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1、BCD15BCD1.5型仓式气力输送泵设计计算书计算 郑乾四校核 审定 批准 浙江省电力设备总厂一.设计计算标准:GB150-1998钢制压力容器国家标准. 二.设计主要参数 压力容器名称 上引式流态化仓泵 压力容器类别 类 容 积 V 1.5m3 设 计 压 力 P 0.9MPa 设 计 温 度 t 0t150 介 质 空气 焊 缝 系 数 0.85 本 体 材 质 Q235-A 接 管 材 质 20 腐 蚀 裕 度 C2 2mm 最高工作压力 Pt 0.85MPa 输 送 物 料 散料或粒料 本体材质许用 应 力 t 113MPa 接管材质许用 应 力 t 130MPa 三.本体设计计算椭

2、圆封头计算1.椭圆封头计算符号: Di 封头内直径,mm; Hi 封头曲面深度,mm; t 设计温度下封头材料的许用应力,MPa; 焊接接头系数; 本节计算选用=0.85 (全焊透双面焊接头,局部无损检测) K 椭圆形封头形状系数,K=1(标准椭圆封头); P 计算压力,MPa; n 名义厚度,mm; 计算厚度,mm; e 有效厚度,mm; Pw 最大允许工作压力,MPa;2.泵体椭圆封头计算2.1基本参数选用标准椭圆封头:封头内直径DI 1200曲边高度 300mm直边高度 40mm材 质 Q235-A材料许用应力t 113MPa2.2壁厚计算: =P*Di/(2*t*-0.5*P) -(7

3、-1)=0.9*1200/(2*113*0.85-0.5*0.9)=5.64mm预设名义壁厚 n=12mm2.3封头许用应力计算: Pw=2*t*e/(k*Di+0.5*e) -(7-3)式中:e=n-C=12-2.8=9.2mm Pw=2*113*0.85*9.2/(1*1200+0.5*9.2)=1.47Mpa PwP 安全3.气室椭圆封头计算3.1基本参数选用标准椭圆封头:封头内直径Di 500曲边高度 125mm直边高度 25mm材质 Q235-A材料许用应力t 113MPa3.2壁厚计算=P*Di/（2t*-0.5P）-（7-1）=0.9*500/（2*113*0.85-0.5*0.

4、9）=2.35mm预设名义壁厚 n=6mm封头许用应力计算:Pw=2t*e/(K*Di+0.5*e） -（7-3）式中:e=n-C=6-2.8=3.2mmPw=2*113*0.85*3.2/(500+0.5*3.2）=1.23MPaPwP 安全锥形封头设计:1.锥形封头计算符号Dc 锥壳计算内直径,mmDi 锥壳大端内直径,mmDis 锥壳小端内直径,mmP 计算压力,MPa;n 名义厚度,mm; 计算厚度,mm;e 有效厚度,mm; 焊接接头系数;选用=0.85t 设计温度下封头材料的许用应力,MPa; 锥壳半顶角,(。C);2.基本参数选用 60无折边锥形封头材质 Q235-A许用应力t

5、113Mpa锥壳计算内直径 1200锥壳大端内直径 1200锥壳小端内直径 500锥壳半顶角 30。C3.封头壁厚计算=P*Dc/(2t*-P)*(1/cos) -(7-7)=0.9*1200/(2*113*0.85-0.9)*(1/cos30)=6.22mm4.封头大端壁厚:r=Q*P*Di/(2*t*-P) -(7-8)式中:Q-应力增值系数,由图7-12查取,得Q=1.18r=1.18*0.9*1200/(2*113*0.85-0.9)=6.67mm5.封头小端壁厚:r=Q*P*Dis/(2*t*-P) -(7-9)式中:Q-应力增值系数,由图7-14查取,得Q=2.25r=2.25*0

6、.9*500/(2*113*0.85-0.9)=5.30mm6.确定锥体封头壁厚:按上述计算结果取其最大值 r=6.67mm预设名义壁厚 n=10mm筒体计算:1.筒体计算符号:DI 圆筒内直径,mm;t 设计温度下封头材料的许用应力,MPa; 焊接接头系数;取=0.85；P 计算压力,MPa;n 名义厚度,mm; 计算厚度,mm;e 有效厚度,mm;Pw 最大允许工作压力,MPa;2.筒体基本参数圆筒内直径 Di=1000mm材质 Q235-A材料许用应力t 113MPa3.壁厚计算:当P0.4*t*时=P*Di/(2*t*-P) -(5-1)=0.9*1200/(2*113*0.85-0.

