工艺热风管道设计计算.doc

第第 8 章章 工艺热风管道设计计算工艺热风管道设计计算 热风管道设计计算是水泥厂工艺设计必不可少的组成部分 涉及了水泥生 产的各个工段 本章主要内容包括 工况下的热风管道管径计算 管道阻力计 算 管网阻力计算 管道重量计算 膨胀节选型计算 管道支座受力计算 收 尘设备的保温计算以及不同工况下管道风速 管道壁厚的选取等内容 8 1 热风管道热风管道设计计算设计计算 8 1 1 热风管道管径计算热风管道管径计算 1 一般地区 对于海拔高度25m s 时 阻力大 不经 济 风速15m s 时 风管壁厚应 适当加大 3 为防止大型风管的刚度变形 在其长度方向每隔 2 5m 增加一道加固 圈 加固圈可用宽 50 80mm 厚度为 5 8mm 的扁钢制作 4 风管的法兰规格 螺栓孔径 数量等均应按表中给定尺寸确定 8 1 5 管道阻力计算管道阻力计算 1 阻力计算公式 风管系统阻力应为管道的摩擦阻力与局部阻力之和 8 3 0 2 n K 2 D L P 式中 气体与管道间的摩擦阻力系数 清洁空气入值一般为 0 02 0 04 对含尘气 体管道 当含尘浓度 50g m3时 需校正 表 8 4 校正系数 含尘浓度 g m3 50 50100150 校正系数1 01 011 021 03 L 风管长度 m 管件及变径点阻力系数 见附录 12 v 风管中气体流速 m s 空气密度 kg m3 20 时 1 29 K0 阻力附加系数 K0 1 15 1 20 Dn 风管直径 m 非圆管道一般折算成等速当量直径 de 后 按圆形管道方式 计算 8 4 ba ab de 2 式中 de 等速当量直径 m a b 矩形风管的边长 m 2 摩擦阻力系数 计算 管道内摩擦阻力系数 值与介质流动状态 雷诺数 Re 及管壁粗糙度 等因 素有关 对于钢板焊接的管道其摩擦系数 计算如下 1 8 5 2 Q lg 1 274 1 42 式中 摩擦阻力系数 见表 8 6 8 7 Q 管内气体流量 m3 h 管内气体流速 m s 管壁粗糙度 mm 一般取 0 1mm 值详见表 8 5 表 8 5 值 管道类别绝对粗糙度 mm 新无缝或镀锌钢管 0 01 0 05 轻度腐蚀的无缝钢管 0 2 0 3 重度腐蚀的无缝钢管0 6 0 7 2 8 6 2e 1 74 d 2lg 1 式中 de 当量直径 m 管壁粗糙度 m 表 8 6 摩擦阻力系数 值 管壁粗糙度 当量直径 de m 摩擦阻力系数 值 管壁粗糙度 当量直径 de m 摩擦阻力系数 值 0 10 0230 60 018 0 20 0200 7 0 80 017 0 30 0180 9 1 00 016 0 40 0171 50 015 0 0002 0 50 0162 00 014 0 10 0282 5 3 00 013 0 20 0233 5 4 00 012 0 30 0214 50 0117 0 40 0205 00 0115 0 0004 0 50 019 0 0004 表 8 7 管道有内衬的 值 当量直径 de mm 焊接的钢烟气管焊接的钢煤粉管 8000 0150 017 3 局部阻力系数 值 该系数指动压头单位的局部损失数 是由于气流经各种管件 三通 弯头 变异管 阀门等 流向变换 冲击或流速变化而引起的压力损失 清洁气体局 部系数按附录 12 选取 但带粉尘的局部阻力系数应加以修正 修正公式如 8 7 8 7 1 J0F 式中 0 清洁气体局部阻力系数 见附录 12 F 带粉尘的气体局部阻力系数 J 根据测试确定系数 取 0 8 1 0 气体混合物浓度 kg kg 4 阻力平衡计算 水泥厂除尘管道设计时 个别车间有多个收尘点 如包装车间 形成多个 支管路 而这些支管与总干管交汇处压力必须达到平衡 以保证各点收尘效果 平衡阻力一般有两种方法 一种是在管道设计时通过改变管径 弯头曲率 半径或改变风量达到阻力平衡 另一种是投产前在现场 进行逐点测试 以每支管阀门开度大小来求阻力平衡 此法比较繁琐 难以达到平衡 最好事先在设计中使阻 力达到平衡 计算方法如下 1L 5 2m 1 3 v 15m s 0 5 11 L 4 5m 2 0 55 2 18m s2 2 Q 1045m h Q 850m h 3 图 8 1 管道结构 当支管与总管交汇处压力差 20 时 改变阻力大的管径 降低流速 以 达到阻力平衡 例 总管长度 L1 5 2m 如图 8 1 示 风量 Q1 1045m3 h 风速 v1 15m s 局部阻力系数 1 0 5 支管长度 L2 4 5m 风量 Q2 850m3 h 风速 v2 18m s 局部阻力系数 