1、鍋爐汽包設計說明書由于Pe=2.8MPa可知Pe<3.8MPa,是低壓鍋爐。低壓鍋爐可以用20R即是Q345R鋼，是鋼板中的一大類容器板，具有特殊的成分與性能，主要用于做壓力容器使用，針對用途，溫度，耐腐的不同，所應該選用的容器板材質，也不盡相同特點：Q345R鋼是屈服強度小為340MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學性能和工藝性能。磷、硫含量略低于低合金高強度鋼板Q345(16Mn)鋼，除抗拉強度、延伸率要求比Q345(16Mn)鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。它是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。Q345R鋼中可添加犯，銳，鈦元素，其含量應填寫在質量證明書中，

2、上述3個元素含量總和應分別不大于0.050%、0.10%、0.12%。綜上所述，對于該課程設計選擇Q345R的剛擦既滿足使用條件由國標GB713-1997中可知公稱厚度范圍是6-150,寬度范圍是650-3800.20R鋼的化學成分、力學性能和冷彎性能、高溫屈服強度、需用應力如下表：1有上述數據可知選材滿足設計使用條件鍋爐個給想尺寸及其計算如下表：名稱符號單位計算公式或來源計算值取用值設計規額定蒸發量Zt/h給定30范額定工作壓力peMPa給定2.8公稱直徑口mm給定1200計算額定壓力peMPa給定=2.82.82.8壓力APaMPAPa=0.05Pe0.140.14APZMP0(規定)00

3、APazMPaAPaz=0.01H=0.01X0.6=0.006(Pe+AB+APz)X0.03=0.0882,取APaz=0<則00工作壓力PgMPPg=Pe+APe+APaz2.82.8計算壓力PMPP=R+APa2.942.94絕對壓力PaMPaP+0.13.043.04臨界飽和溫度Tb.°C233233計算壁溫Tb°C由Tb=Tbh(Tbh)250250鍋筒壁基本許用應力jMPa由焊接設計簡明手冊P145取20R剛2636時T=250°去的許用壓力小=104101101厚及長許用應力5MPa(T=Y*(TJ由表4受壓兀件許用壓力修正系數，取鍋筒不受熱

4、是Y=1101101度減弱系數里min參考焊縫和孔橋的最小減弱系數取0.70.7理論壁厚SmmS=24.7324.73附加壁厚CmmC=C+C2+C3=0+0+3=333取用壁厚SmmS=S+C=24.73+3=27.7327.7328后效壁厚SymmSy=S-C=28-3=252525鍋筒長度LML=3.5Dn=3.5*1.2=4.24.24.2封頭壁厚形狀系數Y2+()211封頭減弱系數0表7中選擇有孔，無拼接焊縫少=1-d/Dn由后面人孔選擇時得d=()400mmDn=1200計算的少=0.6670.6670.65理論壁厚SmmS=26.6726.67附加壁厚CmmC=C+Q=0+0=0

5、00取用壁厚SmmS=S-C=26.67-0=26.6726.6728后效壁厚SymmSy=S-C=28-0=282828-H-*外八、汽管計算壁溫Tb°CTb=Tbh+10=233+10=243243250基本許用應力jMPa由資料3焊接簡明手冊P145表4-35取20R剛616厚時T=250°C時(rJ=104110110許用應力5MPa(T=Y*(TJ由表4受壓兀件許用壓力修正系數，取鍋筒不受熱是Y=1110110內徑dzmmdz=2z=30t/h=8.33m/s取3v=40m/s由資料2的p=14kg/m137.65140減弱系數甲minTmin=少h1X少h2由表

6、6取有病弧打底的單面焊接有坡口對接焊縫少h1=0.9,單面對接焊縫帶金屬板墊板巾h2=0.850.810.81壁厚1smmSz=2.514預留長度Lmm由書P54取L=3dz414450水冷規格mm低壓。51X2.5(給定)()51X壁2.5數量根蒸汽管截面積為水冷壁截面積的35%6i右19.8820預留長度LmmL=3X51=155155200給水管計算壁溫Tb°CTb=Tbh+10=233+10=243243250許用應力5MPa由資料3焊接簡明手冊P145表4-35取20R616厚時T=250°C是(rJ=110110110流速Vm/sY=0.52取Y=111pkg/

