1 •前言1.1编制目的水泥干法生产中，热风管道的设计非常重要.而热风管道的计算又是一件非常繁 琐的工作•为了使热风管道的设计更加合理，特编制此文件1.2计算范围凡是工艺专业需要向土建专业提交支座反力的热风管道， 必须进行计算并交计算书•计算书应统一保存备案.2 •计算步骤(1 )说明计算管道直径：管道直径由通过管道的烟气量及其在管道内流动速度确定.D2 =4Q/(3600x3.14xV)D-管道外径(m ；Q 一风量(m);V-风速a )计算出的外径按推荐外径系列圆整，见表一b )管内风速一般控制在12 一 20 m/s.根据管道倾角而定，倾角较大时取较小 值，反之亦然但要综合考虑一次投资造价表一*400530*710950*1250*1700*2240*3000*420*560*750*1000*1320*1800 丁*2360[*3150*450*600*8001060*14001900*25003350*480630850*1120*1500*2000 丁*2650[3550*500670*9001180*16002120*2800375040004250注：表一中带‘* ”者为优先系列(2 )绘制管遁布置及走向的简图，并标注定位尺寸.较复杂的管道走向需绘制 立体图(3 )确定支座形式(固定或导向支座)及其位置.（4 ）初定彫胀节的位过.由计算结果确定曹胀节的规格，然后，分段计算管道的热矽胀量. 注意，与热风管道相连接的设备或部件应统-•考虑.计算彫胀虽时,如与电收尘器连接处，先找 出电收尘器基础的固定支座，并将其视为一方形风管.（5 ）定岀坐标系方向，标注管逍所受各力符号及其位置尺寸，绘制受力分析图.（6 ）计算各支座反力.（7 ）将计算结果乘以1.2 ~ 1.5安全系数（计算牧易时，取较小值，反之取牧大值）・然后，向土建专 业提交荷载资料.3・关于荷载标注的规定（I）文座荷弦可以直按标注在图纸上•但妙■狹注恿，当支座冋时受X、Y、Z三个力向荷载时, 应在几个不同投影视图中同时标注出另旳大小和方向.（2 ）支座荷载也可用表格的形式标注：即在支座主视图或俯祝图上仅标注箭头和代号，再另用 表格形式列出该符号所对应的数值.（3 ）支座荷载标注的单位■箭头和代号，规定如下： .2 （a）力一 kN （千牛顿几其符号用直线箭头T衣示.（b）力矩一 kN.m （千牛頓米）•其符号用弧线箭头Q表示. 內 （c） V —垂直力（Z轴线方向）Hx—水平力（X轴线方向） 卜1丫一水Y力（Y刑线万冋） M 一力矩图一 规定坐标系方向及画法，见图一•4.计算举例某厂烧成窑头车间，由冷却机至电收尘器的热风管道支座受力计算.已知:管径：D=2500mm,壁厚：6 = 6mm;温度：丁唤=300-C , （T^为异常悄况下的工况温度）；1^ = - 145 C, （T^为环境最低温度）；Ts = 20匚（Ts为安装Si度）； T 一.外保温：^=75mm , r2 =11^2,（外保温斥度，视工厂所在地区冬季环境温度而定）; 风速：＜0=17.8 （ % ） • .「 • 其布置图见图二.(I )计算管道膨胀量•选择膨胀节：l ) A至Al管段①计算管道总的膨胀量△ I: 沿膨胀节轴向膨胀量轴△ L 轴=(Tmax-Tmin al二(300 一(一 14.5 ))x1.3 x10-5x (6000 + 2175 )二 33.4 mm 沿膨胀节侧向膨胀量△ L侧.△ L 侧=（Tmax-Tmin al-5二（300 一（一 14.5 ） ）x1.3 x10-5x2136 二 8.7 mm△ L2 =△「轴2+△L 侧2=33.42+8.72=1191.25mm△L =34.5mm可选用一个两波膨胀节,图号为 GRPll -23 一 02 ，其性能参数为：轴向尺寸L=740mm单重 Gn二 8.7KN每波轴向刚度 f=91.3kg/mm每波额定轴向位移 X=±52mm② 计算在安装温度为20 C时，轴向膨胀节的轴向补偿长度：△ L1 = [Tmax-TS / (Tmax-Tmin ]* 轴=[(300-20)/[300- (-14.5)]]*33.4=29.7mm3.计算在20 C时，实际管道伸长量：△ L2 =△「轴-△L1=33.4-29.7=3.7mm④ 计算在20 C时，轴向膨胀节应预拉伸：△ L3 =△「轴/2- △L2=33.4/2-3.7=13mm⑤ 膨胀节对固定支座的轴向作用力：F1=±AL 轴/2*(f/N)= (士 33.4/2)*(91.3/2)= 士 762kg式中：f 一膨胀节每波轴向刚度为91.3 kg/mm N 一膨胀节波数为2 . 