2 0 55 计算 由 Q1 v1查附录 12 知 当量阻力系数 1 d1 0 11 动压头 2 2 135Pa 管径 d1 160mm 总管阻力 144 7Pa 135 0 55 2 0 11 2 2 11 1 1 1 L d p 支管阻力 由 Q2 v2查附录 12 知 当量阻力系数 2 d2 0 14 动压头 v2 2 194 4Pa 管径 d2 130mm 2 2 222 2 0 144 50 55 194 4229 4 2 v PLPa d 支管阻力 阻力差 229 4 144 7 229 4 36 20 对支管管径 d2进行调整 144 3mm 1 11 130 144 7 229 4 130 P d d 0 2250 225 1 2 22 取值为 145mm 重新查附录 12 计算 d2 145mm Q2 850m3 h 2数为 14 5m s 2 d2 0 14 2 2 126 15Pa 137 5Pa 126 15 0 55 4 5 0 12 P2 阻力差 5 达到平衡 4 9 144 7 137 5 144 7 当静压差 20 时 管径不变 将阻力小的支管风量适当增加 加以修正 达到阻力平衡 阻力小的支管压力 阻力大的支管压力 QQ 两支管静压差 5 可以认为达到阻力平衡 阻力平衡计算是比较繁琐的 工作 应该耐心 反复计算 并进行调整 8 2 管道重量计算管道重量计算 8 2 1 圆形风管圆形风管 8 8 LD7 851 2G1 式中 G1 风管重量 kg 图 1 管路图 D2 D1 D D 2 1 L 图 8 2 外形图 图 8 1 D 管径 m L 风管长度 m 风管壁厚 mm 1 2 系数 考虑法兰加固圈等重量 7 85 厚 1mm 面积 1m2钢板重量 8 2 2保保温温材材料料 根据保温材料种类 密度及保温层厚度 计算保温层重量 8 9 L D0 785 DVG 2 2 2 12 式中 G2 保温层重量 kg 保温材料密度 kg m3 V 保温材料体积 m3 D1 保温后管径 m D2 保温前管径 m L 风管实际长度 m 8 2 3风风管管内内积积灰灰 风管内积灰重量 可按风管布置形状及倾斜度来考虑 按经验计算时按下 列情况确定 一般 水平管道 按其管道容积 1 3 计 倾斜管道70 积灰可以不予考 虑 8 2 4事事故故荷荷载载系系数数 生产中为安全起见 应增加安全系数 一般 安全系数取 1 2 1 3 8 3 膨胀节选型计算膨胀节选型计算 8 3 1膨膨胀胀节节的的作作用用 热风管道在正常生产时 受管内热风的影响而产生膨胀 而与其相连接的 设备 风管支座 一般都固定在常温状态下的土建基础上 当受高温影响时 风管热膨胀产生的巨大应力传递到设备和支座上 轻则导致设备动作不灵 支 座变形 重责损坏设备和土建基础 为了保证生产正常进行 在热风管道的适 当位置通常都安装有膨胀节 以吸收热膨胀量 1 金属膨胀节构造及用途 金属膨胀节种类较多 水泥厂常用的是 U 型波纹管膨胀节 该膨胀节由厚 度 0 8 1 0mm 的不锈钢板 1Cr18Ni9Ti 或 0Cr18Ni19Ti 压制而成 一般为 U 形断面 波纹管两端与短管焊接 内外筒间隙吸收轴向膨胀时的自由运动 波 纹内填充耐高温的保温层 以防波纹管磨损及热量散失 不同的金属膨胀节有 高低温之分 适用不同的压力范围 U 型波纹管膨胀节耐高温 高压 使用寿 命长 但价格高 单个使用只能吸收轴向膨胀量 若需要吸收径向膨胀量 只 能用两个膨胀节加中间节来吸收 但增加了费用 此种膨胀节多用于窑尾预热 器系统 三次风管以及生料粉磨管道系统等位置 2 非金属膨胀节构造及用途 此种膨胀节是由合成纤维或是玻纤布外层涂以橡胶制成的 可以吸收轴向 和径向移位量 具有吸收 隔绝震动传递 无力传递等特点 因此常用在锅炉 风机进出口 磨机出气罩等处 可耐温度为 200 500 用以补偿烟气因温度 变化引起的移位 以及机械振动 基础下沉等不同情况引起的移位 为简化设 计 节省投资 目前大量选用非金属膨胀节 3 膨胀节技术参数 1 金属波纹管轴向型膨胀节技术参数 表 8 8 金属波纹管轴向型膨胀节技术参数 例 低温型 TG 2000 4 代号 通径 波数 高温型 SYB 2000 4 代号 800 通径 波数 2 非金属膨胀节参数 此种膨胀节只适用于热膨胀引起的轴向 径向位移 其位移指受压缩时的 位移 不能承受拉伸位移 表 8 9 非金属膨胀节技术参数 系列号圆型SFYY SFYE SFYS 温度代号 100 Y 200 E 300 S 工作压力kPa 10 例 SFYY 2020 550 圆形 100 接管外径 轴向长度 8 