水泥厂热风管道设计指导

水泥厂热风管道设计

指导

目录

一、热风管道一般计算.....................................4

1.热风管道管径计算..................................4

(1)一般地区......................................4

(2)高海拔地区.....................................4

2.管道不同状况下的风速..............................4

3.热风管道标准管径及法兰尺寸........................5

4.管道管径与壁厚关系................................6

5.管道阻力计算.......................................6

(1)阻力计算公式..................................6

(2)摩擦阻力系数人计算............................7

(3)局部阻力系数“值..........................9

(4)阻力平衡计算..................................9

二、管道重量计算........................................11

1、圆形风管自重.......................................11

2、保温材料重量.......................................11

3、风管内积灰重量.....................................12

4、事故荷载系数.....................................12

三、膨胀节选型计算......................................13

1、膨胀节的作用......................................13

(1)金属膨胀节构造及用途..........................13

(2)非金属膨胀节构造及用途........................13

(3)膨胀节技术参数................................14

2、膨胀节选型计算...................................15

(1)膨胀量计算....................................15

(2)膨胀节自振频率计算............................16

(3)膨胀节推力计算................................17

(4)膨胀节预拉伸计算..............................18

3、膨胀节的安装位置及注意事项.......................18

(1)安装位置......................................18

(2)安装注意事项..................................18

四、管道支座及支架......................................19

1、支座形式.........................................19

(1)固定支座......................................19

(2)滑动支座......................................19

(3)导向支座......................................19

2、支座设置位置.....................................19

3、管道支架形式....................................20

(1)普通钢支架...................................20

(2)钱杆支架.....................................21

(3)支架的位置...................................21

4、管道支座受力计算.................................22

(1)计算步骤.....................................22

(2)同一平面内单一风管支座计算...................22

（3）空间分叉风管支座计算.........................25

（4）支座间允许最大跨度计算.......................29

五、管道及收尘设备保温计算..............................32

1、热风管道保温层厚度...............................32

2、收尘设备保温层厚度...............................33

3、设备保温经济厚度.................................34

4、常用保温材料性能表...............................36

六、热风管道工艺布置要求................................37

七、附录表：

附录（一）常用设备风量，含尘浓度积气体温度...........39

附录（二）除尘管道计算表.............................40

附录（三）常用管件局部阻力系数表.....................41

附录（四）膨胀节选型表...............................55

附录（五）管道支座选型表.............................68

•、热风管道一般计算

1.热风管道管径计算

对于海拔高度＜500m的一般地区及高海拔地区其计算公式如下:

(1)一般地区(1)

(2)高海拔地区

⑵

D---管径，m；

3

Qt——般地区工况风量，m/h；

QLg—高海拔地区工况风量，m3/h；

u----管道风速，m/so

2.管道不同状况下的风速

热风管内的风速视输送介质的不同而异。当风速＞25m/s阻力

大，不经济；＜5m/s时，灰尘易沉降堵塞管道。通常按下表选取：

风管风速表1

序号使用用途及管道状况风速(m/s)

1水平管道20~22

2倾斜管道，灰尘不易沉降18

3垂直管道，灰尘垂直下落15

4预热器三次风管18~22

5预热器与管道连接管道18~22

6入窑二次风管4~5

7煤粉输送有脉冲波动25~30

8煤粉制备系统管道20~22

9烟囱出口满足环保要求10~16

3.热风管道标准管径及法兰尺寸

为使热风管径符合国际标准及阀门、膨胀节标准要求，风管

直径及法兰尺寸建议按表2取值

风管标准管径及法兰尺寸表2

风管螺栓孔法兰扁钢联接螺孔风管直螺栓孔所法兰扁钢连接螺孔

直径所在圆宽厚数量直径径在圆直径宽厚数量直径

(mm)直径(mm)(mm)(个)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(个)(mm)

(mm)

