实用工艺热风管道设计计算.pdf

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1、实用标准 精彩文档 第 8 章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 热风管道设计计算 8.1.1 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 5080mm ，厚度为

2、58mm 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 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： 实用标准 精彩文档 0 2 n K 2 ) D L (P (8-3) 式中： 气体与管道间的摩擦阻力系数，清洁空气入值一般为0.020.04 ，对含尘 气体管道，当含尘浓度50g/m 3 时，需校正： 表 8-4 校正系数 含尘浓度（ g/m 3） 50 50 100 150 校正系数1.0 1.01 1.02 1.03 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，

3、 kg/m 3，20时 =1.29； K0阻力附加系数， K0=1.151.20 ； 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： ba ab de 2 (8-4) 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） 2 ) Q lg(1.274 1.42 = (8-5) 式中： 摩擦阻力系数，见表8-6，8-7； Q 管内气体流量， m 3/h ； 管内气体流速， m/s； 管壁粗糙度， mm ，一

4、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） 2e 1.74) d (2lg 1 (8-6) 实用标准 精彩文档 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 =0.0002 0.1 0.023 =0.0004 0.6 0.018 0.2 0.020 0.7-0.8 0.017 0.3 0.018 0.9-1

5、.0 0.016 0.4 0.017 1.5 0.015 0.5 0.016 2.0 0.014 =0.0004 0.1 0.028 2.5-3.0 0.013 0.2 0.023 3.5-4.0 0.012 0.3 0.021 4.5 0.0117 0.4 0.020 5.0 0.0115 0.5 0.019 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 800 0.015 0.017 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

6、 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。 )+(1= J0F (8-7) 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

7、， 最好事先在设计中使阻力达到平 衡，计算方法如下： 当支管与总管交汇处压力差20% 时，改变阻力大的 1L =5.2m 1 3 v =15m/s=0.511 L =4 .5 m 2 = 0 . 55 2 =1 8 m /s 2 2 Q =1045m/h Q= 8 50 m /h 3 图 8-1 管道结构 实用标准 精彩文档 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=1045m 3/h ，风速 v 1=15m/s，局 部阻力系数1=0.5，支管长度 L2=4.5m，风量 Q2=850m 3/h ，风速 v 2=18m/s，局部 阻力系数2=0

8、.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 d 1=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 v 2 /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：（229.4144.7 ）/229.4=36%20% 对支管管径 d2进行调整 144.3mm=1.1

9、1130=) 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=850m 3/h ， 2数为 14.5m/s，2/d2=0.14， 2/2=126.15Pa 。 137.5Pa=126.150.55+4.50.12=P 2 ）（ 阻力差：4.9% 144.7 137.5-144.7 70，积灰可以不予 考虑。 8.2.4 事故荷载系数 生产中为安全起见，应增加安全系数。一般，安全系数取1.21.3 。 8.3 膨胀节选型计算 8.3.1 膨胀节的作用 热风管道在正常生产时， 受管内热

10、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 0.81.0mm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

11、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 实用标准 精彩文档 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200500。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

12、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

13、) 8.3.2 膨胀节选型计算 1膨胀量计算 tLL（8-10） 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 ）4003000 4003000 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 实用标准 精彩文档 表 8-10 管材线膨胀系数 2膨胀节自振频率计算 膨胀节只

14、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： G K Cf n （8-11） 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 1 14.23 2 15.31 28.50 37.19 3 15.70 30.27 42.66 52.35 58.28 4 15.70 30.75 44.96 56.99 66.97 5

15、 15.79 31.07 45.72 59.24 71.16 （2）径向振动 G K ) L D C(f n n m （8-12） 式中： Dm波纹管平均直径，mmhdDm，； 温度（）（ mm/mm）温度（）（ mm/mm ）温度（）（mm/mm） 100 12.20 10 -6 270 13.32 10 -6 350 13.67 10 -6 150 12.60 10 -6 280 13.36 10 -6 400 13.90 10 -6 200 13.00 10 -6 290 13.45 10 -6 500 220 13.09 10 -6 300 13.45 10 -6 600 14.30