3 2 膨膨胀胀节节选选型型计计算算 1 膨胀量计算 8 10 tLL 式中 L 管道热膨胀量 mm L 两个相邻固定支座间风管长度 mm t 管道内介质与外界温度差 管材线膨胀系数 mm mm 常用管材 Q235 A 的线膨胀系数 值见表 8 10 低温轴向型 TG 系列高温轴向型 SY 系列 通径 DN mm 400 3000400 3000 温度 t 400 400 C 600 L 800 B 压力 MPa 0 1 0 1 补偿量 mm 以管径及波数而定 工作介质热风 烟气热风 烟气 表 8 10 管材线膨胀系数 2 膨胀节自振频率计算 膨胀节只适合在高频低振幅的振动场合使用 不适用于低频高振幅的场合 当波纹膨胀节在高频低振幅系统中使用时 应注意膨胀节的自振频率不能与系 统的振动频率一致 以免产生共振 其自振频率计算如下 1 轴向振动 8 11 G K Cf n 式中 f 自振频率 Hz G 膨胀节重量 kg Kn 整个波纹管轴向刚度 N mm C 自振频率系数 取值如表 8 11 表 8 11 各阶数值 C C1C2C3C4C5 114 23 215 3128 5037 19 315 7030 2742 6652 3558 28 415 7030 7544 9656 9966 97 515 7931 0745 7259 2471 16 2 径向振动 温度 mm mm 温度 mm mm 温度 mm mm 10012 20 10 627013 32 10 635013 67 10 6 15012 60 10 628013 36 10 640013 90 10 6 20013 00 10 629013 45 10 6500 22013 09 10 630013 45 10 660014 30 10 6 23013 14 10 631013 49 10 670015 00 10 6 24013 18 10 632013 54 10 6 25013 23 10 633013 58 10 6 26013 27 10 634013 63 10 6 阶数 C 波 数 8 12 G K L D C f n n m 式中 Dm 波纹管平均直径 mmhdDm d 波纹管直筒直径 mm h 波纹管高度 mm Ln 波纹管长度 mm NqLn N 波数 个 q 波距 mm Kn 整个波纹管的轴向刚度 N mm C 自振频率系数 各阶系数如表 8 12 表 8 12 各阶系数 C 阶数C1C2C3C4C5 系数39 93109 80214 12355 79531 27 3 膨胀节推力计算 8 13 APF N 式中 F 压力推力 N PN 管道最大压力 N mm2 A 波纹管膨胀节有效面积 mm2 4 膨胀节预拉伸计算 当安装地区的环境温度与设计时的安装温度相差较大时 应满足预压缩与 拉伸的要求 计算公式如下 8 14 DG D t t t t 2 1 xX 式中 X 预拉伸量 mm x 最大轴向膨胀量 mm t 安装时环境温度 tG 管道气体最高温度 tD 管道气体最低温度 对于拉伸的膨胀节 应该在拉伸变形后其拉杆安装后再拆除 8 3 3 膨胀节安装位置及注意事项膨胀节安装位置及注意事项 1 安装位置 为防止热风管道膨胀和设备振动 及减少设备噪音 一般应在下列各处设 置膨胀节 金属 非金属 1 在两个固定支架间安装膨胀节 以抵消土建基础下沉对设备的损坏 2 在振动设备的进出口安装膨胀节 如立磨 球磨机出口 振动筛等 3 减少设备的传递载荷 如电收尘器进出口 4 减少噪音 高压风机进出口连接处 2 安装注意事项 1 膨胀节有方向性 不可装反 否则粉尘随气流进入内外筒间隙 灰尘 积满无法伸缩 造成失效 2 在倾斜及垂直管道上安装膨胀节 为防止粉尘从内 外筒的间隙进入 保温层内 导致膨胀节损坏 应在间隙处装设不锈钢的弹簧片 3 不允许利用膨胀节的变形来强行调整管道的安装误差 压缩 拉伸 偏移 偏转 否则 会引起膨胀节的损坏 8 4 管道支座及支架管道支座及支架 管道的固定位置借助固定点将复杂的管系划分为简单的管段 以使支座基 础沉降时 各支座的载荷变化不大 避免设备损坏 故热风管道应合理地分段 加以支撑 8 4 1 管道支座形式管道支座形式 1 固定支座 支座与管道焊接后不能动移 2 滑动支座 支座与管道结合面不焊死 可以自由活动 固定支座 膨胀节 固定支座滑动支座 支架1 滑动支座 支架2 固定支座 膨胀节 图 a 支架3 铰支座 支架2 G2 支架1 G1 G3 倾斜的接触面 分析单元2 R2 y1 R2 y1 分析单元1 R1 y R3 y G R3 x G R1 x R4 y1 X Y1 