设计计算书 闸阀新.docx
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设计计算书闸阀新
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
1
阀体壁厚验算
[t]﹥t合格
计算壁厚
21.6
mm
计算压力
p
PN设计给定
10
MPa
计算内径
设计给定
200
mm
腐蚀余量
C
查表4-14（杨源泉）
3
mm
许用拉应力
查表3-3（陆培文）
51
MPa
实际厚度
设计给定
26
mm
2
密封面上总作用力及计算比压（M1）
qMF≤q≤[q]合格
P1022-A
密封面上总作用力
QMZ
QMZ=QMJ+QMF
424532.2
N
密封面处介质作用力
QMJ
QMJ=π/4（DMN+bM）2P
351148.2
N
密封面内径
DMN
设计给定
205
mm
密封面宽度
bM
设计给定
6.5
mm
计算压力
P
设计给定
10
Mpa
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
2
密封面上密封力
QMF
QMF=π（DMN+bM）bMqMF
73384
N
密封面必需比压
qMF
设计手册表3-13
17
MPa
密封面计算比压
q
q=QMZ/π（DMN+bM）bM
98
MPa
密封面许用比压
[q]
设计手册表3-14
250
MPa
3
阀杆强度验算
σL＜[σL],σY＜[σY],τN＜[τN],σΣ＜[σΣ]合格
P1028-A
关闭时阀杆总轴向力
Q’FZ
Q’FZ=K1QMJ+K2QMF+QP+QT
175976.58
N
开启时阀杆总轴向力
Q’’FZ
Q’’FZ=K3QMJ+K4QMF-QP+QT
179412
N
阀杆最大轴向力
QFZ
取Q’FZ及Q’’FZ中较大值
179412
N
系数
K1
设计手册表3—31
0.29
系数
K2
设计手册表3—31
0.77
系数
K3
设计手册表3—31
0.41
系数
K4
设计手册表3—31
0.62
密封面处介质力
QMJ
前表计算
351148.2
N
密封面上密封力
QMF
前表计算
73384
N
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
3
阀杆径向截面上
介质作用力
QP
QP=π/4d2FP
13847.4
N
阀杆直径
dF
设计给定
42
mm
计算压力
P
设计给定
10
MPa
阀杆与填料摩擦力
QT
QT=ΨdFbTP
3790.5
N
系数
Ψ
设计手册表3—15
3.26
填料深度
hT
设计给定
46
mm
填料宽度
bT
设计给定
9.5
mm
轴向应力
σL
σL=Q’’FZ/FS
90.7
MPa
轴向应力
σY
σY=Q’FZ/FS
89
MPa
阀杆最小截面积
FS
设计手册表3-17
1978
mm2
扭应力
τN
τN=M’FL/WS
6.7
MPa
关闭时阀杆螺纹
摩擦力矩
M’FL
M’FL=Q’FZRFM
172457.3
N．mm
螺纹摩擦半径
RFM
设计手册表3-16
0.98
mm
阀杆最小断面系数
WS
设计手册表3—17
25750
mm3
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
3
合成应力
σΣ
σΣ=
σ2L（或σY）2+4τ2N
91.7
MPa
许用拉应力
[σL]
设计手册表3—7
150
MPa
许用压应力
[σY]
设计手册表3—7
160
MPa
许用扭应力
[τN]
设计手册表3—7
95
MPa
许用拉应力
[σΣ]
设计手册表3—7
155
MPa
4
阀杆头部强度验算
τ＜[τ]合格
P1030-A
剪应力
τ
τ=（Q”FZ-QT）/2bh
62.54
Mpa
开启时阀杆总轴向力
Q’’FZ
前表计算
179412
N
阀杆与填料摩擦力
QT
前表计算
3790.5
N
扁方宽
b
设计给定
54
mm
扁方高
h
设计给定
26
mm
许用剪应力
[τ]
设计手册表3-7
90
MPa
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
5
阀杆稳定性验算
λ＜λoσY＜[σY]合格