7、9)=5.65mm按锥体大端计算:r=Q*P*Di/(2*t*-P) -(7-8)=6.67mm取上述二值之最大值 r=6.67mm设计厚度=6.67+2.8=9.47mm预设筒体名义厚度 n=12mm4.应力计算:t=P*(Di+e)/(2*e)t* -(5-2)式中:e=n-C=12-2.8=9.2mm t*=113*0.85=96.05MPa t=P*(Di+e)/(2*e)=0.9*(1200+9.2)/(2*9.2)=59.1MPa t *t 安全泵体短节计算1.泵体短节计算符号:Di 短节内直径,mm;t 设计温度下封头材料的许用应力,MPa; 焊接接头系数;取=0.85；P 计算

8、压力,MPa;n 名义厚度,mm; 计算厚度,mm;e 有效厚度,mm;Pw 最大允许工作压力,MPa;2.短节基本参数短节内直径 Di=500mm材质 Q235-A材料许用应力t 113MPa3.壁厚计算: 当P0.4*t*时 =P*Di/(2*t*-P) -(5-1)=0.9*500/(2*113*0.85-0.9)=2.35mm 按锥体小端计算: r=Q*P*Di/(2*t*-P) -(7-8)=5.30mm 取上述二值之最大值 r=5.30mm 设计厚度=5.30+2.8=8.1mm 预设短节名义厚度 n=10mm4.应力计算: t=P*(Di+e)/(2*e)t* -(5-2)式中:

9、e=n-C=10-2.8=7.2mm t*=113*0.85=96.05MPa t=P*(Di+e)/(2*e)=0.9*(500+7.2)/(2*7.2)=31.7MPat *t 安全5.短节最小长度 LSQR(Di*r)=SQR(500*5.3)=51.5mm本设计取 L=90mm筒体开孔补强计算1.计算符号d 开孔直径,mm;di 接管内直径,mm;Di 筒体内直径,mm;fr 强度削弱系数,等于设计温度下接管材料与壳体 材料许用应力之比值，当该比值大于1.时,fr=1t 设计温度下封头材料的许用应力,Mpa; 焊接接头系数,取=0.85;p 计算压力,MPa;n 筒体开孔处名义厚度,m

10、m;nt 接管名义厚度,mm; 筒体开孔处计算厚度,mm;e 筒体开孔处有效厚度,mm;et 接管有效厚度,mm;t 接管计算厚度,mm;2.基本参数 人孔门形式 垂直吊盖人孔480x10参见JB582-79标准 材质 Q235-A 材料许用应力t 113MPa3.计算参数n=12mmnt=10mmC2(接管)=C1+C2=0.8+2=2.8mmC=C1+C2=0.8+2=2.8mm d0=480mmdi=d0-2*nt=480-2*10=460mmd=d0-2*nt+2*C=480-2*10+2*2.8=465.6mm=P*Di/(2*t*-P) -(5-1)=0.9*1200/(2*113

11、*0.85-0.9)=5.65mme=nC=12-2.8=9.2mmt=P*di/(2t*-P) -(5-1)=0.9*460/(2*113*0.85-0.9)=2.17mmet=ntC2(接管)=10-2.8=7.2mm4.筒体开孔补强:4.1.圆筒开孔所需补强面积: A=d*+2*(nt-C)*(1-fr ) -(8-1) =465.6*5.65 =2630.64mm2 4.2.有效补强范围4.2.1.有效宽度B按式(8-7)计算，取二者中较大值: B=2*d=2*465.6=931.2mm -(8-7) B=d+2*n+2*nt=465.6+2*12+2*10=509.6mm 取二者较大

12、值 B=931.2mm4.2.2.有效高度4.2.2.1.外侧高度 h1=SQR(d*nt) -(8-8)=SQR(465.6*10)=68.2mm h1=接管实际外伸高度=155mm 取二者较小值 h1=68.2mm4.2.2.2.内侧高度 h2=SQR(d*nt) -(8-9)=SQR(465.6*10)=68.2mm h2=接管实际内伸高度=30mm 取二者较小值 h2=30mm4.3.有效补强面积4.3.1.壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积: A1=(B-d)*(e-)-2*et*(e-)*(1-fr) -(8-11)=(931.2-465.6)*(9.2-5.65)=165

13、2.88mm2 4.3.2.接管有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积:A2=2*h1*(et-t)*fr+2*h2*(et-C2)*fr -(8-12)=2*68.2*(7.2-2.17)*1+2*30*(7.2-2.8)=950.092mm2 4.3.3.补强区内的焊缝金属截面积(见图8-1)A3=2*1/2e2 =36mm2其中 e=6mm(焊缝高度) 4.3.4.可作为补强的截面积Ae=A1+A2+A3-(8-10)=1652.88+950.092+36=2638.972mm2 AAe 不需另行补强(六)椭圆封头开孔补强计算1. 计算符号d 开孔直径,mm;di 接管内直径,mm;Di