X1 Y 图 8 3 图 8 5 膨胀节 固定支座 铰杆支架 中部无膨胀节 图c 图 8 4 图 8 6 3 导向支座 支座与管道不焊接 但只允许向一定方向移动 8 4 2 支支座座设设置置位位置置 1 热风管道上膨胀节附近 一端应加设固定支座 另一端应设置滑动支 座 如图 8 3 2 管道上设有两个异径膨胀节时 在两个膨胀节之间应加设固定支座 3 管道较复杂时 只允许设置一个固定支座 其余均应设置滑动支座 4 大型热风管道弯头处应设置滑动支座或导向支座 5 为便于应用标准支座 倾斜管道倾斜角度宜为 30 35 45 55 6 固定支座与管道结合面 应注明 焊接 滑动支座活动面应注明 不 焊 7 各种阀门不宜设在两个支座之间 应设在管道端部或管道悬臂端膨胀 节附近 8 4 3 管道支架形式管道支架形式 支架主要与支座配合 支撑于土建基础上 工艺提供载荷 土建专业据此 进行支架及基础设计 1 普通钢支架 过去多采用槽钢或角钢焊制而成 如图 8 3 8 5 近年来多用圆形钢管焊 接 受力好 重量轻 2 铰杆支架 如图 8 4 8 6 所示 近年来不少水泥厂采用了此种支架 主要是因为受力 清晰 计算简单 节省了设置膨胀节所需费用 3 支架的位置 当管道较长时 设有多个不同支架 固定支座设在膨胀节一端 其余皆为 导向支架 设置位置为 L1 4D L2 14D Lmax以公式计算 如图 8 7 L1 4D 管径 L2 14D 管径 Lmax按下列公式计算 图 8 7 L 4DL 14DLmax D 固定支架 膨胀节导向支架 12 管道支座位置 图 8 8 8 15 KAP IE 57 1 Lmax 式中 E 管道材料的弹性模量 N mm2 I 管道材料断面惯性矩 mm4 P 管道的工作压力 MPa A 膨胀节的有效面积 cm2 K NKn N 膨胀节波纹管波数 Kn 膨胀节的总刚度 N mm e 膨胀节的单波伸缩量 mm 号 膨胀受压时取 受拉时取 8 4 4 管道支座受力计算管道支座受力计算 1 计算步骤 1 首先确定固定支座 活动支座位置 将水平长度 垂直高度 倾斜角 度注在图上 2 计算管道全长总重量 及荷重 自重 保温层重 灰 重 事故重 3 求风管重心点位置 4 求活动支座反力及三 个轴向分力 X Y Z 轴 5 求管道摩擦力及三个轴向分力 6 求管道合力并乘以 1 2 的安全系数后 再求三个轴向分力 7 最后求出管道弯矩 并注在工艺布置图上 2 同一平面内单一风管支座计算 热风管道布置如图 8 8 所示 管道直径 2000mm 壁厚 6mm A 为固定支座 B 为活动支座 支座 水平间距 L2 3000 L3 2000mm 风管倾斜角 55 风管两端 C D 各一个重 1000kg 的膨胀节 C 点 一个阀门重 G3 2000kg 1 重量及长度计算 单位长度风管重 355 13kg m 6 7 85 2 1 2 7 85 D 1 2 q1 单位长度保温层重 单位长度总重 风管加保温层 98 66kg m 2 7 85 D q 2 风管实长 mkgqq 45466 9813 355q 21 mm26152 cos55 2000300010000 cos L L L L 321 AB 段风管实长 mm17434 55cos 10000 cos L L 1 5 风管两端 C D 点各承受半个膨胀节重量为 kgG5001000 2 1 2 CD 管段加膨胀节重 风管重kg128735002152 26454G 2 L q G 21 心至 A 支座投影距离 mm LLLL 4500 3000200010000 2 1 2 1 2314 2 支座受力计算 对 A 点取力矩后求 B 支座反力 PB1 kNg L LGLG pB2 298 9 434 17 320005 412873 5 2341 1 B 支座 X Z 轴的支反力 kNpP BBX 9 23 2 2955sinsin 11 kNpP BBz 7 16 2 2955coscos 11 B 支座由于热膨胀引起的摩擦力 摩擦系数按 0 2 考虑 kNPp BB 84 5 2 292 02 0 12 B 支座热膨胀的 X Z 轴摩擦力分力 kNpP BBX 35 3 84 5 55coscos 22 kNpP BBz 78 4 84 5 55sinsin 22 考虑安全系数 1 2 后 B 支座的 X Z 轴受力为 kNPPp BZBZBZ 78 25 78 4 7 16 2 1 2 1 21 kNPPp BXBXBX 7 32 35 3 9 23 2 1 2 1 21 考虑安全系数 1 2 后 A 支座的 X Z 轴受力 kN