. T T 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论

2e[]t [pw]= (Die)= 2.36609 MPa MPa MPa t = 𝑝𝑐(𝐷𝑖+𝛿𝑒)2𝛿𝑒= 187.56 195.50 t ≥t 筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度13.00mm,合格

后端管箱封头计算 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 设计温度 t 内径 Di 曲面深度 hi 材料 设计温度许用应力 t 试验温度许用应力  钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  2.27 200.00 3400.00 700.00 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 GB 150.3-2011 椭圆封头简图 MPa  C mm mm Q345R (板材) 160.00 181.00 0.30 1.00 0.85 压力试验时应力校核 MPa MPa mm mm 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过的应力t 试验压力下封头的应力 校核条件 校核结果 液压试验 pT = 1.25p[]t= 2.3000 (或由用户输入) []MPa MPa MPa T 0.90 s = 283.50 T = 𝑝𝑇.(𝐾𝐷𝑖+0.5𝛿𝑒ℎ)2𝛿𝑒ℎ.𝜑= 161.29 T T 合格 厚度及重量计算 形状系数 计算厚度 有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量 1K = 6[2+(𝐷𝑖2ℎ𝑖)] 2 = 1.3163mm mm mm mm h = 𝐾𝑝𝑐𝐷𝑖2[𝜎]𝑡𝜑−0.5𝑝𝑐 = 37.51 eh =nh - C1- C2= 37.70 min = 10.20 nh = 39.00 满足最小厚度要求 3565.21 压 力 计 算 Kg 最大允许工作压力 结论

[pw]= 2[𝜎]𝑡𝜑𝛿eh𝐾𝐷𝑖+0.5𝛿eh= 2.28162 MPa 合格 内压圆筒校核 计算所依据的标准 计算条件 计算压力 pc 设计温度 t 内径 Di 材料 试验温度许用应力  设计温度许用应力 t 试验温度下屈服点 s 钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  1.32 150.00 3400.00 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 GB 150.3-2011 筒体简图 MPa  C mm Q345R ( 板材 ) 185.00 183.00 325.00 0.30 1.00 0.85 厚度及重量计算 MPa MPa MPa mm mm 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量  = 𝒑𝒄𝑫𝒊𝟐[𝝈]𝒕𝝋−𝑷𝒄 = 14.49 mm mm mm Kg e =n - C1- C2= 28.70 n = 30.00 21442.62 压力试验时应力校核 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 液压试验 pT = 1.25p [][]t = 1.4000 (或由用户输入) MPa T 0.90 s = 292.50 MPa T = pT.(Die) = 98.38 MPa 2e. T T 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论

2e[]t [pw]= (Die)= 2.60407 MPa MPa MPa t = 𝑝𝑐(𝐷𝑖+𝛿𝑒)2𝛿𝑒= 78.85 155.55 t ≥t 合格

开孔补强计算 接 管: N1, φ325×12 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔 简 图 设 计 条 件 计算压力 pc 设计温度 壳体型式 壳体材料 名称及类型 1.32 150 MPa ℃ 圆形筒体 Q345R 板材 壳体开孔处焊接接头系数φ 0.85 壳体内直径 Di 壳体开孔处名义厚度δn 壳体厚度负偏差 C1 壳体腐蚀裕量 C2 壳体材料许用应力[σ]t 3400 30 0.3 1 183 0 mm mm mm mm mm 接管连接型式 接管材料 名称及类型 插入式接管 S22053 管材 mm mm mm mm MPa 接管轴线与筒体表面法线的夹角(°) 凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°) 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差 C1t 接管材料许用应力[σ]t 0 0 1 1 1.2 243 补强圈材料名称 补强圈外径 补强圈厚度 mm mm mm MPa 补强圈厚度负偏差 C1r MPa 补强圈许用应力[σ]t 开 孔 补 强 计 算 非圆形开孔长直径 壳体计算厚度δ 补强圈强度削弱系数 frr 开孔补强计算直径 d 接管有效外伸长度 h1 305.4 14.488 0 305.4 0 mm mm mm mm 开孔长径与短径之比 接管计算厚度δt 1 0.8198 mm mm mm mm2 mm2 接管材料强度削弱系数 fr 1 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 610.8 0 4340 90 开孔削弱所需的补强面积A 4425 接管多余金属面积 A2 A1+A2+A3= 4430 补强圈面积 A4 结论: 合格

