公式見(jiàn)1353頁(yè)
e.確定角撐板與拉撐管尺寸
取角撐板厚度Sb=16mm,它滿足7.6.6款對(duì)于角撐板厚度不小于相連元件厚度的80%(0.8*18=14.4mm)且至少應(yīng)為12mm的要求.
角撐板①的寬度
公式見(jiàn)1353頁(yè)
角撐板②的寬度
公式見(jiàn)1353頁(yè)
(角撐板的實(shí)取寬度,還需根據(jù)校驗(yàn)焊縫強(qiáng)度作必要的調(diào)整.)
按7.4.7款,拉撐管最小壁厚為5mm時(shí)的截面積為
公式見(jiàn)1354頁(yè)
由于f〉fmin=7.00cm,故取(字母見(jiàn)1354頁(yè))89*5mm的無(wú)縫鋼管.
f.校驗(yàn)焊縫強(qiáng)度
按7.6.2款,角撐板焊縫型式如圖A4所示.
按圖35,要求2e≥1.25S',根據(jù)圖A4所示尺寸,2e=2*10=20mm,而1.25S'=1.25*16=20mm,故滿足要求.
由表14查得,未消除應(yīng)力情況下的角焊型焊縫系數(shù)
ηh=0.55
開(kāi)坡口型焊縫系數(shù)
ηh=0.60
按式(62),角撐板①的角焊型焊縫長(zhǎng)度
公式見(jiàn)1355頁(yè)
由此,要求角撐板①的寬度
公式見(jiàn)1355頁(yè)
按式(61),角撐板①的開(kāi)坡口焊縫長(zhǎng)度
公式見(jiàn)1355頁(yè)
由此,要求角撐板①的寬度
公式見(jiàn)1355頁(yè)
根據(jù)前述計(jì)算,取b1=97、81及157mm中最大值,實(shí)取
b1=160mm
(b1取值反過(guò)來(lái)會(huì)在一定程度上影響A1值,應(yīng)試湊進(jìn)行.)
按式(62),角撐板②的角焊型焊縫長(zhǎng)度
(公式見(jiàn)1356頁(yè))
由此,要求角撐板②的寬度
按式(61),角撐板②的開(kāi)坡口焊縫長(zhǎng)度
(公式見(jiàn)1356)
由此,要求角撐板②的寬度
根據(jù)前述計(jì)算,取b2=54、50及96mm中最大值,實(shí)取
b2=100mm
A.2 校驗(yàn)計(jì)算
A.2.1例題4
某臺(tái)已運(yùn)行過(guò)的立式多橫火管(考克蘭)鍋爐(圖A5),經(jīng)檢驗(yàn),各受壓元件無(wú)異狀,而且結(jié)構(gòu)合理.鍋爐技術(shù)檔案資料完整,除煙管、拉撐管為10號(hào)無(wú)縫鋼管外,其余材料均為20g鋼板.各受壓元件實(shí)測(cè)尺寸如下:
a.鍋殼內(nèi)直徑 1646mm
壁厚 12mm
b.半球形封頭內(nèi)直徑 1646mm
壁厚 12mm
c.半球形爐膽內(nèi)直徑 1420mm
壁厚 14mm
d.U型下腳圈壁厚 19mm
e.前管板壁厚 16mm
f.后管板壁厚 14mm
g.管孔直徑 65mm
橫向管孔節(jié)距 105mm
豎向管孔節(jié)距 105mm
h.前管板弓形板壁厚 16mm
i.后管板弓形板壁厚 14mm
j.煙管外直徑 64mm
壁厚 3mm
k.拉撐管外直徑 64mm
壁厚 6mm
l.人孔 400*300mm
人孔蓋厚度19mm
m.手孔 102*88mm
手孔蓋厚度12mm
n.喉管 400*300mm
o.爐門(mén) 400*300mm
這臺(tái)鍋爐要求出口處正常運(yùn)行最大壓力為7kgf/cm(表壓),試驗(yàn)算能否合格.
〖解〗
a.確定鍋殼的最高允許工作壓力
由水蒸汽表可知,對(duì)應(yīng)8kgf/cm(絕對(duì)壓力)的飽和溫度tb=170@.