P1031-A
允许细长比
λ0
设计给定（取30）
30
实际细长比
λ
λ=4μλlF/dF
32.2
支承形式影响系数
μλ
设计手册表3-21
0.416
中间支承到端点长度
l0
设计给定
mm
计算长度
lF
设计给定
812
mm
阀杆直径
dF
设计给定
42
mm
临界细长比
λL
设计手册表3-22
81.5
压应力
σY
σY=Q’FZ/F
62.2
N
关闭时阀杆总轴向力
Q’FZ
前表计算
175976.58
N
阀杆截面积
F
设计手册表3-15
2828
mm2
实际许用压应力
[σY]
设计手册图3-2
115
MPa
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
6
闸板厚度验算
S’B=R+C
SB≥S’B
合格闸板的
P1043-A
计算厚度
S’B
KP
[σW]
34.1
mm
密封面平均半径
R
R=1/2（DMN+bM）
69
mm
系数
K
设计选定（1.24）
1.24
计算压力
P
设计给定
10
MPa
许用弯曲应力
[σW]
设计手册表3-3
61
MPa
腐蚀余量
C
设计给定
3
mm
实际厚度
SB
设计给定
38
mm
7
中法兰连接螺栓常温时强度验算
σL＜[σL]合格
2.7P1052-A
操作下总作用力
Q’
Q’=QDJ+QDF+QDT+Q’FZ
938336.2
N
最小预紧力
Q”
Q”=QYJ
279702
N
螺栓计算载荷
QL
取Q’与Q”中较大值
938336.2
N
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
7
垫片处介质力
QDJ
QDJ=π/4D2DPP
244822.3
N
垫片平均直径
DDP
设计给定
176.6
mm
计算压力
P
设计给定
10
MPa
垫片上密封力
QDF
QDF=2πDDPBNmDPP
468572.8
N
垫片有效宽度
BN
设计手册表3-23
13
mm
垫片宽度
bDP
设计给定
26
mm
垫片系数
mDP
设计手册表3-24
3.25
垫片弹性力
QDT
QDT=ηQDJ
48964.5
N
系数
η
按固定法兰取（0.2）
0.2
关闭时阀杆总轴向力
Q’FZ
前表计算
175976.58
N
必需预紧力
QYJ
QYJ=πDDPBNqYJKDP
279702
N
密封面预紧比压
qYJ
设计手册表3-24
38.8
MPa
垫片形状系数
KDP
按圆形取（1.0）
1.0
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
7
螺栓拉应力
σL
σL=QL/FL
137.3
MPa
螺栓总截面积
FL
FL=ZF1
6833.6
mm2
螺栓数量
Z
设计给定
16
单个螺栓截面积
F1
设计手册表3-9
427.1
mm2
螺栓直径
dL
设计给定
27
mm
许用拉应力
[σL]
设计手册表3-9
151
MPa
螺栓间距与直径比
LJ
LJ=πD1/ZdL
2.86
螺栓孔中心园直径
D1
设计给定
394
mm
8
中法兰连接螺栓初加温时强度验算
n'S＞1.25合格
P1053-A
螺栓计算载荷
Q’LZ
Q’LZ=QLZ+Q’t
2545610.8
N
常温时螺栓计算载荷
QLZ
前表计算
938336.2
N
初加温时螺栓温度变形力
Q’t
L
FLEL
δDP
Δt’αL
Q’t=
FDPEDP
+
1607274.6
N
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
8
初加温时温度差
Δt’
设计手册表3-25
90
℃
介质工作温度
t
设计给定
425
℃
材料线胀系数
α
设计手册表3-8
12.6
1/℃
螺栓计算长度
L
L=2h+δDP
124.5
mm
中法兰厚度
h
设计给定
60
mm
垫片厚度
δDP
设计给定
4.5
mm
中法兰温度
t'F
t'F=0.5t
212.5
℃
螺栓温度
t'L
t'L=t'F-Δt’
122.5
℃
螺栓总截面积
FL
前表计算
6833.6
mm2
螺栓材料弹性模量
EL
设计手册表3-8
2.1
MPa
垫片面积
FDP
FDP=πDDPbDP
14417.6
mm
