管道应力计算.doc

热力管道计算书
原始数据
序号
名称
单位
符号
数据
1
计算压力
Kg/cm2
Pjs
8
2
计算温度
℃
tjs
175
3
计算安装温度
℃
tas
20
4
管子材料
/
/
20号钢
5
管子外径
cm
Dw
15.9
6
管子内径
cm
Dn
14.7
7
管子壁厚
cm
S
0.6
8
弯管弯曲半径
mm
R
650
9
钢材在计算温度下的线膨胀系数
Cm/m. ℃
αt
11.92×10-4
10
钢材在20℃时的弹性模数
Kg/cm2
Eto
2.02×106
11
钢材在计算温度下的弹性模数
Kg/cm2
Et
1.8×106
12
环向焊缝系数
/
φ
0.91
13
钢材在20℃时的基本许用应力
Kg/mm2
〔σ〕2j0\
13.67
14
钢材在计算温度下的基本许用应力
Kg/mm2
〔σ〕tj
13.67

计算数据

序号
名称
单位
符号
公式
数据
1
管壁断面积
cm2
f
(π/4)(Dw2-Dn2)
28.8　
2
管道断面惯性矩
cm4
J
(π/64)(Dw4-Dn4)
　844.76
3
管道断面抗弯距
cm3
W
(π/32Dw)(Dw4-Dn4)
　106.26
4
弯管尺寸系数
/
λ
SR/v2
　0.671
5
弯管柔性系数
/
K
1.65/λ
　2.46
6
蝶式加强焊制三通
/
λ
3.25S/rD
　2.55
7
应力加强系数

m
0.9/λ2/3
　0.48
8
许用应力范围
kg/mm2
/
1.2[σ]j20+0.2[σ]jt
19.14　
补偿值计算
序号
名称
单位
符号
公式
数据
1
计算管系末端B沿坐标轴X的附加线位移
cm
ΔXB

2
计算管系末端B沿坐标轴Y的附加线位移
cm
ΔYB

　0
3
计算管系末端B沿坐标轴Z的附加线位移
cm
ΔZB

　0
4
计算管系始端A沿坐标轴X的附加线位移
cm
ΔXA

　0
5
计算管系始端A沿坐标轴Y的附加线位移
cm
ΔYA

　0
6
计算管系始端A沿坐标轴Z的附加线位移
cm
ΔZA

7
计算管系末端B的坐标
m
XB
YB
ZB

11.2

0

0

8
计算管系始端A的坐标
m
XA
YA
ZA

0

0

4.65

9
计算管系AB沿坐标轴X的热伸长量
cm
ΔXtAB
αt[(XB-XA)(tjs-taz)]
　2.07
10
计算管系AB沿坐标轴Y的热伸长量
cm
ΔYtAB
αt[(YB-YA)(tjs-taz)]
　0
11
计算管系AB沿坐标轴Z的热伸长量
cm
ΔZtAB
αt[(ZB-ZA)(tjs-taz)]
0.86　
12
计算管系AB沿坐标轴X的线位移全补偿值
cm
ΔX
ΔXB-ΔXA-ΔXtAB
　-2.07
13
计算管系AB沿坐标轴Y的线位移全补偿值
cm
ΔY
ΔYB-ΔYA-ΔYtAB
　0
14
计算管系AB沿坐标轴Z的线位移全补偿值
cm
ΔZ
ΔZB-ΔZA-ΔZtAB
　-0.86
15
计算管系AB沿坐标轴X的冷紧比
/
γX

　0.5
16
计算管系AB沿坐标轴Y的冷紧比
/
γY

　0.5
17
计算管系AB沿坐标轴Z的冷紧比
/
γZ

　0.5
18
计算管系AB在工作状态下的冷紧有效系数
/
/

　2/3
19
计算管系AB在冷状态下的冷紧有效系数
/
/

　1

(1)弹性力计算
根据《热力管道设计手册》P331，短臂固定点A的弹性力：
PX=AαEJΔt/107L12=A/ L12·αEJΔt/107 (Kg)
PY=BαEJΔt/107L12=B/ L12·αEJΔt/107 (Kg)
长臂固定点的弹性力为：
PX, =A,αEJΔt/107L12=A, / L12·αEJΔt/107 (Kg)
PY, =B,αEJΔt/107L12=B, / L12·αEJΔt/107 (Kg)
我们所需要计算的管道L1为4.65m，L2为11.2m，L2/ L1=2.4，夹角为φ为0。
式中：根据图10-10查得A=15，B=3.3
根据图10-11查得A, =3.1，B, =14.3
由表10-13查得αEJΔt/107=314.495
所以由以上公式以及相关数据计算得：
PX=218.17(Kg) PY=48(Kg)
PX, =45.09(Kg) PY,=208(Kg)
（2）弹性弯曲应力计算
σWAQ=C·αEDW/107·Δt/L1
从图10-12中查得C=4.83
从表10-11查得αEDW/107=0.03816
计算得弹性弯曲应力为6.14Kg/mm2，而20号钢在175℃时的许用应力为13.67 Kg/mm2，所以是安全的。