锅炉锅筒设计说明书Word下载.docx
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Dn
mm
1200
计算压力
额定压力
给定=2.8
ΔPa
ΔPa=0.05Pe
0.14
ΔPz
0(规定)
ΔPaz
ΔPaz=0.01H=0.01×
0.6=0.006<(Pe+ΔPz+ΔPz)×
0.03=0.0882,则取ΔPaz=0
工作压力
Pg
Pg=Pe+ΔPe+ΔPaz
P
P=Pg+ΔPa
2.94
绝对压力
Pa
P+0.1
3.04
临界饱和温度
Tbh
°
C
233
计算壁温
Tb
由Tb=Tbh(Tbh)
250
锅筒壁厚及长度
基本许用应力
[σ]J
由焊接设计简明手册P145取20R刚26~36时T=250°
去的许用压力[σ]J=104
101
许用应力
[σ]
[σ]=η*[σ]J由表4受压元件许用压力修正系数,取锅筒不受热是η=1
减弱系数
Ψmin
参考焊缝和孔桥的最小减弱系数取0.7
0.7
理论壁厚
Sl
Sl=
24.73
附加壁厚
C=C1+C2+C3=0+0+3=3
3
取用壁厚
S
S=Sl+C=24.73+3=27.73
27.73
28
有效壁厚
Sy
Sy=S-C=28-3=25
25
锅筒长度
L
M
L=3.5Dn=3.5*1.2=4.2
4.2
封头壁厚
形状系数
Y
[2+()2]
1
封头减弱系数
ψ
表7中选择有孔,无拼接焊缝ψ=1-d/Dn由后面人孔选择时得d=φ400mm,Dn=1200计算的ψ=0.667
0.667
0.65
26.67
C=C1+C2=0+0=0
S=Sl-C=26.67-0=26.67
Sy=S-C=28-0=28
蒸汽管
Tb=Tbh+10=233+10=243
243
由资料3焊接简明手册P145表4-35取20R刚6~16厚时T=250°
C时[σ]J=104
110
[σ]=η*[σ]J由表4受压元件许用压力修正系数,取锅筒不受热是η=1
内径
dz
dz=2z=30t/h=8.33m/s取v=40m/s由资料2的ρ=14kg/m3
137.65
140
Ψmin=ψh1×
ψh2由表6取有氩弧打底的单面焊接有坡口对接焊缝ψh1=0.9,单面对接焊缝带金属板垫板ψh2=0.85
0.81
壁厚
Sz
Sz=
2.51
4
预留长度
由书P54取L=3dz
414
450
水冷壁
规格
低压φ51×
2.5(给定)
φ51×
2.5
数量
根
蒸汽管截面积为水冷壁截面积的35%左右
19.88
20
L=3×
51=155
155
200
给水管
由资料3焊接简明手册P145表4-35取20R6~16厚时T=250°
C是[σ]J=110
流速
ν
m/s
ν=0.5~2取ν=1
ρ
kg/m3
取水的密度
1.0×
103
dg
dz=2数据的选取同dz
73.84
75
Sg
Sg=
1.65
L=3dg=3×
75=225
225
n
由书p54设计给水管为3~6个取n=4
下降管
由Tb=Tbh(Tbh≥250)
取下降管为4跟
dx
下降管的总截面=水冷壁管的总截面
116.68
120
Sx
4.42
5
Mm70
L=3dx=3×
235=705
705
750
人孔法兰
D1
Mm
根据法兰标准及人孔条件选择D1=400
400
法兰外圈直径
D2
根据法兰标准选择D2=500
500
连接凸面部分直径
D3
由法兰标准选择D3=347
347
法兰厚度
d1
有标准选择d1=25+50
头孔法兰
根据法兰标准及人孔条件选择D1=300
300
根据法兰标准选择D2=400
由法兰标准选择D3=224
224
有标准选择d1=37.5+40
77.5
有附录1及书P58可知选择椭圆形封头时D0=
根据封头直边高度:
h=25mmS≤8mm
h=40mm10mm≤S≤18mm
h=50mmS≥20mm
所以选择D内为1200mm,则h内为300mm,h=50mm,封头的展开尺寸为D0=1564mm,又由国标GB713-1997可知道有满足封头尺寸的钢材,所以封头可用一块钢板冲压成型。
其中筒体封头各项校核数据如下表锅筒凸形封头强度校核计算
由Tb=Tbh(Tbh)
去的许用压力[σ]J=101
η
由表4受压元件许用压力修正系数,取锅筒不受热是η=1
[σ]=η*[σ]Jη=1
φ
φ=400mm
[P]
[P]===3.16
3.16
其中锅筒筒体允许的最小减弱系数等于封头最高允许工作压力[P]==3.16,最高允许压力[P]=3.16,<Pa=3.04,所以凸形封头的压力强度合格。
锅筒筒体允许最小减弱系数为[ψ]==0.619,所以锅筒减弱系数ψ=0.7>[ψ]=0.619,所以满足条件减弱系数合格。
管子的最高允许工作压力[P]=,所以蒸汽管的最高允许工作压力[P蒸]==39.312MPa﹥﹥工作压力P=3.04,所以蒸汽管符合工作条件。
同理可得水冷壁和下降管的最大允许工作压力均大于实际工作压力,也符合工作条件。
人孔和头孔尺寸设计及校核:
(1)、锅炉受压元件上,椭圆人孔不得小于280×
380,由资料4查得法兰标准尺寸有φ400,则取对应大小φ400mm的圆孔为人孔;
(2)、锅炉受压元件上,手孔短轴不得小于80mm,由资料4查得法兰标准尺寸有φ100,则取φ100mm的手孔;
(3)、锅炉受压元件上,椭圆形头孔,尺寸不得小于220×
320,由资料4查得法兰标准尺寸有φ350,则取φ350的头孔;