垫片平均直径
DDP
前表计算
176.6
mm
垫片宽度
bDP
前表计算
26
mm
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
8
垫片材料弹性模量
EDP
设计手册表3-24
3
MPa
螺栓拉应力
σ’L
σ’L=Q’LZ/FL
372.5
MPa
安全系数
n'S
n'S=（σS）t'L/σ’L
1.57
屈服点
（σS）t'L
设计手册表3-8
585
MPa
9
中法兰连接螺栓高温时强度验算
n'S＞1.35合格
P1055-A
螺栓计算载荷
Q”LZ
Q”LZ=QLZ+Q”t
1277649.7
N
常温时螺栓计算载荷
QLZ
前表计算
938336.2
N
高温时螺栓温度变形力
Q”t
=Q’tΔt”/Δt’
339313.5
N
高温时温度差
Δt”
设计手册表3-25
19
℃
介质工作温度
t
设计给定
425
℃
初加温时温度差
Δt’
设计手册表3-25
90
℃
初加温时螺栓温度变形力
Q’t
前表计算
1607274.6
N
中法兰温度
t"F
t"F=0.9t
382.5
℃
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
9
螺栓温度
t"L
t"L=t"F-Δt”
363.5
℃
螺栓拉应力
σ”L
σ”L=Q”LZ/FL
187
MPa
螺栓总面积
FL
前表计算
6833.6
mm2
安全系数
n"S
n"S=（σS）”tL/σ”L
2.35
屈服极限
（σS）”tL
设计手册表3-8
440
MPa
10
阀体中法兰强度验算
[σW]＞σW1,[σW]＞σW1I,合格
P1059-A
常温时比值系数
n
n=QLZ/[σW]
15832.6
mm2
初加温比值系数
n'
n'=Q’LZ/[σ’W]
16764.4
mm2
高温时比值系数
n"
n"=Q”LZ/[σ”W]
10781.9
mm2
计算载荷
Q
取比值系数最大时的QLZ
135869.37
N
常温时螺栓计算载荷
QLZ
前表计算
938336.2
N
初加温螺栓计算载荷
Q’LZ
前表计算
2545610.8
N
高温时螺栓计算载荷
Q”LZ
前表计算
1277649.7
N
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
10
许用弯曲应力
[σW]
设计手册表3-3
61
MPa
许用弯曲应力
[σ’W]
[σ’W]=（σs）’tF/1.25
152
MPa
屈服点
（σs）’tF
设计手册表3-2（根据t’F）
190
MPa
中法兰温度
t'F
前表计算
212.5
℃
许用弯曲应力
[σ”W]
取（σS）”tF/1.35与（σR）”tF/0.9中较小值
118.5
MPa
屈服点
（σs）”tF
设计手册表3-2（根据t”F）
160
MPa
中法兰温度
t"F
前表计算
382.5
℃
蠕变极限
（σR）”tF
设计手册表3-2
70
MPa
I-I断面弯曲应力
σW1
σW1=Ql1/W1
52
MPa
力臂
l1
l1=（D1-Dm）/2
34
mm
螺栓孔中心园直径
D1
设计给定
394
mm
中法兰根径
Dm
设计给定
326
mm
断面系数
W1
W1=1/6πDmh2
614184
mm3
中法兰厚度
h
设计给定
60
mm
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
10
II-II断面弯曲应力
σW11
σW11=0.4Ql2/W11
45
MPa
力臂
l2
l2=l1+（Dm-Dn）/4
65.5
mm
计算内径
Dn
设计给定
200
mm
断面系数
W11
（）2
W11=
2
2
6
Dm-Dn
Dm+Dn
π
546280
mm3
11
阀盖强度验算
[σL]＞σL,[τ]＞τ合格
P1066-A
I-I断面拉应力
σL
πDn（SB-C）
Q’FZ
PDn
4（SB-C）
σL=+
33
MPa
计算压力
P
设计给定
10
MPa
计算内径
Dn
设计给定
274
mm
设计厚度
SB
设计给定
28
mm
腐蚀余量
C
设计给定
1
mm
关闭时阀杆总轴向力
Q’FZ
前表计算
175976.8
N