14、 壳体内直径,mm;fr 强度削弱系数,等于设计温度下接管材料与壳体 材料许用应力之比值，当该比值大于1.0时,fr=1t 设计温度下封头材料的许用应力,Mpa; 焊接接头系数,取=0.85;P 计算压力,MPa;n 壳体开孔处名义厚度,mm;nt 接管名义厚度,mm; 壳体开孔处计算厚度,mm;e 壳体开孔处有效厚度,mm;et 接管有效厚度,mm;t 接管计算厚度,mm;2.根据GB150-1998开孔位于以封头中心为中心的80%封头内直径范围内,按式（8-2）计算: =P*K1*Di/(2*t*-0.5P) -(8-2)式中：k1 椭圆形长短轴比值决定的系数，由表7-2查得；a.泵体椭圆

15、封头（1）基本参数选用标准椭圆封头:封头内直径Di 1200材质 Q235-A材料许用应力t 113Mpa（2）计算参数 =P*K1*Di/(2*t*-0.5P) -(8-2) =0.9*0.9*1200/(2*113*0.85-0.5*0.9) =5.07mm式中:k1椭圆形长短轴比值决定的系数，由表7-2查得，k1=0.9。 n=12mm C=C1+C2=0.8+2=2.8mm e=n-C=12-2.8=9.2mmb.气室椭圆封头（1）基本参数 选用标准椭圆封头: 封头内直径Di 500 材质 Q235-A 材料许用应力t 113MPa（2）计算参数 =P*K1*Di/(2*t*-0.5P

16、) -(8-2) =0.9*0.9*500/(2*113*0.85-0.5*0.9) =2.11mm式中：k1椭圆形长短轴比值决定的系数，由表7-2查得 k1=0.9。n=6mmC=C1+C2=0.6+2=2.6mme=n-C=6-2.6=3.4mm3.接管开孔补强计算3.1.3.1.1.基本参数接管所在位置 泵体椭圆封头 接管用途 进料口接管材质 20钢 材料许用应力t 130Mpa接管规格 325*83.1.2.参数计算C2(接管)=C1+C2=8x15%+2=3.2mmdi=d0-2*nt=325-2*8=309mmd=d0-2*nt+2*C=325-2*8+2*2.8=314.6mmt

17、=P*di/(2*t*-P) -(5-1)=0.9*309/(2*130*1-0.9)=1.07mmet=ntC2(接管)=8-3.2=4.8mm3.1.3.椭圆形封头开孔削弱所需的补强面积 A=d*+2*(et-C)*(1-fr ) -(8-1) =314.6*5.07 =1595.022mm2 3.1.4.有效补强范围a.有效宽度 B=2*d=2*314.6=629.2mm -(8-7) B=d+2*n+2*nt=314.6+2*12+2*8=354.6mm 取二者较大值 B=629.2mmb.有效高度 外侧高度 h1=SQR(d*nt) -(8-8)=SQR(314.6*8)=50.2m

18、m h1=接管实际外伸高度=100mm 取二者较小值 h1=50.2mm 内侧高度 h2=SQR(d*nt) -(8-9)=SQR(314.6*8)=50.2mmh2=接管实际内伸高度=27.8mm取二者较小值 h2=27.8mm3.1.5.补强面积 在有效补强范围内，可作为补强的截面积按式（8-10）计算：Ae=A1+A2+A3 -(8-10)式中:Ae-补强面积，mm2A1-壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积（按式8-11），mm2A1=(B-d)*(e-)-2*et*(e-)*(1-fr) -(8-11)=(629.2-314.6)*(9.2-5.07)=1299.298mm2

19、A2-接管有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积（按式8-12），mm2 A2=2*h1*(et-t)*fr+2*h2*(et-C2)*fr -(8-12) =2*50.2*(4.8-1.07)*1+2*27.8*(4.8-3.2)=463.452mm2 A3-焊缝金属截面积(见图8-1)，mm2 A3=2*1/2e2 =36 mm2式中 e=6mm(焊缝高度) Ae=A1+A2+A3=1299.298+463.452+36=1798.75mm2 AAe 不需另行补强3.2.3.2.1.基本参数接管所在位置 泵体椭圆封头 接管用途 输料口接管材质 20钢 材料许用应力t 130MPa接管规格

20、219*93.2.2.参数计算C2(接管)=C1+C2=9x15%+2=3.35mmdi=d0-2*nt=219-2*9=201mmd=d0-2*nt+2*C=219-2*9+2*2.8=206.6mmt=P*di/(2*t*-P) -(5-1)=0.9*201/(2*130*1-0.9)=0.7mmet=ntC2(接管)=9-3.35=5.65mm3.2.3.椭圆形封头开孔削弱所需的补强面积 A=d*+2*(et-C)*(1-fr) -(8-1) =206.6*5.07=1047.462mm2 3.2.4.有效补强范围 a.有效宽度 B=2*d=2*206.6=413.2mm -(8-7)