PPgGgGP BZBZAZ 8 133 78 4 7 16108 92000108 912873 2 1 2 1 33 2131 kN 7 32PBX AX p 3 计算结果为 A 支座受力 32 7kNP133 8kN P AXAZ B 支座受力32 7kNP25 78kN P BXBZ 3 空间走向的分叉风管支座受力计算 设风管直径 2000mm 壁厚 6mm 单个阀门重 2000kg 膨胀节重 1000kg 风管如图 8 9 11 所示 解 1 确定工艺参数 AB 需在 A 点设置固定支座 B 点为活动支座 根据工艺布置需要 AI 12000mm HI 5000mm 根据管道不积灰的要求 35BAH 1 3 计算 在 AHI 中 0 416 12000 5000 AI HI HAItantan 2 22 62 2 13000mm500012000HIAIAH 2222 ABH 中 mm91031300035tanAHBAHtanBH A B 两支座间风管实长 15870mm cos35 13000 cos35 AH AB 在 AIJ 中 0 7586 12000 9103 AI BH AI IJ IAJtan 由此可得 IAJ 37 18 AB 两支座间风管实长与图中 a 投影长度的比例系数 1 3225 12000 15870 AI AB 3 长度及重量计算 EF 风管实长 图 8 9 风管平面图图 8 10 风管立面图 图 8 11 风管支座关系 L11 4000 12000 2000 1 3225 18000 23805mm EF 风管总重 G1 g L11 454 23 805 10807kg E 及 F 两端各加半个膨胀节的重量共 1000kg EF 风管加膨胀节重 G1 G1 1000kg 11807kg EF 风管重心至支座 A 在立面 b 图的距离为 5000mm4000 2000 12000 2 1 L L L 2 1 L 5641 CD 风管近似实长 L10 5000 2000 1 3225 3000 3968mm CD 风管重 G2 q L10 454 3 968 1801kg CD 风管重心至支座 A 投影距离为 3500mm2000 5000 2 1 L L 2 1 L 732 D 点阀门及膨胀节重量的一半 G3 2500kg 阀门及膨胀节 A 支座的投影距 离为 L3 5000mm 4 求支反力 PB1 L4 PB1 G2 L2 G3 L3 G1 L1 kN9 23 8 9 12000 50002500 35001801 500011807 L LG LG LG P 4 332211 B1 g 垂直分力 PBZ1 cos PB1 cos35 32 9 26 9kN 水平分力 PBXY1 sin 1 PB1 sin35 32 9 18 9kN X 轴向分力 PBX1 cos 2 PBXY1 cos22 62 18 9 17 4kN Y 轴向分力 PBY1 sin 2 PBXY1 sin22 62 18 9 7 27kN 5 求正压力 PB1在风管胀 缩时引起的摩擦力 PB2 PB2 0 2PB1 0 2 32 9 0 69kN 摩擦力的垂直分力 PBZ2 sin 1 PB2 sin35 0 69 0 40kN 摩擦力的水平分力 PBXY2 cos 1 PB2 cos35 0 69 0 57kN 摩擦力的 X 轴向分力 PBX2 cos 2 PBXY2 cos22 62 0 57 0 53kN 摩擦力的 Y 轴向分力 PBY2 sin 2 PBXY2 sin22 62 0 57 0 22kN 6 按 B 点受力最不利情况 考虑安全系数为 1 2 求 B 支座反力 垂直载荷 PBZ 1 2 PBZ1 PBZ2 1 2 26 9 0 4 32 76kN X 轴载荷 PBX 1 2 PBX1 PBX2 1 2 17 4 0 53 21 5kN 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 131 4kN 4 026 9 109 82500109 81801109 8 118081 2 101010 2 1P 3 3 3 21 3 3 3 2 3 1AZ BZBZ PPgGgGgG X 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 mkN g 6 511 4 1108 925002 9108 91801 L10gGL10GM 33 9 3 38 3 2AXY 考虑安全系数 1 2 后转矩分解到 X Y 轴 MAX 1 2 cos 