7、m3取水的密度1.0X1031.0X103內徑dgmmdz=2數據的選取同dz73.8475減弱系數里minWmin=WhlX少h2由表6取有負:弧打底的單面焊接有坡口對接焊縫少h1=0.9,單面對接焊縫帶金屬板墊板巾h2=0.850.810.81壁厚1°CSg=1.653預留長度LmmL=3dg=3X75=225225250數量n根由書p54設計給水管為36個取n=444下降管計算壁溫Tb°C由Tb=Tbh(Tbh>250)250250許用應力5MPa由資料3焊接簡明手冊P145表4-35取20R剛616厚時T=250°C是(rJ=110110110數量n

8、根取下降管為4跟4內徑dxmm下降管的總截面=水冷壁管的總截面116.68120減弱系數里minWmin=Wh1X少h2由表6取有僦弧打底的單面焊接有坡口對接焊縫少h1=0.9,單面對接焊縫帶金屬板墊板少h2=0.850.810.81壁厚1S<mmSg=4.425預留長度LMm70L=3dx=3X235=705705750人孔公稱直徑DMm根據法蘭標準及人孔條件選擇D=400400400法蘭法蘭外圈直徑D2Mm根據法蘭標準選擇D2=500500500連接凸面部分直徑D3Mm由法蘭標準選擇D3=347347347法蘭厚度d1mm有標準選擇d1=25+507575頭孔法蘭公稱直徑DMm根據法

9、蘭標準及人孔條件選擇D=300300300法蘭外圈直徑D2Mm根據法蘭標準選擇D2=400400400連接凸面部分直徑QMm由法蘭標準選擇D3=224224224法蘭厚度d1mm有標準選擇d1=37.5+4077.577.5有附錄1及書P58可知選擇橢圓形封頭時D0=根據封頭直邊高度：h=25mmS08mmh=40mm10mm<S<18mmh=50mmS>20mm所以選擇D內為1200mm,則h內為300mm,h=50mm,封頭的展開尺寸為D0=1564mm,又由國標GB713-1997可知道有滿足封頭尺寸的鋼材，所以封頭可用一塊鋼板沖壓成型。其中筒體封頭各項校核數據如下表鍋

10、筒凸形封頭強度校核計算PMPP=P+APa2.94PaMPaP+0.13.04T6°C233Tb°C由Tb=Tbh(Tbh)2505JMPa由焊接設計簡明手冊P145取20R剛2636時T=250°去的許用壓力(tj=101101刀由表4受壓元件許用壓力修正系數，取鍋筒不受熱是Y=1bMPab=Y*(TJY=1101mm()=400mm4000表7中選擇有孔，無拼接焊縫w=1-d/Dn由后面人孔選擇時得d=()400mmDn=1200計算的=0.6670.667Y2+()21SmmS=S-C=26.67-0=26.6728CmmC=C+C2=0+0=00SymmS

11、y=S-C=28-0=2828SmmSi=26.67PMPaP=3.163.16其中鍋筒筒體允許的最小減弱系數等于封頭最高允許工作壓力P=3.16,最高允許壓力P=3.16,<Pa=3.04,所以凸形封頭的壓力強度合格。鍋筒筒體允許最小減弱系數為巾=0.619,所以鍋筒減弱系數巾=0.7>也產0.619,所以滿足條件減弱系數合格。管子的最高允許工作壓力P二,所以蒸汽管的最高允許工作壓力P蒸=39.312MPa>>工彳壓力P=3.04,所以蒸汽管符合工作條件。同理可得水冷壁和下降管的最大允許工作壓力均大于實際工作壓力，也符合工作條件。人孔和頭孔尺寸設計及校核：(1)、鍋爐

12、受壓元件上，橢圓人孔不得小于280X380,由資料4查得法蘭標準尺寸有(|)400,則取對應大小小400mm的圓孔為人孔；(2)、鍋爐受壓元件上，手孔短軸不得小于80mm,由資料4查得法蘭標準尺寸有小100,則取小100mm的手孔；(3)、鍋爐受壓元件上，橢圓形頭孔，尺寸不得小于220X320,由資料4查得法蘭標準尺寸有(|)350,則取小350的頭孔；(4)、開小400mm的人孔時，=2.35<0.35,人孔邊緣到封頭邊緣的距離最大可為：(1200-400)/2=450，要求最小距離為0.1S=148mm所以滿足條件；(5)、小400mm的人孔使用條件：=0.25>0.2,所以封