21、B=d+2*n+2*nt=206.6+2*12+2*9=248.6mm 取二者较大值 B=413.2mm b.有效高度: 外侧高度 h1=SQR(d*nt) -(8-8)=SQR(206.6*9)=43.1mm h1=接管实际外伸高度=221mm 取二者较小值 h1=43.1mm 内侧高度 h2=SQR(d*nt) -(8-9)=SQR(206.6*9)=43.1mm h2=接管实际内伸高度=10.6mm 取二者较小值 h2=10.6mm3.2.5.补强面积 在有效补强范围内，可作为补强的截面积按式（8-10）计算：Ae=A1+A2+A3 -(8-10)式中:Ae-补强面积，mm2 A1-壳体

22、有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积（按式8-11），mm2 A1=(B-d)*(e-)-2*et*(e-)*(1-fr) -(8-11)=(413.2-206.6)*(9.2-5.07)=853.258mm2 A2-接管有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积（按式8-12），mm2 A2=2*h1*(et-t)*fr+2*h2*(et-C2)*fr -(8-12)=2*43.1*(5.65-0.7)*1+2*10.6*(5.65-3.35)=475.45mm2 A3-焊缝金属截面积(见图8-1)，mm2A3=2*1/2e2=36mm2式中 e=6mm(焊缝高度) Ae=A1+A2+A3=8

23、53.258+475.45+36=1364.708mm2 AAe 不需另行补强3.3.3.3.1.基本参数接管所在位置 泵体椭圆封头 接管用途 排气口接管材质 20钢 材料许用应力t 130MPa接管规格 89*63.3.2.参数计算C2(接管)=C1+C2=6x15%+2=2.9mmdi=d0-2*nt=89-2*6=77mmd=d0-2*nt+2*C =89-2*6+2*2.8=82.6mmt=P*di/(2*t*-P) -(5-1)=0.9*77/(2*130*1-0.9)=0.27mmet=ntC2(接管)=6-2.9=3.1mm3.3.3.椭圆形封头开孔削弱所需的补强面积 A=d*+

24、2*(et-C)*(1-fr) -(8-1) =82.6*5.07 =418.782mm2 3.3.4.有效补强范围 a.有效宽度 B=2*d=2*82.6=165.2mm -(8-7) B=d+2*n+2*nt=82.6+2*12+2*6=118.6mm 取二者较大值 B=165.2mm b.有效高度: 外侧高度 h1=SQR(d*nt) -(8-8)=SQR(82.6*6)=22.3mmh1=接管实际外伸高度=118.9mm 取二者较小值 h1=22.3mm 内侧高度 h2=SQR(d*nt) -(8-9)=SQR(82.6*6)=22.3mmh2=接管实际内伸高度=11mm取二者较小值

25、h2=11mm3.3.5.补强面积 在有效补强范围内，可作为补强的截面积按式（8-10）计算：Ae=A1+A2+A3 -(8-10)式中:Ae-补强面积，mm2A1-壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积（按式8-11），mm2A1=(B-d)*(e-)-2*et*(e-)*(1-fr) -(8-11)=(165.2-82.6)*(9.2-5.07)=341.138mm2 A2-接管有效厚度减去计算厚度之外的多余金属面积（按式8-12），mm2A2=2*h1*(et-t)*fr+2*h2*(et-C2)*fr -(8-12)=2*22.3*(3.1-0.27)*1+2*11*(3.1-2.

26、9)=130.618mm2 A3-焊缝金属截面积(见图8-1)，mm2A3=2*1/2e2=36mm2式中 e=6mm(焊缝高度)Ae=A1+A2+A3=341.138+130.618+36=507.756mm2AAe 不需另行补强3.4.3.4.1.基本参数接管所在位置 泵体椭圆封头接管用途 料位计接管材质 20钢材料许用应力t 130MPa接管规格 73*93.4.2.参数计算C2(接管)=C1 +C2=9x15%+2=3.35mmdi=d0-2*nt=73-2*9=55mmd=d0-2*nt+2*C=73-2*9+2*2.8=60.6mmt=P*di/(2*t*-P) -(5-1)=0.9*55/(2*130*1-0.9)=0.19mmet=ntC2(接管)=9-3.35=5.65mm3.4.3.椭圆形封头开孔削弱所需的补强面积 A=d*+2*(et-C)*(1-fr) -(8-1)=60.6*5.07=307.242mm2 3.4.4.有效补强范围 a.有效宽度 B=2*d=2*60.6=121.2mm -(8-7) B=d+2*n+2*nt