(4)、开φ400mm的人孔时,==2.35<0.35,人孔边缘到封头边缘的距离最大可为:
(1200-400)/2=450,要求最小距离为0.1S=148mm所以满足条件;
(5)、φ400mm的人孔使用条件:
==0.25>0.2,所以封头不能太偏,最好在正中间,避免大的弯曲应力;
=0.02<0.1,不能太厚,满足条件,避免内外温度应力;
==0.333<0.6,开孔直径不能太大,满足条件,保证街头的强度;
(6)、φ100mm的头孔使用条件:
==0.25<0.6,开孔直径不能太大,满足条件,保证街头的强度.;
(7)、凸形封头的计算压力2.94MPa<最高工作压力[P]=3.16,即P<[P],封头强度满足条件合格;
(8)、筒体筒体允许最小减弱系数[ψ]===0.64,封头减弱系数ψ=0.667>0.64满足条件合格;
综上所述φ400mm的人孔,φ100mm的头孔均满足使用条件。
筒体的展开图如下图:
锅筒下降管在锅筒6点钟下方,给水管和水冷壁分别在通体3点和11点半方向,蒸汽管在筒体12点钟方向。
其中水冷壁管与水平夹角是30°
,且向6点钟方向偏。
水冷壁管沿水平纵向均匀分布20根管。
给水管沿水平纵向均匀分布4根管。
水冷壁相邻两孔的截距t==4200/(20+1)=200mm,水冷壁t0=dp+2=51+2=401>t=200mm,所以水冷壁等直径纵向相邻两孔的孔桥减弱系数按下式计算:
ψ=(s-d)/s=(200-51)/200=0.745。
给水管相邻两孔的截距t==4200/(4+1)=840mm,给水管t0=dp+2=75+2=75+350=425<t=840,所以无需减弱系数;
同理下降管和蒸汽管的两孔截距明显大于t0,所以都没有孔桥减弱系数。
纵向的蒸汽管和水冷管或给水管两类孔之间的最小截距分别为:
t1==906,t2==1073.1水冷壁的t01=dp+2=(140+51)/2+350=445.5mm<t=906mm,给水管的t02=dp+2=(140+75)/2+350=457.5mm<t=1073.1mm,所以均没有孔桥减弱系数。
同理下降管和蒸汽管和水冷管的之间也没有孔桥减弱系数。
锅筒筒体水压试验最高允许压力不许超过下列规定值:
Psw=0.45ψswσs其中β=1+=1.04σs=340MPaψsw中焊缝的减弱系数为Ψmin=ψh1×
ψh2由表6取ψh1=0.9,ψh2=0.9所以Ψmin=0.81,孔桥减弱系数ψ=0.81,所以ψsw选取两者中最小值ψsw=ψ=0.745,所以计算得Psw=8.725MPa>Pa=3.04MPa,满足使用条件,合格。
锅筒封头水压试验最高许用压力不许超过下列规定值:
Psw=0.9ψswσs其中β=1+=1.04常温下σs=340MPa
同筒体水压试验选取孔桥减弱系数ψ=0.745,焊缝的最小减弱系数Ψmin=0.81,所以ψsw选取两者中最小值ψsw=ψ=0.745,计算得Psw=9.2MPa>Pa=3.04MPa,满足使用条件,合格。
筒体最大加强孔径计算的过程表格如下表:
由上的资料1查的数据Tbh=233
由焊接设计简明手册P145取20R钢26~36时T=250°
η=1
==0.633
由于D0=8.1,其中==0.633,所以D0=8.1=187.13mm。
又由书P61的公式最大加强孔径使用条件:
DnSy≤130×
103,[d]≤200mm;
如果DnSy≥130×
103或[d]>200mm,则取DnSy=130×
103,[d]=200mm,所以由以上计算可得D0=187.13<[d],即取D0=187.13。
蒸汽管的直径:
φ=140+2×
4=148<187.13,所以满足条件无需加强;
水冷管的直径:
φ=51+2×
2.5=56<187.13,所以满足条件无需加强;
给水管的直径:
φ=75+2×
3=81<187.13,所以满足条件无需加强;
下降管的直径:
φ=120+2×
5=130<187.13,满足条件,无需要加强;
综上所述,所有的管均不需要加强。
由书P60可知,孔桥互不影响节距t0为401mm,对于孔桥节距小于的水冷壁管的减弱系数为0.745,此减弱系数与筒体的Ψmin比较,Ψmin>t0=0.7,所以孔桥是安全的不需要采取加强措施。
由草图可知不同种类的焊缝有11种,如下草图
[σ]S
=[σ]S=0.9×
101=90.9MPa
对接纵焊缝的强度校核公式为:
≈D0=1564mm,则封头所需钢材直径为1600mm的方形钢板;
一块封头许用的钢材体积为:
V=2.8=71680cm3;
两块封头的质量为:
M=271680=1125376g≈1.13吨;
封头钢材费用:
W2=1.13=5537元。
M=≈=49005537+≈;
12、《现代电弧焊接方法及设备》吴志生主编P126;
13、《弧焊电源及其数字化控制》黄石生主编附录AP276;
14、赵熹华主编《焊接检验》;
15、课程设计资料附录四;
16、国标GB50236—98;
17、国标JBT4709-2000P17表5常用钢的预热温度表;
18、国标GBT1240-2003P7表7焊接与热处理规范;
19、参考国标GBGB50236—98;
20、材料成型基础焊接工程概论P43焊接工艺参数;
21、20R钢材的密度可由
22、20R钢材的售价可由中国网库供应信息网顿;
23、
24、
25、
25、可查得20R钢材的密度为7.85g/cm3;
26、由