管板延伸兼做法兰部分迭代计算:
当管板延伸兼做法兰时,管板计算会带有两个主要附加选项。第一, 弯矩会附加到压力弯矩上,而压力弯矩决定大部分管板厚度。其次, 作为法兰作用的管板部分存在弯矩,必须对弯矩的作用进行评估。TEMA标准需要按照ASME标准附录2对这些工况进行评估,反过来,这些规则需要法兰弯矩的完整评估结果。弯矩计算会在输出报告中体现出来。 PD 5500 中的法兰设计规则与 ASME 附录 2 中的规则非常相似。
这些计算代表管板延伸兼做法兰部分的基础螺栓载荷,同样适用于对应法兰。与对应法兰相比,实际弯矩可能发生变化。管板延伸兼做法兰部分作为环式法兰进行计算。由于未显示应力,您需要通过对比所需螺栓面积与实际螺栓面积以检查螺栓是否适合。 螺栓间距校正系数会自动包含在弯矩中,这种类型的弯矩是应力与螺栓校正系数相乘的结果。
几何常数, 压力和厚度计算:
在管板厚度计算方程式中,换热管直径, 换热管间距, 以及排管方式用于计算 'eta' 。该准则同样适用于三角形排管,转角三角形排管,正方形排管和转角正方形排管。当管板受剪切力控制时, 程序需要周长和面积进行管板剪切计算。当需要这些数值但又没有提供时,软件会显示错误信息。如果您给出的面积过大而周长过小,则计算结果会偏于保守。
G尺寸是基于换热器类型以及受压元件尺寸或垫片主尺寸进行计算。TEMA 标准规定,所有浮动管板(除了分块式)的G尺寸均应为固定管板所用的G尺寸。 T型浮动管板也应用浮动管板垫片的实际G数值进行校核。 在这些工况下,用户可以输入固定管板的G尺寸数值。
同样的, F尺寸时基于换热器类型和管、壳程连接形式来计算的。这些计算时基于表格 RCB-7.132 和表格 RCB-7.133.
不均匀膨胀压力:
程序包含了杨氏模量表格和热膨胀系数。软件会从您在材料编辑界面输入电子表格的材料分类中选择相应数值。 您需要确认程序选择的材料牌号是正确的。 您同时需要检查所选数值以保证与您预期的相符。 软件中可以从TEMA标准表格D-10和D-11中查询到表格及表格来源。以下表格显示标准中的材料牌号:
图表号 |
与弹性模量图表进行交叉对比 |
|
---|---|---|
1 |
3 |
TE-1 : 碳钢和低合金钢 |
2 |
4 |
B31.3 : 5Cr - 9Cr |
3 |
6 |
B31.3 : 18Cr-8Ni |
4 |
6 |
TE-1 : 27Cr |
5 |
6 |
B31.3 : 25Cr20Ni |
6 |
8 |
B31.3 : 67Ni30Cu |
7 |
1 |
B31.3 : 3.5Ni |
8 |
10 |
B31.3 : 铝 |
9 |
7 |
B31.3 : 铸铁 |
10 |
13 |
B31.3 : 铜 |
11 |
12 |
B31.3 : 黄铜 |
12 |
9 |
B31.3 : 70 Cu - 30Ni |
13 |
6 |
B31.3 : 镍-铁-铬 |
14 |
6 |
B31.3 : 镍-铬-铁 |
15 |
7 |
B31.3 : 球墨铸铁 |
16 |
14 |
TEMA : 普通碳钢 & 碳-锰合金钢. |
17 |
14 |
TEMA : C - Si, C - 1/2Mo & Cr - 1/2Mo |
18 |
14 |
TEMA : C - Mn - Si, 1-1/4Cr - 1/2Mo & 3Cr - 1Mo |
19 |
14 |
TEMA : Mn - Mo |
20 |
20 |
TEMA : 2 - 1/2 & 3 - 1/2Ni |
21 |
17 |
TEMA : 2 - 1/4Cr - 1Mo |
22 |
18 |
TEMA : 5Cr-1/2Mo |
23 |
18 |
TEMA : 7Cr - 1/2Mo & 9Cr - 1Mo |
24 |
19 |
TEMA : 12Cr & 13Cr |
25 |
19 |
TEMA : 15Cr & 17 Cr |
26 |
15 |
TEMA : TP316 & TP317 |
27 |
15 |
TEMA : TP304 |
28 |
15 |
TEMA : TP321 |
29 |
15 |
TEMA : TP347 |
30 |
15 |
TEMA : 25 Cr-12Ni, 23 Cr-12Ni, 25Cr-20Ni |
31 |
23 |
TEMA : 铝合金 3003 |
32 |
23 |
TEMA : 铝合金 6061 |
33 |
32 |
TEMA : 钛合金, 等级 1, 2, 3, 7 |
34 |
21 |
TEMA : Ni-Cu (Alloy 400) |
35 |
24 |
TEMA : Ni - Cr - Cr - Fe (Alloy 600) |
36 |
25 |
TEMA : Ni - Fe - Cr (Alloy 800 & 800H) |
37 |
35 |
TEMA : Ni - Fe - Cr - Mo - Cu (Alloy 825) |
38 |
34 |
TEMA : Ni - Mo (Alloy B) |
39 |
27 |
TEMA : Ni - Mo-Cr (Alloy 276) |
