Y轴载荷:
PBY==1.2(PBY1+ PBY2)=1.2×(7.27+0.22)=8.9kN (7)求A支座反力,考虑安全系数为1.2 垂直载荷:
PAZ?1.2?(G1?g?10?3?G2?g?10?3?G3?g?10?3?PBZ1?PBZ2)?1.2?(11808?9.8?10-3?1801?9.8?10-3?2500?9.8?10-3-26.9?0.4)
?131.4kNX轴载荷PAX=-PBX=-21.5kN Y轴载荷PAY=-PBY=-8.9kN
(8)求A支点承受的弯矩。由于G2和G3在风管平面图中偏离EF,风管L8和L9产生弯矩。
MAXY?G2?g?10?3?L8?G3?g?10-3?L9?1801?9.8?10?3?2.9?2500?9.8?10?3?4.1
?151.6kN?m考虑安全系数1.2后转矩分解到X、Y轴: MAX=1.2×cosα2×MAXY=1.2×cos22.62°×151.6=167.9kN·m MAY=1.2×sinα2×MAXY=1.2×sin22.62°×151.6=69.9kN·m (9)计算结果 A支座受力:
PAZ=131.4kN;PAX=-21.5kN;PAY=-8.9kN 分解到X、Y轴的力矩为: MAX=167.9kN·m,MAY=69.9kN·m B支座受力:
PBZ=32.76kN,PBX=21.5kN,PBY=8.9kN 4.支座间允许最大跨度计算
(1)支座间允许最大跨度的计算
在热风管道设计中,根据工艺布置需要,有时支座间距较大,到底允许最大跨度是多少?这里介绍一种计算方法,可以用来验算,见图8-12。在不考虑支座以外悬壁部分管道影响时,支座间允许最大跨度的计算公式如下:
LmaxW?[?]t (8-16) ?2.24q图8-12 倾斜管道垂直于地面的横
式中:
Lmax—管道最大允许跨度,m;
q—管道均布载荷,N/m(管材重+保温重+附加重); W—管道断面抗弯模数,cm3;
φ—管道横向焊缝系数,对于热风管道(手工无垫环焊缝),φ=0.7;
[σ]t—管道热态许用应力,N/mm2,对于一般风管采用的热轧Q235-A钢板,不同温度下的许用应力见下表8-13。Q235-A钢板许用应力[σ]t见表8-13。
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表8-13 Q235-A钢板许用应力[σ]t
20 100 温度(℃) 许用应力(N·mm-2) 113 113 150 113 200 105 250 94 300 86 350 77 水泥厂设计的热风管大多数为倾斜布置,管道垂直地平面的横断面为椭圆形,见图8-12。椭圆外表面,短轴长等于风管外径D,内表面短轴要减去风管壁厚δ既d=2(R-δ)。
长轴外表面为:D/cosα=2R/cosα 长轴内表面为:d/cosα=2(R-δ)/cosα 由此推导出:
??R4??R???4???? (8-17) W=Wy=?4Rcos2?计算举例:
已知一热风管道外径D=2m,壁厚δ=6mm,带保温层,风管与地面倾斜角45°,最高工作温度350℃,计算允许最大跨度。如图8-13。 ①风管均布载荷
K?K?(q?q2?q3)?gq?121 (8-18)
cos?式中:
q1—风管单位长度自重,q1=1.2πD×7.85×6=355kg/m; q2—保温层重,q2=1.2πD×7.85×2=99kg/m; q3—风载,按75kg/m2计,q3=75×D=150kg/m; K1—地震载荷影响系数,取K1=1.3; K2—管内积灰影响系数,取K2=1.5;
1.3?1.5?(355?99?150)?9.8 cos45??1632N3/mq?②风管断面抗弯模数W
图8-13
πR4-(R-δ)43W==37.36 m
4×100×cos245?③350℃时需用应力,查表8-13得:[δ]t=77N/mm2;
④最大跨度:
LmaxW?[?]t?2.24q37360?0.7?77
16323???2.24??24.9m 22 / 64
8.5管道及收尘设备保温计算
8.5.1热风管道保温层厚度
?(t1?tb) (8-19)
?(tb?ta)??式中:
δ—管道保温厚度,m;
λ—保温材料导热系数,w/(m·℃); t1—热气体温度,℃;