16、10 -6 230 13.14 10 -6 310 13.49 10 -6 700 15.00 10 -6 240 13.18 10 -6 320 13.54 10 -6 250 13.23 10 -6 330 13.58 10 -6 260 13.27 10 -6 340 13.63 10 -6 阶 数 C 波 数 实用标准 精彩文档 d波纹管直筒直径， mm ； h波纹管高度， mm ； Ln波纹管长度，NqLn，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，各阶系数如表8-12。 表 8-12 各阶系数C 阶数C1C2C3C4C5 系

17、数39.93 109.80 214.12 355.79 531.27 （3）膨胀节推力计算 APF N （8-13） 式中： 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，mm 2。 （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： ）（ DG D t-t t-t 2 1 xX（8-14） 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

18、 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 实用标准 精彩文档 （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

19、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 （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。 （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 8-3。

20、 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 实用标准 精彩文档 （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。

21、（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 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

22、。 （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 L 1=4D （管径） ，L2=14D （管径） ，Lmax按下列公式计算。 KAP IE 57.1L max （8-15） 式中： E管道材料的弹性模量， N/mm 2； I 管道材料断面惯性矩， mm 4； 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 实用标准 精彩文档 图 8-8 P管道的工作压力， MPa ； A膨胀节的有效面积， cm 2； K =NKn N膨胀节

23、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 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

24、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=67.8521.2=7.85D1.2=q1 单位长度保温层重： 98.66kg/m=27.85D=q 2 单位长度总重（风管加保温层） ： mkgqq/45466.9813.355q 21 风管实长： mm26152 cos55 2000300010000 cos L

25、+L+L =L 321 实用标准 精彩文档 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：kg128735002152.26454G2+Lq=G 21 风管重心 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

26、： kNpP BBX 9.232.2955sinsin 11 kNpP BBz 7.162.2955coscos 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. 52.292.02.0 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)78.47.16(2.1)(2. 1 21 kNPPp BXBXBX 7 .32)35. 39.23(2 .

27、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 )78.47.16108.92000108. 912873(2.1 )(2 . 1 33 2131 kN7.32PBX 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 8-911 所示 解： （1）确定工艺参数。 实用标准 精彩文档 AB需在

28、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 A

29、B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 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 实用标准 精彩文档 EF风管实长： L11=(4000+12000+2000）=1.322518000=23805mm EF风管总重： G1=g L11=45423.805=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

30、 1 )L-L(L 2 1 L5641 CD风管近似实长： L10=（ 5000-2000）=1.32253000=3968mm CD风管重： G2=qL10=4543.968=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 L4PB1+G2L2+G3L3=G1L1 kN9 .23 8.9 12000 50002500-35001801-500011807 L LG-LG-LG P 4 3322

31、11 B1 g 垂直分力： PBZ1=cosPB1=cos3532.9=26.9kN 水平分力： PBXY1=sin 1PB1=sin35 32.9=18.9kN X轴向分力： PBX1=cos2PBXY1=cos22.6218.9=17.4kN Y轴向分力： PBY1=sin 2PBXY1=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=0.232.9=0.69kN 摩擦力的垂直分力： PBZ2=sin 1PB2=sin35 0.69=0.40kN 摩擦力的水平分力： 实用标准 精彩文档 PBXY2=cos1PB2=c

32、os350.69=0.57kN 摩擦力的 X轴向分力： PBX2=cos2PBXY2 =cos22.62 0.57 =0.53kN 摩擦力的 Y轴向分力： PBY2=sin 2PBXY2 =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

33、 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 1AZBZBZ 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

34、X、Y轴： MAX=1.2cos2MAXY=1.2cos22.62 151.6=167.9kNm MAY=1.2sin 2MAXY=1.2sin22.62 151.6=69.9kNm （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=167.9kNm ，MAY=69.9kNm B支座受力： 图 8-12 倾斜管道垂直于地面的横 实用标准 精彩文档 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 在热风管道设计中， 根据工艺布置需要，有时支

35、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： q W 24.2L t max （8-16） 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， cm 3； 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/mm 2，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

36、-A钢板许用应力 t 温度（）20 100 150 200 250 300 350 许用应力（ Nmm -2 ）113 113 113 105 94 86 77 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： 2 cos4 44 R =Wy=W R R （8-17） 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

37、温度 350，计算允许最大跨度。如图8-13。 风管均布载荷 cos )( q 32121 gqqqKK (8-18) 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=1.2D7.85 2=99kg/m； 图 8-13 实用标准 精彩文档 q3风载，按 75kg/m 2 计，q3=75D=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； m/N16323 45cos 8.9)15099355(5.13.1 q 风管断面抗弯模数W 3 2 44 m37.36= 45cos1