0 mm2 壳体多余金属面积 A1 mm2 补强区内的焊缝面积 A3 mm2 ，大于A，不需另加补强。 mm2 A-(A1+A2+A3) mm2

开孔补强计算 接 管: N2, φ108×10 设 计 条 件 计算压力 pc 设计温度 壳体型式 壳体材料 名称及类型 1.32 150 MPa ℃ 圆形筒体 Q345R 板材 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 计算方法: GB150.3-2011等面积补强法，单孔 简 图 壳体开孔处焊接接头系数φ 0.85 壳体内直径 Di 壳体开孔处名义厚度δn 壳体厚度负偏差 C1 壳体腐蚀裕量 C2 壳体材料许用应力[σ]t 3400 30 0.3 1 183 0 mm mm mm mm mm 接管连接型式 接管材料 名称及类型 插入式接管 16MnDR 板材 mm mm mm mm MPa 接管轴线与筒体表面法线的夹角(°) 凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°) 接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差 C1t 接管材料许用应力[σ]t 0 0 1 1 0.3 180 补强圈材料名称 补强圈外径 补强圈厚度 mm mm mm MPa 补强圈厚度负偏差 C1r MPa 补强圈许用应力[σ]t 开 孔 补 强 计 算 非圆形开孔长直径 壳体计算厚度δ 补强圈强度削弱系数 frr 开孔补强计算直径 d 接管有效外伸长度 h1 90.6 14.488 0 90.6 0 mm mm mm mm 开孔长径与短径之比 接管计算厚度δt 1 0.3239 mm mm mm mm2 mm2 接管材料强度削弱系数 fr 0.9836 补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2 181.2 0 1284 75 开孔削弱所需的补强面积A 1317 接管多余金属面积 A2 A1+A2+A3= 1359 补强圈面积 A4 结论: 合格 0 mm2 壳体多余金属面积 A1 mm2 补强区内的焊缝面积 A3 mm2 ，大于A，不需另加补强。 mm2 A-(A1+A2+A3) mm2

换热管内压计算 计算条件 计算压力 Pc 设计温度 t 外径 Do 材料 试验温度许用应力  设计温度许用应力 t 钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  2.27 200.00 56.00 S22053 ( 管材 ) 243.00 243.00 0.00 0.00 1.00 厚度及重量计算 计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量  = 𝑷𝒄𝑫𝒐𝟐[𝝈]𝒕𝝋+𝑷𝒄计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 换热管简图 MPa  C mm MPa MPa mm mm = 0.26 mm mm mm Kg e =n - C1- C2= 3.00 n = 3.00 27.45 压力及应力计算 最大允许工作压力 设计温度下计算应力 t 校核条件 结论

[Pw]= t = 2𝛿𝑒[𝜎]𝑡𝜑𝐷𝑜−𝛿𝑒= 27.50943 MPa MPa MPa 𝑃𝑐(𝐷𝑜−𝛿𝑒)2𝛿𝑒= 20.05 243.00 t ≥t 换热管内压计算合格

换热管外压计算 计算条件 计算压力 Pc 设计温度 t 外径 D 材料名称 试验温度许用应力  设计温度许用应力 t 钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数  -1.32 200.00 56.00 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所 换热管简图 MPa  C mm S22053 (管材) 243.00 243.00 0.00 0.00 1.00 厚度及重量计算 MPa MPa mm mm 计算厚度 有效厚度 名义厚度 外压计算长度 L 外径 Do L/Do Do/e A 值 B 值 重量  = 1.08 e =n - C1- C2= 3.00 n = 3.00 L= 7000.00 Do= 56.00 125.00 18.67 A= 0.0034394 B= 174.82 27.45 压力计算 当𝐷𝑜/𝛿𝑒≥20时， [𝑝]=𝐵𝐷𝑜/𝛿𝑒mm mm mm mm mm MPa kg = 10.14554 2𝜎𝑜许用外压力 当𝐷𝑜/𝛿𝑒<20时， [𝑝]=𝑚𝑖𝑛{(2.25𝐷𝑜/𝛿𝑒MPa −0.0625)𝐵,𝐷𝑜/𝛿𝑒(1−1𝐷𝑜/𝛿𝑒)} = 结论

换热管外压计算合格