DKe6ndDKe8nd

100145406414.51800187065104424

200245406814.51900197065104424

2503055081218.52000207065104824

3153705081218.52120219065104824

3554105081218.52240231065124824

4004555081618.52360243065124824

4505055081618.52500257065125224

5005555082018.52650272065125624

56061550102018.52800287065126024

63068550102018.53000307065126024

71076550102418.53150322065126424

800780651024243350342065126824

900970651024243550362065127224

10001070651028243750382065127624

11201190651028244000407065128024

12501320651032244250432065128424

13201390651032244500457065129224

14001470651036244750482065129624

150015706510362450005070651210024

160016706510402453005370651210824

170017706510402456005670651211224

4、管道管径与壁厚关系

(1)风管的壁厚

管壁应有合理的厚度，太薄钢性差,受负压吸力易变形;

太厚则浪费钢材不经济。风管壁厚按下表取值：

风管壁厚度表3

管径D(mm)100-630710~10001120—17001800—26502800-5600

管壁厚8(mm)34568

(2)当含有熟料及磨损性强的矿物粉尘，且流速＞15m/s时，风管壁

厚适当加大。

(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50〜80,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。

5、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：

rj\2

AP=丸方+^W■义K0,Pa(3)

人——圆管摩擦阻力系数；见表

L——风管长度，m；

D——风管直径，m；

N——管件及变径点阻力系数，查工艺手册(下)14〜18页；

v——风管中流速，m/s；

P——空气密度，Kg/m3,20℃时r=1.29；

Ko——阻力附加系数，Ko=1.15〜1.20；

(2)摩擦阻力系数人计算

管道内摩擦阻力系数“人”值与介质流动状态、雷诺数Re及管壁

粗糙度K等因素有关，对于钢板焊接的管道其摩擦系数人计算如下:

①X=1.42/(lgl.274XQ/vXK)2(4)

人---摩擦阻力系数，mm见表5a、5b

Q-----管内气体流量，m3/h;

u-----管内气体流速，m/s;

K——管壁粗糙度，mm一般取K=0.1mm

K值表4

管道类别绝对粗糙度K/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>0.5(0.6—0.7)

。1

②%=-----3----------(5)

(21g立+1.14)2

K

de---------当量直径，m

K---------管壁粗糙度，m

摩擦阻力系数“人”值表5a

管壁粗糙度K=0.0002

当量直径(de)0.10.20.30.40.5

摩擦阻力系数入值0.0230.0200.0180.0170.016

续表5a

管壁粗糙度当量直径摩擦阻力系管壁粗糙度当量直径摩擦阻力系

(de)数人值(de)数人值

K=0.00040.10.028K=0.00040.9—1.00.016

0.20.0231.50.015

0.30.0212.00.014

0.40.0202.5—3.00.013

0.50.0193.5—4.00.012

0.60.0184.50.0117

0.7—0.80.0175.00.0115

管道有内衬的“人”值表5b

当量直径de(mm)焊接的钢烟气管焊接的钢煤粉管

<2000.0250.028

200——4000.0210.023

400——8000.0180.020

>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，由于气流经各种管件(三

通、弯头、变异管、阀门等)流向变换、冲击或流速变化引起的压

力损失。清洁气体局部系数按表附录三选用，但带粉尘的局部阻力

系数应加以修正，公式如下：

&F=&0(1+KJXH)(6)

&o——清洁气体局部阻力系数见表

&F——带粉尘的气体局部阻力系数；

Q----根据测试确定系数，取0.8—1.0；

R----气体混合物浓度，kg/kgo

(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(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。

阻力平衡一般有两种方法：一种是在管道设计时以改变管径、

弯头曲率半径或改变风量达到阻力平衡；另外一种是在现场投产前

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。不如在设计中就使阻力达到平衡为好，计算方

法如下：

①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，从而减小阻力。

例a总管长度L=5.2m,如图示:

/L=5.2m风量QLIO45m：'/h

Q,=1045m/h

风速Vi=15m/s

Vi=15m/st=0.5

局部阻力系数&尸0.5

支管长度L2=4.5m

3

风量Q2=850m/h

风速v2=18m/s

局部阻力系数&2=0.55

b计算：由。、u查除尘管道计算表知：

当量阻力系数入i/dFO.11,动压头v2p/2=135Pa,管径&=160mm。

总管阻力：比=(["+高)伊⑺

CXi乙

=(0.11X5.2+0.5)X135=144.7Pa

支管阻力：纯=(~xk=(0.14x4.5+0.55)xl94.4=229.47h

2

2

由Q2>V2查表知:当量阻力系数入2/d2=0.14,动压头vP/2=194.4Pa,

管径d2=130mm

支管阻力：阻力差：(229.4-144.7)/229.4=36%>20%

对支管管径cL进行调整

0225

d2>=d2(APa/APj

=130X(229.4/144.7严5=130X1.11=144.3mm取145mm

重新查表计算:

3

d2=145mm,Q2=850m/h,u2数为14.5m/s

2

X2/d2=0.14vp/2=126.15Pa

AP2=(0.12X4.5+0.55)X126.15=137.5Pa

阻力差：(144.7-137.5)/144.7=4.9%〈5%(达到平衡)

②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

，/阻力大的支管压力

2一对阻力小的支管压力(8)

两两支管静压差＜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，进行调整。

二、管道重量计算

1、圆形风管自重

D

a=1.2x7.85x%QL6施(9)

一管径，m；

L—风管长度，m；

6—风管壁厚，mm；

1.2一系数(考虑法兰加固圈等重量)

7.85—厚1mm面积In?钢板重量。

2、保温材料重量

根据保温材料种类，密度及保温层厚度，计算保温层重量

G=ZxV=/x0.785(rf—国乩kg(10)

Y—保温材料密度，kg/n?；

V—保温材料体积，m3；

DL保温后管径，m；

D]—保温前管径，m；

L—风管实际长度，m；

例：设计选用岩棉毡，

管径D|=200mm,长度=10m,查表20取岩棉的密度Y=80kg/m)热

风温度250℃,环境温度20℃,查表16,取岩棉层厚度为160mm。

G2=80X0.785X(0.522-0.22)X10

=80X0.785X(0.231X10kg

=145kg

3、风管内积灰重量

G3为风管内积灰重量，可按风管布置形状及倾斜度来考虑，

一般经验计算按下列情况确定：

水平管道，按其管道容积1/3；

倾斜管道〈45。，按其管道容积1/4；

倾斜管道45〜70。，按其管道容积1/10；

倾斜管道＞70。，可以不予考虑。

4、事故荷载系数

由于生产中难免的事故，为安全起见，应乘以一个系数：安全

系数取1.2----1.3o

三、膨胀节选型计算

1、膨胀节的作用

热风管道在正常生产时，受管内热风的影响而产生膨胀。

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。为了满足生产正常进行。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不锈钢板(lCrl8Ni9Ti

或0Crl8Wil9Ti)压制而成，一般为“U”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，以防波管磨损及热量散失。有高低

温之分，适用不同的压力范围。此种膨胀节耐高温、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中。

(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而制

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。近来

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聿4

单位低温轴向型TG系列高温轴向型SY系列

通径DNmm400^3000400^3000

温度T℃W400W400(C)W600(L)W800(B)

压力MpaW0.1W0.1

补偿量mm以管径及波数而定

工作介质热风，烟气热风，烟气

例：低温型：TG-2000-4（代号-通径-波数）

高温型：SYB-2000-4（代号800C-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。

非金属膨胀节技术参数表7

系列号圆型SFYYSFYESFYS

温度代号℃W100(Y)W200(E)W300(S)

工作压力KPaW10

SFYY-2020-550(圆形100℃一接管外径一轴向长度)

2、膨胀节选型计算

(1)膨胀量计算

^L—CC'L'^t,mm(11)