38、004 )-(R-R =W 350时需用应力，查表8-13 得： t =77N/mm 2； 最大跨度： m9.24 16323 770.737360 24.2 q W 24.2L t max 8.5 管道及收尘设备保温计算 8.5.1 热风管道保温层厚度 )( )( 1 ab b tt tt （8-19） 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 /(m 2) ，见表 8-14。 表 8-14 综合散热系数 温度差 ( ) 40 50 100 150 200 250 备注

39、环境状况 室内室外 风速 V5m/s ts=0150时， a2 近似值 平壁圆壁 4.1868 (kJ/m 2 h ) ）（ a t b t06.04 .8）（ a t b t045.01 .8 V610 (W/m 2 ) ）（ a t b t07.08 .9）（ a t b t052.04 .9 V5m/s 7.8V 0.78 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 实用标准 精彩文档 1 q t -t a1 （8-20） 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

40、温值； 综合散热系数， W/(m 2)，一般取 21.5W/(m2) ； q收尘器平壁单位热损失，W/m 2，其值见表 8-15。 表 8-15 收尘器平壁单位热损失q 值(W/m 2) 烟气温度 （） 环境温度ta ( ) 处理的烟气温度 50 75 100 125 150 160 200 225 250 300 350 400 450 5 58 63 79 88 99 104 122 131 142 163 183 204 227 25 58 67 76 85 93 97 110 119 127 144 160 178 195 表 8-16 电收尘器保温层厚度(mm) 环境年均温度 （）

41、烟气温度（） 5 10 15 20 25 30 0时 (W/m ) 使用温度下 热 导率1 规格(mm) 耐压温 度 (MPa) 最高使用长宽厚 岩棉及 矿渣棉 制品 厚棉 150 650 600 0.044 1= 0+0.00018 (tp-70) 1000 1000 5000 矿渣棉 1000 500 600 500 900 750 2080 40 70 30 50 毡 6080 400 400 0.049 100120 600 400 0.049 板 80 400 350 0.044 100120 600 350 0.046 150160 600 350 0.048 管200 600 3

42、50 0.044 泡沫 石棉 30 40 50 普通型500 0.046 0.053 0.059 1= 0+0.00014 (t p-70) 1000 3050 抗拉 0.050 .10 防水型 50 500 硅酸钙 制品 170 220 240 650 550 0.055 0.062 0.064 1= 0+0.00011 (t p-70) 600 3070 抗折 0.2 膨胀 珍珠岩 70 100150 150200 200 500 0.0470.051 0.0520.062 0.0640.074 300 500 5070 50120 抗压 0.2 玻璃棉 制品 棉 40 毯 24 40 毡

43、 24 400 350 400 300 300 0.042 0.048 0.043 0.049 1= 0+0.00017 (tp-70) 8.6 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6070左右，气流向下顺流管道与 实用标准 精彩文档 水平夹角 45为宜。

44、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

45、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） 管 道内 径 （mm ） 管 道面 积 （m 2 ） 当 量 阻 力 系 数 D 风速 v（m/s） 1 5 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2 v 2 （Pa） 1 35. 0 153. 6 173. 4 194. 4 216. 6 240. 0 264. 6 290. 4 317. 4 345. 6 375. 0 流量 Q（m 3/h ） 100 0. 008 0 .23 4 32 461 490 518 547 576 605 634 662 691 720 200

46、0. 031 0 .1 1 674 1786 1897 2009 2120 2232 2344 2455 2567 2678 2790 250 0. 049 0 .08 2 646 2822 2999 3175 3352 3528 3704 3881 4057 4234 4410 315 0. 078 0 .06 4 212 4493 4774 5054 5335 5616 5897 6178 6458 6739 7020 355 0. 099 0 .05 5 346 5702 6059 6415 6772 7128 7484 7841 8197 8554 8910 400 0. 126 0

47、.04 6 804 7258 7711 8165 8618 9072 9526 9979 1043 3 1088 6 1134 0 450 0. 159 0 .04 8 586 9158 9731 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

48、 6 1771 2 1859 8 1948 3 2036 9 2125 4 2214 0 630 0.011797190920212134224623582471258326952808 实用标准 精彩文档 312 .03 684 8 1 4 8 1 4 7 0 4 7 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