2 MAXY 1 2 cos22 62 151 6 167 9kN m MAY 1 2 sin 2 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 图 8 12 倾斜管道垂直于地面的横 截面 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 8 16 q W 24 2 L t max 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 管道横向焊缝系数 对于热风管道 手工无垫环焊缝 0 7 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 t见表 8 13 表 8 13 Q235 A 钢板许用应力 t 温度 20100150200250300350 许用应力 N mm 2 113113113105948677 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 既 d 2 R 长轴外表面为 D cos 2R cos 长轴内表面为 d cos 2 R cos 由此推导出 8 17 2 cos4 44 R Wy W R R 计算举例 已知一热风管道外径 D 2m 壁厚 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 风管均布载荷 8 18 cos q 32121 gqqqKK 式中 q1 风管单位长度自重 q1 1 2 D 7 85 6 355kg m q2 保温层重 q2 1 2 D 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 图 8 13 m N16323 45cos 8 9 15099355 5 13 1 q 风管断面抗弯模数 W 3 2 44 m 37 36 45cos 100 4 R R W 350 时需用应力 查表 8 13 得 t 77N mm2 最大跨度 m 9 24 16323 770 737360 24 2 q W 24 2 L t max 8 5 管道及收尘设备保温计算管道及收尘设备保温计算 8 5 1热热风风管管道道保保温温层层厚厚度度 8 19 1 ab b tt tt 式中 管道保温厚度 m 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 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 温度差 4050100150200250备 注 室 内 环境状况 平 壁圆 壁 室 外 风速 V 5m s 4 1868 kJ m2 h a t b t06 0 4 8 a t b t045 0 1 8 V610 ts 0 150 时 a2 近似值 W m2 a t b t07 0 8 9 a t b t052 0 4 9 V5m s 7 8V0 78 有保温的设备及 管道外壁散热系 数 8 5 2 收尘设备保温层厚度收尘设备保温层厚度 8 20 1 q t t a1 式中 收尘器保温层厚度 m 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 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 表 8 15 收尘器平壁单位热损失 q 值 W m2 处理的烟气温度 烟气温度 环境温度 ta 5075100125150160200225250300350400450 55863798899104122131142163183204227 25586776859397110119127144160178195 表 8 16 电收尘器保温层厚度 mm 环境年均温度 烟气温度 51015202530 0 时 W m 使用温度下 热 导率 1 长宽厚 耐压温 度 MPa 厚棉 150650600 0 044 60 80400400 0 049 毡 100 120600400 0 049 80400350 0 044 100 120600350 0 046板 150 160600350 0 048 岩棉及 矿渣棉 制品 管 200600350 0 044 1 0 0 000 18 tp 70 1000 1000 5000 矿渣棉 1000 500 600 500 900 750 20 80 40 70 30 50 普通型500 泡沫 石棉 30 