由表4查得,不受熱鍋殼的計(jì)算壁溫
tbi=tb=170@
按2.3.4款,當(dāng)tbi〈200@時(shí),實(shí)取計(jì)算壁溫
tbi=200@
由表1查得,20g鋼板在tbi=200@的基本許用應(yīng)力
(字母見(jiàn)1359頁(yè)) =12.7kgf/mm
由表3查得,有焊接管孔不受熱鍋殼的修正系數(shù)
η=1.00
按式(1),許用應(yīng)力
(公式見(jiàn)1359頁(yè))
參照3.4條,考慮以后腐蝕的附加壁厚
C=1mm
按式(7),有效壁厚
Sy=S-C=12-1=11mm
按3.3.2款和由表5查得,鍋殼縱向焊縫(雙面對(duì)接自動(dòng)焊)的減弱系數(shù) (字母見(jiàn)1359頁(yè))=1.00
按3.3.2款,校核部位的減弱系數(shù)
(公式見(jiàn)1359頁(yè))
按式(6),最高允許工作壓力
b.確定半球形封頭的最高允許工作壓力
基本許用應(yīng)力同鍋殼
(字母見(jiàn)1360頁(yè))
由表3查得,立式?jīng)_天管鍋爐凸形封頭的修正系數(shù)
η=1.00
按式(1),許用應(yīng)力
(公式見(jiàn)1360頁(yè))
焊縫減弱系數(shù)同鍋殼
(字母見(jiàn)1360頁(yè))=1.00
按表7規(guī)定,減弱系數(shù)(字母見(jiàn)1360頁(yè))取中較小者,故
(字母見(jiàn)1360頁(yè))=0.76
按式(37),半球形封頭的形狀系數(shù)
Y=1.0
按5.2.3款,校驗(yàn)封頭幾何尺寸:(公式見(jiàn)1360頁(yè))均滿足要求.
按式(36),最高允許工作壓力
c.確定半球形爐膽的最高允許工作壓力
飽和溫度同前
tb=170@
由表4查得,受火焰輻射熱爐膽的計(jì)算壁溫
tbi=tb+90=260@
由表1查得,20g鋼板在tbi=260@的基本許用應(yīng)力
(字母見(jiàn)1361頁(yè))=12.1kgf/mm
由表3查得,立式無(wú)沖天管鍋爐半球形爐膽的修正系數(shù)
η=0.30
按式(1),許用應(yīng)力
(公式見(jiàn)1361頁(yè)) =0.30*12.1=3.6kgf/mm
按5.2.6款,減弱系數(shù)
(字母見(jiàn)1361頁(yè)) =1.00
按式(37),半球形爐膽的形狀系數(shù)
Y=1.0
按5.2.3款,校驗(yàn)半球形爐膽幾何尺寸:(公式見(jiàn)1361頁(yè))均滿足要求.
按式(36),最高允許工作壓力
d.確定U型下腳圈的最高允許工作壓力
按9.2.4款和式(68),U型下腳圈的最高允許工作壓力
e.確定前管板的最高允許工作壓力
首先按下述辦法檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)合理性:
按6.3.6款,脹接管板孔橋不應(yīng)小于0.125d+12.5=0.125*65+12.5=20.6mm(管孔直徑d=65mm).由圖A5,孔橋尺寸為t-d=105-65=40mm,它不小于允許值,故滿足要求.
管板扳邊內(nèi)半徑以及管孔中心至扳邊起點(diǎn)的距離均分別滿足6.2.8款和6.3.7款的要求.(圖A5中未標(biāo)出).
按6.3.4款,煙氣單回程,但管束區(qū)域的面積(9*0.105)*(8*0.105)=0.79m〉0.65m,故管束區(qū)域加裝拉撐管是應(yīng)該的.
按6.6.2款,最外側(cè)垂直管排中每隔一根普通煙管設(shè)置一根拉撐管是應(yīng)該的.
按6.3.5款,管板厚度S=16mm,滿足脹接管子直徑d=89〉51mm時(shí),管板厚度不應(yīng)小于14mm的要求.