40 |
28 |
TEMA : Nickel (Alloy 200) |
41 |
33 |
TEMA : 70-30 Cu - Ni |
42 |
22 |
TEMA : 90 - 10 & 80 - 20 Cu - Ni |
43 |
29 |
TEMA : 铜 |
44 |
30 |
TEMA : 黄铜 |
45 |
29 |
TEMA : 铝青铜 |
46 |
29 |
TEMA : 铜-硅合金 |
47 |
31 |
TEMA : Admiralty |
48 |
37 |
TEMA : 锆合金 |
49 |
15 |
TEMA : Cr - Ni - Fe - Mo - Cu - Cb (Alloy 20Cb) |
50 |
38 |
TEMA : Ni - Cr -Mo - Cb (Alloy 625) |
51 |
39 |
TEMA : 钽 |
52 |
40 |
TEMA : 2.5% 钽钨合金 |
53 |
43 |
TEMA : 17 - 19 CR ( TP 439 ) |
54 |
44 |
TEMA : AL-6XN |
55 |
47 |
TEMA : 2205 (S311803) |
56 |
48 |
TEMA : 3RE60 (S31500) |
57 |
41 |
TEMA : 7 MO (S32900) |
58 |
42 |
TEMA : 7 MO PLUS (S32950) |
59 |
45 |
TEMA : AL 29-4-2 |
60 |
46 |
TEMA : SEA-CURE |
61 |
16 |
TEMA : C-Si, C-1/2 Mo & Cr- 1/2Mo |
62 |
16 |
TEMA : C-Mn-Si, 1-1/4Cr-1/2Mo & 3 CR - 1Mo |
63 |
17 |
TEMA : C-Mn-Si 1-1/4Cr-1/2Mo & 3 CR - 1Mo |
当选用PD5500时, 材料带会映射到最近的TEMA牌号, 并用于查询杨氏模量和热膨胀系数。由于PD5500标准并不提供热膨胀系数随温度变化的表格,因此该步骤是必要的。
当对固定管板进行分析时, 程序会计算以下信息:
-
根据RCB-7.131计算管板最小厚度。
-
根据 RCB-7.132 和 RCB-7.133计算G,F数值。
-
根据RCB-7.161计算等效热膨胀压差。
-
根据RCB-7.162计算等效螺栓压力。
-
根据RCB-7.163计算等效壳程设计压力。
-
根据RCB-7.164计算等效管程设计压力。
-
根据RCB-7.132 或 RCB-7.133计算所需厚度。
-
根据RCB-7.22计算壳程纵向应力。
-
根据RCB-7.23计算管程纵向应力。
-
根据RCB-7.24计算换热管许用压应力。
-
根据RCB-7.25计算换热管与管板连接载荷。
如果超出管、壳程纵向应力, 是由于管、壳程的不均匀热膨胀造成的。例如, 当管程承受压应力而壳程承受拉应力时,该工况下管程膨胀超过壳程。在该工况下,可以使用膨胀节来减缓轴向拉伸力。您也可以通过选择相应窗口来输入薄壁膨胀节(使用薄壁膨胀节设计)或厚壁膨胀节(采用管板模型或厚壁膨胀节模型设计)。
显示状态栏上的结果
随着用户输入数据,软件会进行计算并在状态栏上显示关键计算结果。也同样会显示错误信息。这样可以进行管板快速设计并可以更快捷的尝试各种类型管板以选择最佳类型。所有计算未通过的结果都会以红色显示。以下是示例:
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通过管板模型设计厚壁膨胀节
您在管板模型中输入厚壁膨胀节图形后,软件会通过以下过程进行膨胀节设计:
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计算膨胀节弹性刚度
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在固定管板计算中应用膨胀节弹性刚度
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使用管板计算结果和主要压力 P’s, P’t, 以及 Pd来计算膨胀节应力。
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针对每一种管板载荷工况进行膨胀节计算。程序会显示最危险的工况。(也可查看详细计算结果)。
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当设计PD5500管板与以下显示的相似时,会采用以下程序。
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软件也可以对特定膨胀节参数运行有限元应力分析(FEA)。详情请参照 Finite Element Analysis (FEA) and ASME or TEMA Expansion Joints。
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