40 50防水型 50 500 0 046 0 053 0 059 1 0 0 000 14 tp 70 100030 50 抗拉 0 05 0 10 硅酸钙 制品 170 220 240 650550 0 055 0 062 0 064 1 0 0 000 11 tp 70 60030 70 抗折 0 2 膨胀 珍珠岩 70 100 150 150 200 200 500 0 047 0 051 0 052 0 062 0 064 0 074 300 500 50 70 50 120 抗压 0 2 玻璃棉 制品 棉 40 毯 24 40 毡 24 400 350 400 300 300 0 042 0 048 0 043 0 049 1 0 0 000 17 tp 70 8 6 热风管道布置要求热风管道布置要求 1 工艺车间布置尽量紧凑 风管尽量短 以减少阻力 节省电耗 如窑尾 废气处理和篦冷机废气处理管道系统等 2 为防止粉尘沉积 风管尽量倾斜布置 1 高温风机与增湿塔或生料磨风管气流向上倾斜角度 55 为宜 窑尾废 气管道气流向下走时风管倾斜角度 35 为宜 2 窑头篦冷机与收尘器或上升气流管道倾角为 45 气流向下顺流倾角 30 3 煤粉制备风管气流上升倾角为 60 70 左右 气流向下顺流管道与水 平夹角 45 为宜 3 主支管交汇连接时 不宜在主管底部连接 尽量在主管侧中心线或主管 顶部接入 三通管夹角一般不宜小于 30 最大不超过 45 以免粉尘顺流而下 堵塞风机或阀门 4 主支管连接 应顺着气流方向 多以斜三通连接为宜 避免用直三通连 接 5 多支管汇入总管在进入收尘器前应有一段过渡直管 便于气流均匀分布 6 为防止漏风 热风管道连接以焊接为宜 当需要维修拆卸时 设法兰连 接 应设检修平台 并合理开设测孔 满足检测要求 7 管道布置空间走向不宜妨碍交通 对车辆通行应大于 3500mm 行人应 大于 2500mm 8 管道支撑尽可能沿车间柱子或墙壁布置 以便设置支座 减少支架投资 费用 8 7 热风管道设计参考表热风管道设计参考表 1 热风管道计算表 表 8 19 热风管道计算表 建议调整字体大小 使数字不换行 风速 v m s 1 5 16171819202122232425 Pa 2 v2 1 35 0 153 6 173 4 194 4 216 6 240 0 264 6 290 4 317 4 345 6 375 0 管 道内 径 mm 管 道面 积 m 2 当 量 阻 力 系 数 D 流量 Q m3 h 100 0 008 0 23 4 32 461490518547576605634662691720 200 0 031 0 1 1 674 1786189720092120223223442455256726782790 250 0 049 0 08 2 646 2822299931753352352837043881405742344410 315 0 078 0 06 4 212 4493477450545335561658976178645867397020 355 0 099 0 05 5 346 5702605964156772712874847841819785548910 400 0 126 0 04 6 804 7258771181658618907295269979 1043 3 1088 6 1134 0 450 0 159 0 04 8 586 91589731 1030 3 1087 6 1144 8 1202 0 1259 3 1316 5 1373 8 1431 0 500 0 196 0 03 1 058 4 1129 0 1199 5 1270 1 1340 6 1411 2 1481 8 1552 3 1622 9 1693 4 1764 0 560 0 246 0 03 1 328 4 1417 0 1505 5 1594 1 1682 6 1771 2 1859 8 1948 3 2036 9 2125 4 2214 0 630 0 312 0 03 1 684 8 1797 1 1909 4 2021 8 2134 1 2246 4 2358 7 2471 0 2583 4 2695 7 2808 0 710 0 396 0 03 2 138 4 2281 0 2423 5 2566 1 2708 6 2851 2 2993 8 3136 3 3278 9 3421 4 3564 0 800 0 503 0 02 4 2 710 8 2891 5 3072 2 3253 0 3433 7 3614 4 3795 