说明:因侧向补偿长度较小, 此处忽略不计2) A】至山背段① 计算管道总的膨胀SA1: 沿膨胀节轴向膨胀SA1A 1 = ( Tnux - Tmin ) Ot \-(300 • ( - 14.5)) x 1.3 x 10 5 x 7897/cos60 °二 64.6 mm可选用一个两波膨胀节，图号为G彎11・23・02,其性能参数为: 轴向尺寸LSAOmm单重 Gn=8.7KN每波轴向刚度匸91・35皿 每波额定轴向位移X=±52nun计算在安装温度为20 C时，轴向膨胀节的轴向补偿长度：6A 1]-Aax 一 Win300 - 20 _300-(-145)x 64.663)①=57.5 mni计算在气温20 €时，实际管道伸氏量: A 12= Al - Alt=64.6 - 57.5=7.1 mm计篦祚20X2时.轴向膨胀节应预拉伸:Al3=生・412264.6 71= 7.12=25.2 mm膨胀节对固定支座的轴向作用力：AZ f•f ■ ■■■ ■一 2 N64.6 91.3 + -— ■一 2 2=± 1474kgA2至A-管段计算管道总的膨胀量41：沿X向膨胀SA1XA lx = ( T^ax - T^yn ) O lx=(300 -(- 14,5)) x 1.3 x 10 s * 8613 =35.2 mm沿Y向膨胀MAlyA ly = ( Tnsax - 丁啊)Q ly=( 300 -(- 14.5)) x 1.3 x 10s x 15030 =61.5 mm 沿Z向影胀MA12Alz= (「- « lz=(300 -(- 14.5)) x 1.3 x IO5 x ( 19678 - 10500 )« 37.5 mm由上计算：沿膨胀节轴向膨胀世合成AG为：A 1 ・=A lx • cos45 ° + △】z x sin45 0=35.2 • cos45 ° + 37.5 x sin45 °=51.4 mm沿膨胀节侧向膨胀量合成A 4为： .A 1 «i= A )z - co$45 0 - A lx x sin45 °=37.5 • cos45 ° - 35.2 * sin45 °=1.6mmA 1 = A ly=61.5nim•••可选用两个一波膨胀节分开布置，图号为GRP11-23-01,其性能参数为: 轴向尺寸L=510mm单重 G沪6.7KN每波轴向刚度每波额定轴向位移X=±52mm说明:两个膨胀节分开布过的间距由计算决定•详见附录.0 计算在安装温度为20・C时，轴向膨胀节的轴向补偿长度：■2mft .ZlJL. A1«'max 'min 300-20 w 、■ x 51.4300-(-14.5)=45.8min③计算在气温20 t时.实际管道仲长量：Al2= Al m * A1,= 51.4 - 45.8=56 mm®计算在20C时，轴向膨胀节应预拉伸：Al3= A 1 n/(2 x 2)- Al251.4 —= 一 5 62x2=7.25 mm⑤ 膨胀节对固定支座的轴向作用力：f3 = ±~.—一 2 N514 91.3-+ x 一 2 2-=±1173kg63(2)计算管道积灰・・・管道布置上行为60 ° ,下行为45 ° g=17・8m/s 计算中不考虑积灰.(3 ) 计算管道重员弯头a重蛍：Gr610kg支座A】所在直段ififit： ；：忙「G2= k zrDL ( ri + r2 ) 彳=1.2 x 3.14 x 2.5/ 9rDL ( r] * r2 )=1.2 x 3.14 x 2.5 x 3.514 x ( 6x7.85 * 11 )=1923kg(4 )计算支座反力：&先，定出座标系方向，见图三.Z F?8383图三fl至G管段：受力分析见图四.8383Fabc=F：cos60 ° = ( ± 14.74 ) cos60 ° =±7.4kNEFy=OF】一(3 + Gi + Gf2 ) + FAlYTF2sin60 0 =0±7.62 一( &7 十 6.1 + 49.26 令&7 )・ FA1Y+14.74sii:60 ° =0 计算后取大值得：FAiY=77.9kNSMa网MaI * F, x 2.136 - ( Gj * GA ) x 2.136 + G： x 0.449 + GG x 2.7=0MAi + ( 土 7.62 ) x 2.136 - ( 6」+ 8 7 ) x 2.136 + 49.26 x 0.449 * 8.7 x 2.7«0+ 2.3kNm-30.3kNm2) f2至Fj段：受力分析见图五.8383①EF尸0F心 “ F2cos60 ° - F5cos45 ° ~0Fa + ( ± 14.74 ) cos60" - ( ±23.5 )FA^±9.25kN 0 ZFy=0Fasy ♦ FjsinCO • - ( GG ♦- (jj * G< ♦ G$ ♦ GO ) ♦ F>sin45 ® -0Fa2Y + ( ± 14.74 ) sin60 ° - ( 8.7 + 61.2 ♦ 21.4 + 19.3 + 13.4 ) + ( 土 11.7 ) sm45 ° -0 取大值得：已^=145册③ ZMqOMr - Gf2 x 5.197 ・ G3 * 2.125 * 04 * 2.603 ♦ G5 >< 5.939 • Gf3 « 7.181 - F3 « 1.785sin75 0 =-0 Ma2。