其次按下述辦法確定管束區(qū)域的最高允許工作壓力:
飽和溫度同前
tb=170@
由表4查得,前管板(煙氣單回程時(shí),溫度在600@以下)的計(jì)算壁溫
tbi=tb+25=170+25=195@
按2.3.4款,當(dāng)tbi〈200@時(shí),實(shí)取計(jì)算壁溫
tbi=200@
由表1查得,20g鋼板在tbi=200@的基本許用應(yīng)力
(字母見(jiàn)1363頁(yè)) =12.7kgf/mm
由表3查得,煙管管板的修正系數(shù)
η=0.85
按式(1),許用應(yīng)力
公式見(jiàn)1363頁(yè) =0.85*12.7=10.8kgf/mm
按6.2.3款,最大假想圓直徑
(公式見(jiàn)1363頁(yè))
由表10查得,不與火焰接觸有拉撐管管板的系數(shù)
K=0.33
按式(44),最高允許工作壓力
第三按下述辦法確定最外側(cè)垂直管排的最高允許工作壓力:
按式(53),最外側(cè)垂直管排的孔橋減弱系數(shù)
按6.6.1款,假想直徑
D=2L1=2*763=1526mm
按式(52),最高允許工作壓力
前管板的最高允許工作壓力取(2)與(3)中的較小值,則
〖P〗=8.15kgf/cm
f.確定后管板的最高允許工作壓力
首先檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)合理性
同前管板,均合格.
其次確定管束區(qū)域的最高允許工作壓力.
飽和溫度同前
tb=170@
由表4查得,后管板(與火焰接觸)的計(jì)算壁溫
tbi=tb+70=170+70=240@
由表1查得,20g鋼板在tbi=240@的基本許用應(yīng)力
(字母見(jiàn)1365頁(yè))=12.5kgf/mm
由表3查得,煙管管板的修正系數(shù)
η=0.85
按式(1),許用應(yīng)力
(公式見(jiàn)1365頁(yè))=0.85*12.5=10.63kgf/mm
按6.2.3款,最大假想圓直徑
(公式見(jiàn)1365頁(yè))=445mm
由表10查得,與火焰接觸有拉撐管管板的系數(shù)
K=0.36
按式(44),最高允許工作壓力
第三確定最外側(cè)垂直管排的最高允許工作壓力:
按式(53),最外側(cè)垂直管排的孔橋減弱系數(shù)
按6.6.1款,假想直徑
D=2L2=2*669=1338mm
按式(52),最高允許工作壓力
后管板的最高允許工作壓力取(2)與(3)中的較小值,則
〖P〗=6.9kgf/cm
g.校驗(yàn)前管板弓形板
由鍋殼內(nèi)壁至管板外壁的弓形板最大尺寸(圖A6)
E=230mm
按2.4.1款,設(shè)計(jì)壓力
P=P運(yùn)+ΔP安=7+0.2=7.2kgf/cm
式中:P運(yùn)──正常運(yùn)行最大壓力.因無(wú)過(guò)熱器,取為鍋爐出口處正常運(yùn)行最大壓力.即P運(yùn)=7kgf/cm;
ΔP安──安全閥較低級(jí)開(kāi)啟壓力的升高值,根據(jù)《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定,當(dāng)P運(yùn)〈13kgf/cm時(shí),ΔP安=0.2kgf/cm.
按式(54),Z值
按6.6.3款,Z〈250000,故不加角撐板是可以的.
h.校驗(yàn)后管板弓形板
由鍋殼內(nèi)壁至管板外壁的弓形板最大尺寸(圖A6)
E=355mm
按式(54),Z值
按6.6.3款,250000〈Z〈350000,故加裝一塊角撐板是合理的.