1 3975 8 4156 6 4337 3 4518 0 900 0 636 0 02 2 2 710 8 2891 5 3072 2 3253 0 3433 7 3614 4 3795 1 3975 8 4156 6 4337 3 4518 0 100 0 0 785 0 01 4 239 4521 6 4804 2 5086 8 5369 4 5652 0 5934 6 6217 2 6499 8 6782 4 7065 0 60 112 0 0 985 0 01 4 5 313 6 5667 8 6022 1 6376 3 6730 6 7084 8 7439 0 7793 3 8147 5 8501 8 8856 0 125 0 1 227 0 01 3 6 625 8 7067 5 7509 2 7951 0 8392 7 8834 4 9276 1 9717 8 1015 96 1060 13 1104 30 132 0 1 368 0 01 2 7 387 2 7879 7 8372 2 8864 6 9357 1 9849 6 1034 21 1083 46 1132 70 1181 95 1231 20 140 0 1 539 0 01 1 8 310 6 8864 6 9418 7 9972 7 1052 68 1108 08 1163 48 1218 89 1274 29 1329 70 1385 10 150 0 1 767 0 01 9 536 4 1017 22 1080 79 1144 37 1207 94 1271 52 1335 10 1398 67 1462 25 1525 82 1589 40 160 0 2 011 0 00 9 1 085 40 1157 76 1230 12 1302 48 1374 84 1447 20 1519 56 1591 92 1664 28 1736 64 1809 00 170 0 2 270 0 00 88 1 225 80 1157 76 1230 12 1302 48 1374 84 1447 20 1519 56 1591 92 1664 28 1736 64 1809 00 180 0 2 545 0 00 83 1 371 60 1463 04 1554 48 1645 92 1737 36 1828 80 1920 24 2011 68 2103 12 2194 56 2286 00 190 0 2 835 0 00 79 1 528 20 1630 08 1731 96 1833 84 1935 72 2037 60 2139 48 2241 36 2343 24 2445 12 2547 00 200 0 3 142 0 00 70 1 695 60 1808 64 1921 68 2034 72 2147 76 2260 80 2373 84 2486 88 2599 92 2712 96 2826 00 212 0 3 530 0 00 60 1 906 20 2033 28 2160 36 2287 44 2414 52 2541 60 2668 68 2795 76 2922 84 3049 92 3177 00 224 0 3 941 0 00 60 2 127 60 2269 44 2411 28 2553 12 2694 96 2836 80 2978 64 3120 48 3262 32 3404 16 3546 00 236 0 4 374 0 00 59 2 359 80 2517 12 2674 44 2831 76 2989 08 3146 40 3303 72 3461 04 3618 36 3775 68 3933 00 240 0 4 524 0 00 59 2 440 80 2603 52 2766 24 2928 96 3091 68 3254 40 3417 12 3579 84 3742 56 3905 28 4068 00 250 0 4 909 0 00 52 2 651 40 2828 16 3004 92 3181 68 3358 44 3535 20 3711 96 3888 72 4065 48 4242 24 4419 00 265 0 5 515 0 00 49 2 975 40 3173 76 3372 12 3570 48 3768 84 3967 20 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低温轴向膨胀节是一个波纹元件与相邻管道 设备相连接的接管 或法兰