tb—要求保温层的表面温度,℃; ta—环境温度,℃;
α—保温层向环境综合散热系数,W /(m2·℃),见表8-14。
表8-14 综合散热系数α
温度差(℃) 环境状况 α×4.1868 (kJ/m2·h·℃) α (W/m2·℃) 40 50 100 150 200 250 备 注 ts=0~150℃时,a2近似值 有保温的设备及管道外壁散热系数 室 内 平 壁 圆 壁 室 外 风速V>5m/s 8.4?0.06(tb?ta)8.1?0.045(tb?ta) 10?6V >5m/s 7.8V0.78 V<59.8?0.07(tb?ta)9.4?0.052(tb?ta)m/s 6.2+4 .2V 8.5.2收尘设备保温层厚度
?t-ta1?? (8-20) ???1 ?????q??式中:
δ—收尘器保温层厚度,m; λ—保温材料导热系数,W/(m·℃); t1—收尘器内壁温度(烟气温度),℃;
ta—环境温度,℃,防结露时取当地最低气温值; α—综合散热系数,W/(m2·℃),一般取21.5W/(m2·℃); q—收尘器平壁单位热损失,W/m2,其值见表8-15。
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表8-15 收尘器平壁单位热损失q值(W/m2)
烟气温度 (℃) 环境温度ta (℃) 5 处理的烟气温度 50 58 58 22020 5 116789233 9 8 9 2 1 1167899117 6 5 3 7 0 9 表8-16 电收尘器保温层厚度(mm) 75 5 55 78 102 129 156 10 53 76 100 126 154 15 57 74 98 124 152 20 49 72 96 122 149 100 125 150 160 104 250 142 127 300 163 144 350 183 160 400 204 178 450 227 195 25 环境年均温度 (℃) 烟气温度(℃) <150 200 250 300 350 25 47 70 94 120 147 30 45 68 92 118 145 说明:保温材料为超细玻璃棉保温板 8.5.3设备保温经济厚度
表8-17 保温材料参数
保温材料 内表面 温度(℃) δ 10q 0 ts δ 15q 0 ts δ 20q 0 ts δ 250 q
岩棉 80 43.5 15.7 100 62.8 17.4 120 80.3 18.9 160 85.3 微孔硅酸钙板 90 53.3 17.1 120 74.7 18.4 150 86.6 19.4 180 96.5 24 / 64
防水泡沫石棉 80 52.4 17.0 100 69.0 18.0 120 82.0 19.0 130 98.5 膨胀珍珠岩 120 67.4 19.0 140 72.1 21.0 160 93.0 22.0 180 104.9 ts 19.3 20.3 20.5 22.0 δ 180 200 150 200 30q 101.2 110.6 107.2 116.3 0 ts 20.7 21.5 21.2 22.0 δ 200 220 160 220 35q 116.6 123.7 122.0 133.7 0 ts 22.0 22.0 23.0 23.0 说明:δ—保温层厚度,mm;q—单位热损失,W/m2;ts—外表面温度,℃。 8.5.4常用保温材料性能表
表8-18 常用保温材料性能表
温度(℃) 材料 名称 常温导热率λ>0时 (W/m·℃) 使用温度下热 导率λ1 规 格(mm) 使用密度 (kg/m3) 最高 使用 长 宽 厚 耐压温度 (MPa) 厚棉≤150 60~80 岩棉及 矿渣棉 制品 毡 100~120 80 100~120 150~160 管 ≤200 650 400 600 400 板 600 600 600 600 400 400 350 350 350 350 ≤0.044 500~ 600 500 ~ 900 750 20~80 40 ~ 70 30 ~ 50 ≤0.049 ≤0.049 λ1=λ0+0.00018×(tp-70) ≤0.044 ≤0.046 ≤0.048 1000 1000 ~ 5000 矿渣棉 1000 ≤0.044 25 / 64