△L—管道热膨胀量，mm；

L一两个相邻固定支座间风管长度，m；

Dr一管道内介质与外界温度差，℃；

a—管材线膨胀系数，mm/mm,℃。

常用管材Q235-A的线膨胀系数，aXIOWmm-℃0表8

温度/℃系数/a温度/℃系数/a温度/℃系数/a

10012.2027013.3235013.67

15012.6028013.3640013.90

20013.0029013.45500

22013.0930013.4560014.30

23013.1431013.4970015.00

24013.1832013.54

25013.2333013.58

26013.2734013.63

膨胀节选型举例

已知条件：热风管道长50m,管径62200mm,热风温度

360℃,室外温度30℃。

AL=-L-Ar

6

计算膨胀量为:=13.62xl0-x50000x(350-30)

=0.00001362x50000x320

二21Smm

根据膨胀量计算结果，查武汉航天波纹管厂样本知:

选用低压(O.IMpa),350℃复式膨胀节，即WHFL2200-III-J型。

管径：2200mm；

位移：240mm

总长：520mmo

(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，波纹膨胀节当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:

(12)

f—自振频率,1/sec；

G—膨胀节重量，kg；

Kn一整个波纹管轴向刚度，N/mm；

C—自振频率系数，取值如下表。

各阶数值c：表9

阶

数(:羲乂

CiQC4Cs

②径向振动：

215.3128.5037.19

315.7030.2742.6652.3558.28

415.7030.7544.9656.9966.97

515.7931.0745.7259.2471.16

f=C畛)后(13)

D,„-波纹管平均直径，D,„=d+h,mm;

d-波纹管直筒，机机；

h-波纹管高度，mm,,

Ln-波纹管长度，Ln=Nq,mm;

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，各阶系数如下表。

表10

阶数

c2ac4c5

系数39.93109.80214.12355.79531.27

(3)膨胀节推力计算

F=PNXA(14)

F--压力推力，N；

PN-管道最大压力，(N/mm)2；

A-波纹管膨胀节有效面积。(mn?)

（4）膨胀节预拉伸计算

若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：

Ax一预拉伸量，mm；

x一最大轴向膨胀量，mm；

T一安装时环境温度，。C；

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，拉伸变形后其拉杆安装后再拆除。

3、膨胀节的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，不应装反，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，防止粉尘进入。

③不允许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。

四、管道支座及支架

管道的固定位置借助于固定点将复杂的管系划分为简单的

管段，使支座基础沉降时各支座的载荷变化不大，以免使设备

损坏，故热风管道应合理的分段加以支撑。

1、支座形式

(1)固定支座：此支移座与管道焊接后不能动。

(2)滑动支座：此支座与管道结合而不焊死，可以自由活动。

(3)导向支座：此支座与管道不焊接，但只允许一定方向移动。

2、支座设置位置

(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a。

(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

图⑹图(山

0,45°,55°o

(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。

3、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

图a,b以前多采用槽钢或角钢焊制而成，近来多用圆形钢管

焊接，受力好，重量轻。

(2)钱杆支架

图c,do近来不少水泥厂采用了此种支架，主要是受力清晰,

计算简单，省去设置膨胀节费用。

(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：

管道支座位置

L=4DL=14DLmax

Li=4D,L2=14D,Lmax以工式计算，如上图

L=4D(管径)，L2=14D(管径)，L最大按下列公式计算。

£*/

LMAX=1.57(16)

P»A±Ke

E一管道材料的弹性模量；N/rnm2

I一管道材料断面惯性矩；mm4

P一管道的工作压力；MPa

A一膨胀节的有效面积；cm2

K=NKn

N一膨胀节波纹管波数；

Kn一膨胀节的总刚度；N/mm

e—膨胀节的单波伸缩量；mm

士号一膨胀受压时取“+”，受拉时取。

4、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

活动支座，支座水平间距L1=3000,L3=2000mm,风管倾斜角a=55

°,风管两端C,D各一个重1000kg的膨胀节，C点一个阀门重

G3=2000kgo

①重量及长度计算

单位长度风管重：

q)=1.2JTXDX7.85X8=1.2XJIX2X7.85X6=355.13kg/m

单位长度保温层重：

q2=实际计算为98.66kg/m

单位长度总重(风管加保温层)：

q=q1+q2=355.13+98.66=454kg/m

风管实长：

L=(Li+L2+L3)/cosa

=(10000+3000+2000)/cos55°=26152mm

AB段风管实长：

1

L5=LIXcos_a

=10000Xcos-'55°=17434mm

风管两端C、D点各承受半个膨胀节重量为：

G2=(l/2)X1000=500kg

CD管段加膨胀节重：

Gi=qXL+2XG2

=454X26.152+2X500=11873+1000=12873kg

风管重心至A支座投影距离:

L4=(1/2)(L1+L3-L2)=(1/2)(10000+2000-3000)=4500mm

②支座受力计算

对点A取力矩后求B支座反力PBi：

PBI=(G1XL4-G3XL2)/L5

=(12873X4.5-2000X3)/17.434=2978.3kg

B支座X、Z轴的支反力：

PBxi=sinaXPB1=cos55°X2978.4=2440kg

PBZi=cosaXPB1=cos55°X2978.4=2440kg

B支座热膨胀引起的摩擦力(摩擦系数按0.2考虑)：

PB2=±0.2XPB1=±0.2X2978.4=±596kg

B支座热膨胀的X、Z轴摩擦力分力：

PBX2=COSaXPB2=COS55°X(±596)=±342kg

PBZ2=sinaXPB2=sin55°X(±596)=+489kg

考虑安全系数L2后，B支座的X、Z轴受力为：

PBZ=L2(PBZI+PBZ2尸L2X(1708+489)=2637kg=25.8KN

PBX=1.2(PBXI+PBX2尸12X(2440+342)=3339kg=32.8KN

考虑安全系数1.2后，A支座的X、Z

P，AZ=L2(G1+G3-PBZ：2+PBZ2)=1.2X

(12873+2000-1708+489>16385kg=161kN

PAX=-Px=-3339kg=-32.8kN

BBP125.9KN

一

计算结果为：R,>32.8Kn

A支座受力PAz=161kN,PAx=-32.8kNA/P^~32.m

B支座受力PBZ=25.91<N,PBX=32.81<N

fP«=161KN

(3)空间分叉风管支座计算

风管如图下所示

设风管直径62000mm,壁厚6=6mm,单个阀门重2000kg,膨

胀节重lOOOkgo

如图C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

(6)风管立面图

置需要:AI=12000mm,HI=5000mm

根据管道不积灰的要求：a,=ZBAH=35°o

②计算：在aAHI中：

tana2=tanZHAI=HI/AI=5000/12000=0.416

O

a2=22.62

AH=(AI2+HI)i/2=(120002+50002)1/2=13000mm

△ABH中：

BH=tanZBAHXAH=tan35°X13000=9103mm

A、B两支座间风管实长：

AB=AH/cos35°=13000/cos35°=15870mm

在△AIJ中：

tanZIAJ=IJ/AI=BH/AI=9103/12000=0.7586

由此可得：ZIAJ=37.18°

AB两支座间风管实长与图中投影长度的比例系数：

€=AB/AI=15870/12000=1.3225

③长度及重量计算

EF风管实长：

L“=4(4000+12000+2000)=1.3225X18000=23805mm

EF风管总重：

Gi'=gXLH=454X23.805=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：

Gi=Gi，+1000kg=l1807kg

EF风管重心至支座A在立面b图的距离为:

