袋式除尘器的结构计算实例

1.箱体壁板计算实例

（1）壁板四周周边条件 上、下两边为冷弯方钢，用间断焊与壁板焊牢。左右两边为扁钢加劲，亦用间断焊与壁板焊接，计算假定板为两端固定及两端简支。

（2）已知设计参数 壁板尺寸为700mm×800mm；固定边l_Y长700mm；简支边l_X长800mm。材质有Q235A或B；

滤袋箱体内压为5000Pa；5000Pa≈500kg/m²=0.05kg/cm²；壁板厚t=0.45cm；泊松比μ=0.3（钢板）。

板刚度：

（3）求板应力 利用表4-18，应力分析如图4-30所示，

查表中各系数为[插入法]

图4-30 应力分析图

所以

（4）强度验算

（5）变形验算

（6）如果箱体内压增加到7000Pa，其余条件不变同上例

则B_c仍为17524

（7）箱内压力不变仍为5000Pa，但壁板考虑腐蚀1mm

（8）箱内压力增至7000Pa，再考虑1mm腐蚀

则

（9）壁板计算讨论 如果认可表4-17、表4-18、表4-19中的计算表格是接近实际，可以在工程中使用的。那么壁板的设计厚度就由以下几个条件决定：

1）板四周的支承条件，实际上是由周边结构的加劲是否足够强劲而定。

2）箱内的工作压力，取决于风机的工作曲线，由工艺提供。

3）板周边的加劲间距可大可小，可疏可密，对选择壁板厚度影响很大。

4）是否考虑使用若干年后会有腐蚀，考虑腐蚀是0.5mm，还是1.0mm。实际上是根据当地的气候条件确定使用寿命问题。

由于以上计算可供参考，总之内压为5000Pa的除尘设备一般取壁板不小于0.45mm为宜，除考虑以上因素外，据了解，0.5mm左右的板材生产轧制一般都是负公差，另外滤室箱体还会有变号应力产生，虽然频率不高，但日久也会有疲劳现象。

2.灰斗计算实例

现举一工程实例展示计算内容：

钢制灰斗，材质为Q235，上口尺寸为5.46m×4.17m，上口用36号槽钢围成，总高5660mm；（见图4-31）。

图4-31 灰斗外形尺寸及四周加劲简图

下口接卸灰阀，下口法兰尺寸为300mm×300mm，设计假定壁厚为t=8mm；要求验算壁厚及加劲截面是否满足强度及变形的允许值。

灰斗设计参考数：

灰容量：ω=1.0t/m³灰自然休止角：=40°

每个灰斗下口的挂重（插板阀、卸灰阀…）：0.5t

设壁板厚：t=8四周加劲：L100×63×6

灰斗自重：8.4t/个

所以sinα₁=0.889 cosα₁=0.458 sinα₂=0.93 cosα₂=0.367

（1）灰斗内灰重 灰斗体积按长方棱台体计算：

式中 V₁——灰斗锥体体积：

V₂——灰斗顶直段体积。

灰斗满灰总重W=51.1×1t=51t

(2)斜壁上法向压力p_N的计算

贮料侧压力系数：

贮料对斜壁的法向压力系数：

作用在窄面上的比宽面上的大：

作用窄面p_N=K₂ωh=0.381×1×h 作用宽面p_N'=K'₂ωh=0.322h

作用于灰斗壁板上的法向应力如图4-32所不。

图4-32 灰斗计算图

(3)斜壁上的斜拉力(见图4-33)

灰斗自重为8.4t，化到每m³灰斗容积的自重为

在灰斗斜壁顶部总重

宽面

窄面

在灰斗底部阴影部分

宽面

窄面

（4）截面验算

1）壁板A计算 设壁厚t=8

①假定灰斗处于事故状态，灰斗满灰，验算灰斗上部跨度最大的一块壁板，见灰斗外形尺寸图4-34中窄面阴影部分。其尺寸为，上下一般用槽钢或大角钢加劲可视为嵌固，左右一般用小角钢或扁钢劲，可视为简支。

图4-33 灰斗斜拉力图

图4-34 灰斗壁板A验算

利用平板计算表中系数（见表4-18）。

板上法向均布荷载：

查表得：挠度(https://www.xing528.com)

支座上弯矩最大：

M_max=-0.1066×0.728×0.8²t·m=0.05t·m

板中拉力用窄面：

所以

②壁板B验算（图4-35）灰斗下部法向应力较大的板，见灰斗外形图中宽面阴影部分。将梯形板面化成长方形计算，因四周加劲较弱，假定周边简支，偏于安全。

查表4-17得：

系数：f=0.00547 M_X=0.0506 M_Y=0.0348

最大弯矩

壁板中在此处的斜拉力计算（见图4-36）

图4-35 壁板B验算

图4-36 灰斗斜拉力

计算截面下的灰斗体积：

计算截面以上的灰重：

现计算宽面壁板，斜拉力用N_ma=2.02t/m=20.2kg/cm

板：

2）加劲肋计算（见图4-37）：计算最长的一根肋即宽面第一根L=4540mm，斜壁上的法向力P_N=0.422t/m²。

加强肋承担的水平压力：

水平压力引起的水平拉力：

按水平加劲及斜壁板组成的闭合框架验算加劲构件：

支座：

跨中：

选用加劲肋L100×63×6（见图4-38）查表4-28得：A=9.59cm²

图4-37 加强筋

图4-38 加劲肋图

所以加劲肋的断面面积：

A=（9.59+30×0.8×0.8）cm²=28.8cm²加劲肋应力：按柱弯构件验算：

有的工程中大灰斗采用槽钢[12.6做灰斗外环加劲，其断面特性与角钢对比如下：

由上表可知[12.6无论A、I_X、I_Y、W_X、W_Y、I_Y均大于＜100×63×6，可不用计算足够安全。

由于加劲肋是作为两端嵌固的构件来计算，其挠度必然较小，计算从略。

从以上灰斗计算例题中可以看出，只要将纵横加肋布置适当，采用6～8mm厚的壁板可以满足使用要求。在验算中强度及变形尚有较大富裕，考虑到在使用一段时间后会有磨损及腐蚀问题存在，一般不宜减小壁厚。

表4-28 灰斗环加筋截面 表 （t=6mm）

（续） （t=8mm）

计算板件的焊接拼接连接设计：

1）已知设计条件：被连接板件的截面积尺寸为200mm×14mm，承受轴心力N=520kN（静力荷载），板件及其拼接连接板均为Q235钢，焊条为E43××型焊条，采用角焊缝手工焊接，板件尺寸及其连接形式如图4-39所示。

图4-39 板件的焊接拼接连接图示

a）两面侧焊 b）三面围焊

2）拼接连接计算

①拼接连接板的截面积选择：根据拼接连接板与被连接板件的等强度条件和焊接构造要求，拼接连接板的宽度采用170mm。由此得到拼接连接板的厚度为

每块拼接连接板的截面积采用170mm×10mm。

②连接焊缝计算和拼接连接板长度的确定

a.当采用图4-39a所示的两面侧焊连接时。设连接角焊缝的焊脚尺寸h_f=8mm，则拼接连接一侧的侧面角焊缝实际长度：

按被连接两板件间留出间隙1cm，则拼接连接板长度为：

l=2l_wa+1=（2×17+1）cm=35cm（图4-39a）

b.当采用图4-39b所示的三面围焊连接时。设连接角焊缝的焊脚尺寸h_f=6mm，则正面角焊缝所承担的力：

侧面角焊缝的长度：

按被连接两板件留出间隙1cm，则拼接连接板的长度：

l=2l_wa2+1=（2×10+1）cm=21cm