i.確定普通煙管的最高允許工作壓力
按式(34),最高允許工作壓力
j.確定拉撐管的最高允許工作壓力
飽和溫度同前
tb=170@
由表4查得,拉撐管的計(jì)算壁溫
tbi=tb+25=170+25=195@
按2.3.4款,當(dāng)tbi〈200@時(shí),實(shí)取計(jì)算壁溫
tbi=200@
由表1查得,10號(hào)鋼管在tbi=200@的基本許用應(yīng)力
(公式見(jiàn)1368頁(yè))=11.2kgf/mm
由表3查得,拉撐管的修正系數(shù)
η=0.55
按式(1),許用應(yīng)力
(公式見(jiàn)1368頁(yè))=0.55*11.2=6.16kgf/mm
按7.3條,拉撐管所支撐的最大面積(圖A7)
拉撐管的截面積
按式(56),最高允許工作壓力
k.確定人孔蓋的最高允許工作壓力
基本許用應(yīng)力同半球形封頭
(公式見(jiàn)1369頁(yè))=12.7kgf/mm
由表3查得,人孔蓋的修正系數(shù)
η=1.05
按式(1),許用應(yīng)力
(公式見(jiàn)1370頁(yè))=1.05*12.7=13.36kgf/mm
短軸與長(zhǎng)軸的比值
由表15查得,系數(shù)
K=1.15
按式(66),最高允許工作壓力(公式見(jiàn)1370頁(yè))
1.確定手孔蓋的最高允許工作壓力
許用應(yīng)力同人孔蓋
〖σ〗=13.36kgf/mm
短軸與長(zhǎng)軸的比值
公式見(jiàn)1370頁(yè)=0.86
由表15查得,系數(shù)
K=1.08
按式(66),最高允許工作壓力
m.校驗(yàn)鍋爐出口處允許的正常運(yùn)行最大壓力
經(jīng)上述校驗(yàn)計(jì)算,各受壓元件的最高允許工作壓力如下:
鍋殼 16.9kgf/cm
半球形封頭 25.8kgf/cm
半球形爐膽 13.2kgf/cm
U型下腳圈 7.58kgf/cm
前管板 8.15kgf/cm
后管板 6.99kgf/cm
前管板弓形板 7.0kgf/cm(合格)
后管板弓形板 7.0kgf/cm(合格)
普通煙管 16.4kgf/cm
拉撐管 9.56kgf/cm
人孔蓋 13.4kgf/cm
手孔蓋 70.2kgf/cm
上述各元件的最小值為6.99kgf/cm(后管板).
按2.4.1款,這臺(tái)鍋爐出口處允許的正常運(yùn)行最大壓力應(yīng)為各元件最高允許工作壓力中的最小值減去安全閥較低級(jí)開(kāi)啟壓力的升高值.
根據(jù)《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定,當(dāng)鍋爐工作壓力小于13kgf/cm時(shí),此升高值為0.2kgf/cm,故這臺(tái)鍋爐出口處允許的正常運(yùn)行最大壓力為6.99-0.2=6.79kgf/cm,因此,滿足不了7kgf/cm的要求.
附錄B
單位換算(參考件)
B.1長(zhǎng)度換算
━━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━━━━━
米 │厘米 │毫米 │英尺 │英寸
m │cm │mm │ft │in
──────┼─────┼─────┼───────┼────────
1 │100 │1000 │3.2808 │39.37
0.01 │1 │10 │0.0328 │0.3937
0.001 │0.1 │1 │0.00328 │0.0393
0.3048 │30.48 │304.8 │1 │12
0.0254 │2.54 │25.4 │0.0833 │1
━━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━━━━
B.2面積換算
┏━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━┓
┃ 米2 │ 厘米2 │毫米2 ┃
┃ m2 │ cm2 │mm2 ┃
┠──────────┼──────────┼─────────┨
┃1 │10 │10 ┃
┃10 │1 │10 ┃
┃10 │10 │1 ┃
┃0.0929 │0.0929*10 │0.929*10 ┃
┃6.4516*10 │6.4516 │645.16 ┃
┗━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━┛
┍━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┓
│英尺2 │英寸2 ┃
│ft2 │in2 ┃
├────────────┼──────────┨
│10.7639 │1550 ┃
│10.7639*10 b │0.1550 ┃
│10.7639*10 │0.00155 ┃
│1 │144 ┃
│6944*10 │1 ┃
┕━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━┛
B.3力換算
━━━━━━━━━┯━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━
牛 頓 │ 公斤力 │ 磅力
N │ kgf │1bf
─────────┼──────┼──────────────────
1 │0.102 │0.2248
9.80665 │1 │2.2046
4.448 │0.4536 │1
━━━━━━━━━┷━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━━━
B.4壓力和應(yīng)力換算
┏━━━━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━