Li=1/2(L4+L6-L5)=(1/2)(12000+2000-4000>5000mm

CD风管近似实长：

L]o=；X(5000-2000)=1.3225X3000=3968mm

CD风管重：G2=qXL10=454X3.968=1801kg

CD风管重心至支座A投影距离为：

L2=l/2(L3+L7)=l/2X(5000+2000尸3500mm

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PBI

L4xPB1+G2xL2+G3xL3=G1XLi

PBI=(GIXLrG2XL2-G3XL3)/L4

=(11807X5000-1801X3500-2500X5000)/12000=3352kg

垂直分力：

PBZ尸cosaXPB1=cos35°X3362=2754kg

水平分力：

PBXYi=sina?PB尸sin35°X3362=1928kg

X轴向分力：

0

PBxi=cosa2XPBXYI=COS22.62X1928=1780kg

Y轴向分力：

o

PBY尸sina2XPBXY2=sin22.62X1928=742kg

⑤求正压力PBI在风管胀、缩时引起的摩擦力PB2：

PB2=0.2PBI=0.2X3362=673kg

摩擦力的垂直分力：

=

PBz2isina[XPB2=±sin35°X673=±368kg

摩擦力的水平分力：

PBXY2=±COSCIIXPB2=±COS35°X673=+551kg

摩擦力的X轴向分力：

PBX2=±COSa2XPBXY2

=±cos22.62°X551=±509kg

摩擦力的Y轴向分力：

PBY2=isina2XPBXY2

=±sin22.62°X551=+212kg

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(PBZI+PBZ2)=L2(2754+673)=4413kg=40.4kN

X轴载荷：

PBX==1.2(PBXI+PBX2)=1.2(1780+509)=2747kg=27kN

Y轴载荷：

PBY=1.2(PBYI+PBY2)=1.2(742+212)=1149kg=11.3kN

⑦求A支座反力，考虑安全系数为1.2

垂直载荷：

PAZ=1.2(G1+G2+G3-PBZ1+PBZ2

=1.2(11808+1770+2500-2754+386)

-16452kg=161.4kN

X轴载荷PAX=-PBx=-27kN

Y轴载荷PAY=-PBY=_11-3kN

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Lg和L9产生弯矩。

MAXY=G?XLg+G3XL9

=1.770X2.9+2.5X4.1=15.4t•m

考虑安全系数1.2后转矩分解到X、Y轴：

MAX=1.2Xcosa2XMAXY

=1.2Xcos22.62°X15.4

=17.06t,m=168kN,m

MAY=1.2Xsina2XMAY

=1.2Xsin22.62°X15.4

=7.lit,m=70kN,m

⑨计算结果A支座受力：

PAZ=161.4kN;PAx=-27kN；PAY=11.3kN

分解到X、Y轴的力矩为：

MAx=168kN,m,MAY~70kN,m

B支座受力：

PBZ=40.4kN,PBX=27kN,PBY=11.3kN

（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：

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：

1/2

Lmax=2.24(W4)[o]7q)(17)

Lmax—管道最大允许跨度，m；

倾斜管道垂直于地面的横截面q—管道均布载荷，N/m(管材重+保

温重+附加重);

W一管道断面抗弯模数，cn?

。一管道横向焊缝系数，对于热风管道(手

工无垫环焊缝)，4)=0.7；

[。了一一管道热态许用应力，N/mm：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。

Q235-A钢板许用应力。表11

温度℃20100150200250300350

许用应力N•mm2113113113105948677

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，见下图。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8既d=2(R-8)。

长轴外表面为：D/cosa=2R/cos

长轴内表面为：d/cosa=2(R-8)/cosa

由此推导出:

W=Wy=冗[R4-(R-8)4]/4RCOSa2(18)

计算举例

已知一热风管道外径D=2m,壁厚6=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c：

①求风管均布载荷

q=K],K2(qi+q2+q3)/cosa

式中：qi——风管单位长度自重,q】=L2nD

X7.85X6=355kg/m；

q2——保温层重，q2=1.2nDX7.85X2=99kg/m；

q3------风载，按75kg/m2计，

q3=75XD=150kg/m；

K,——地震载荷影响系数，取Ki=L3；

K2——管内积灰影响系数，取员=1.5；

_R.3仓ijl.5(355+99+150)1/

口一/cos45"

=1666kgUn=163402V/m

②求风管断面抗弯模数W

W=Ji[R4-(R-8)4]/(4X100XCOS245°)=3.736X104cm3

③求350℃时需用应力，查表6得：[6『=77N/mm2

④求最大跨度将上述所求结果代入27式得：

l|/22

Lmax=1.56(W[8]/q)=1.56(37360X77/16340)=20.7

五、管道及收尘设备保温计算

1、热风管道保温层厚度

8-'”——m