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
11
II-II断面剪应力
τ
Q’FZ
Pdr
τ=+
πdr（SB-C）
4（SB-C）
28.78
MPa
填料函外径
dr
设计给定
114
mm
许用拉应力
[σL]
设计手册表3-3
51
MPa
许用剪应力
[τ]
设计手册表3-3
30.5
MPa
12
阀盖支架强度验算
σW3＜[σW3],σΣ＜[σL] 合格
P1071-A
I-I断面弯曲应力
σWI
σWI=
Q’FZl
8
1+
1
1
HI3
W1
2lI2
25.5
MPa
关闭时阀杆总轴向力
Q’FZ
前表计算
175976.8
N
框架两重心处距离
l
l=l1+2b
210
mm
支架内宽
l1
设计给定
110
mm
立柱厚度
b
设计给定
50
mm
支撑高度
H
设计给定
218
mm
III-III断面惯性矩
I3
I3=（D-d）h3/12
2333333.3
mm4
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
12
阀杆螺母函外经
D
设计给定
128
mm
阀杆螺母函内经
d
设计给定
100
mm
阀杆螺母函高
h
设计给定
100
mm
II-II断面惯性矩
I2
I2=πab3/4
7850000
mm4
立柱宽
a
设计给定
80
mm
I-I断面系数
WI
WI=πab2/4
157000
mm3
III-III断面弯曲应力
σW3
σW3=（Q’FZl/4-M2）/W3
8.3
MPa
II-II断面弯曲力矩
M2
Q’FZL
2lI2
M2=
8
（1+）
HI3
4403819.4
Nmm
断面系数
W3
W3=（D-d）h2/6
46666.67
mm3
I-I断面拉应力
σL1
σL1=Q’FZ/2πab
7
MPa
I-I断面转矩引起
的弯曲应力
σNw1
lπba2/4
σNw1=
M0H
3.54
MPa
弯曲力矩
M0
M0=MTJ
33914.23
Nmm
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
12
阀杆螺母凸肩摩擦力矩
MTJ
3
fTJQ’FZ
MTJ=
（r3W-r3N）
r2W-r2N
2
858766.8
Nmm
凸肩部分摩擦因数
fTJ
设计手册表3-26
0.08
阀杆螺母凸肩外半径
rW
设计给定
62
mm
阀杆螺母凸肩内半径
rN
设计给定
60
mm
I-I断面合成应力
σΣ
σΣ=σWI+σL1+σNw1
37.34
MPa
许用拉应力
[σL]
设计手册表3-3
51
MPa
许用弯曲应力
[σW]
设计手册表3-3
61
MPa
13
总转矩及圆周力
P1077-A
关闭时总转矩
M’Σ
M’Σ=M’FL+MTJ
1031301
Nmm
关闭时阀杆螺纹摩擦力矩
M’FL
前表计算
172457.3
Nmm
阀杆螺母凸肩摩擦力矩
MTJ
前表计算
858843.7
Nmm
圆周力
QS
QS=2M’Σ/D0
1841.6
N
手轮直径
D0
设计给定
560
mm
序号
设计内容
符号
式中
符号
公式或索引
数据
单位
备注
14
流量系数
893.66m2
流量系数
CV
1.156KV
6533.7
m2
API6DP3
流量系数
KV
KV=Qρ/ΔP
5652
m2
P26-B
体积流量
Q
0.36FgV
282.5
m3/h
P94-C
管道横截面积
Fg
π（DN）2/4
314
cm2
公称通径
DN
设计给定
200
mm
介质流速
V
表6-1
2.5
m/S
C
流体密度
ρ
取水密度为
1000
Kg/m3
压力损失
’
ΔP
ξu2ρ/2
2.5
bar
P27-B
流阻系数
ξ
表1-48
0.08
B
介质平均流速
u
表6-1
2500
mm/S
C
参考文献：
1．《管道阀门》API6D第22版2002.1
2．《阀门-法兰、螺纹和焊接端》ASMEB16.34-1998
3．《实用阀门设计手册》（A）陆培文主编2002.9
4．《阀门设计手册》（B）杨源泉主编1992.12
5．《阀门设计》（C）沈阳阀门研究所编1976.1
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