13、頭不能太偏，最好在正中間，避免大的彎曲應力；=0.02<0.1,不能太厚，滿足條件，避免內外溫度應力；=0.333<0.6,開孔直徑不能太大，滿足條件，保證街頭的強度；(6)、小100mm的頭孔使用條件：=0.25>0.2,所以封頭不能太偏，最好在正中間，避免大的彎曲應力；=0.02<0.1,不能太厚，滿足條件，避免內外溫度應力；=0.25<0.6,開孔直徑不能太大，滿足條件，保證街頭的強度.；(7)、凸形封頭的計算壓力2.94MPa<最高工作壓力P=3.16,即P<P,封頭強度滿足條件合格；(8)、筒體筒體允許最小減弱系數巾=0.64,封頭減弱系數巾

14、=0.667>0.64滿足條件合格；綜上所述小400mm的人孔，小100mm的頭孔均滿足使用條件。筒體的展開圖如下圖：鍋筒下降管在鍋筒6點鐘下方，給水管和水冷壁分別在通體3點和11點半方向,蒸汽管在筒體12點鐘方向。其中水冷壁管與水平夾角是30。，且向6點鐘方向偏。水冷壁管沿水平縱向均勻分布20根管。給水管沿水平縱向均勻分布4根管。水冷壁相鄰兩孔的截距t=4200/(20+1)=200mm,水冷壁t0=dp+2=51+2=401>t=200mm,所以水冷壁等直徑縱向相鄰兩孔的孔橋減弱系數按下式計算：巾=(s-dD/s=(200-51)/200=0.745。給水管相鄰兩孔的截距t=4

15、200/(4+1)=840mm,給水管t0=dp+2=75+2=75+350=425<t=840,所以無需減弱系數；同理下降管和蒸汽管的兩孔截距明顯大于t0,所以都沒有孔橋減弱系數?？v向的蒸汽管和水冷管或給水管兩類孔之間的最小截距分別為：ti=906,t2=1073.1水冷壁的toi=dp+2=(140+51)/2+350=445.5mm<t=906mm,給水管的t02=dp+2=(140+75)/2+350=457.5mm<t=1073.1mm,所以均沒有孔橋減弱系數。同理下降管和蒸汽管和水冷管的之間也沒有孔橋減弱系數。鍋筒筒體水壓試驗最高允許壓力不許超過下列規定值：Psw

16、=0.45巾sw°s其中B=1+=1.04(Ts=340MPa巾sw中焊縫的減弱系數為Wmin=3h1X巾h2由表6取巾h1=0.9,3h2=0.9所以Wmin=0.81,孔橋減弱系數巾=0.81,所以巾sw選取兩者中最小值巾sw=W=0.745,所以計算得Psw=8.725MPa>Pa=3.04MPa滿足使用條件，合格。鍋筒封頭水壓試驗最高許用壓力不許超過下列規定值：Psw=0.9巾sw(rs其中0=1+=1.04常溫下(rs=340MPa同筒體水壓試驗選取孔橋減弱系數巾=0.745,焊縫的最小減弱系數Wmin=0.81,所以巾sw選取兩者中最小值巾sw=W=0.745,計算

17、得Psw=9.2MPa>Pa=3.04MPa,滿足使用條件，合格。筒體最大加強孔徑計算的過程表格如下表:P=R+APa2.94°C由上的資料1查的數據Tbh=233233Tb°C由Tb=Tbh(Tbh>250)250bJMPa由焊接設計簡明手冊P145取20R鋼2636時T=250°去的許用壓力(TJ=101101刀Y=1bMPab=刀*bJY=1101SmmSi=26.67CmmC=C+C2+C3=0+0+3=33SymmSy=S-C=28-3=2525Dnmm給定1200Wmin=0.633由于D0=8.1,其中=0.633,所以Do=8.1=18

18、7.13mm。又由書P61的公式最大加強孔徑使用條件：DnSyW130X103,d<200mm；如果DnSy>130X103或d>200mm,則取DnSy=130X103,d=200mm,所以由以上計算可得D0=187.13<d,即取D0=187.13。蒸汽管的直徑：（|）=140+2X4=148<187.13,所以滿足條件無需加強；水冷管的直徑：小=51+2X2.5=56<187.13,所以滿足條件無需加強；給水管的直徑：（|）=75+2X3=81<187.131,所以滿足條件無需加強；下降管的直徑：小=120+2X5=130<187.13,滿足條件，無需要加強；綜上所述，所有的管均不需要加強。由書P60可知