强度计算例题
计算题:
1. 一台无过热器的水管蒸汽锅炉,额定蒸汽压力为1.6MPa ,上锅筒受不超过900℃的烟气加热,锅筒材质为20g ,请计算:
1)上锅筒计算压力。
2)上锅筒许用应力。
解:
1. 确定计算压力
按式子 P =P g +△P a 确定锅筒的计算压力 工作压力P g =P e +△P z +△P s z
锅炉出口安全阀较低始启压力与锅筒额定压力的差值
△P a =1. 6*(1. 04-1)=0. 064M P a
锅炉额定压力
Pe=1.6MPa
锅炉最大流量时锅筒至锅炉出口之间的压力降
△P z =0
锅炉所受液柱静压力
△P s z =0
故 P =1. 6+0+0+0. 064=1. 664
b . 确定许用应力
由水蒸气表查得P =1. 764M P a (绝对压力)下水的饱和温度 t b =206℃
由表3,锅筒置于炉膛内受不超过900℃的烟气加热热锅筒筒体的计算壁温 t bj = t b +50=206+50=256℃
由表1,查得20g 钢板在296 ℃的基本许用应力
[σ]j =124M P a
由表1,查得有焊接管孔,且烟温超过600 ℃得修正系数η=0. 9
则锅筒的许用应力[σ]=η[σ]j =0. 9*124=111. 6M P a
4. 某厂一台SHL4-1.25-A Ⅱ型水管蒸汽锅炉,在额定蒸汽压力下运行。数年后,上锅筒进水管附近(非管孔区)氧腐蚀逐渐发展。腐蚀集中在1000*500范围之内,本次检验时测定,腐蚀部位实测厚度为7.6mm 。请问该锅筒筒体能否满足强度要求?
已知数据如下:
上锅筒筒体内径900mm ,取用壁厚12mm ,许用应力138.6Mpa ,焊缝减弱系数1.0,纵向孔桥减弱系数0.45,横向孔桥减弱系数0.4。考
虑腐蚀减薄的附加壁厚取0.5mm 。
5. 某化工厂SHL20-1.3/300- A Ⅱ锅炉,已经投入运行五年。已知该锅炉上锅筒至过热器出口间的压力降为额定工作压力的10%,上锅筒由20g 钢板焊制,内直径Dn=1200mm,壁厚S=16mm,置于烟道内不绝热。对流管束为胀接。锅筒筒体由于严重腐蚀,检验时测得原设计ψ=0.57处的实际壁厚S=13mm,在ψ=0.64处的实际壁厚S=11mm。工厂化工生产工艺要求锅炉送处的蒸汽压力不得低于1.0Mpa ,请验算该锅炉能否安全运行到下一个检验周期.
解:
1. 确定计算压力
按式子 P =P g +△P a 确定锅筒的计算压力 工作压力P g =P e +△P z +△P s z
锅炉出口安全阀较低始启压力与锅筒额定压力的差值
△P a =1. 3*(1. 04-1)=0. 052M P a
锅炉额定压力
Pe=1.3MPa
锅炉最大流量时锅筒至锅炉出口之间的压力降
△P z =0. 13 MPa
锅炉所受液柱静压力
△P s z =0
故 P =1. 3+0+0. 13+0. 052=1. 482 MPa
b . 确定许用应力
由水蒸气表查得P =1. 482M P a (绝对压力)下水的饱和温度 t b =200℃
由表3
锅筒置于炉膛内受不超过900℃的烟气加热锅筒筒体的计算壁温 t bj = t b +50=200+50=250℃
由表1,查得20g 钢板在250 ℃的基本许用应力
[σ]j =124M P a
由表1,查得有焊接管孔,且烟温超过600 ℃得修正系数η=0. 9 则锅筒的许用应力[σ]=η[σ]j =0. 9*124=111. 6M p a
锅筒内径Dn=1200mm
最小减弱系数φmin=0.57
理论计算壁厚Sl= PDn/(2φmin[σ]-P)=14.14mm>13mm 锅炉在额定工作压力不能安全运行到下一个检验周期。