推车式干粉灭火器设计计算书Word文档下载推荐.doc
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GB8109-2005 《推车式灭火器》
GB4066.2-2004《干粉灭火剂 第2部分:
ABC干粉灭火剂》
GB5100-1994《钢质焊接气瓶》
《机械工程手册》⑸ 机械工业出版社
《物理化学》 上海化工学院胡美等编
3、灭火器设计压力和工作压力的计算
根据GB8109-2005的规定,MFTZ/ABC35型推车式干粉灭火器使用温度范围为-20℃~+55℃,为确保在-20℃时的喷射性能,根据试验证明,当灭火器氮气压力为1.04Mpa(表压)时,低温喷射性能符合GB8109-2005的要求。
为保证-20℃时灭火器内部压力为1.04MPa(表压),+20℃时应充装氮气压力和+55℃时灭火器内部平衡压力由《物理化学》中查理定律可计算为:
式中:
P—-20℃时灭火器内部平衡压力Mpa
Ps—+20℃时灭火器内部平衡压力Mpa
Pms—+55℃时灭火器内部平衡压力Mpa
T—-20℃对应的绝对使用温度 -20+273=253K
Ts—+20℃对应的绝对使用温度 +20+273=293K
Tms—+55℃对应的绝对使用温度 +55+273=328K
则:
由计算结果和工作压力(Ps),设计压力(即最大工作压力Pms)的定义,可确定推车干粉灭火器的工作压力(按额定充装和加压的灭火器在20℃中放置18h后内部平衡压力)为1.2Mpa,设计压力即最大工作压力(按额定充装和加压的灭火器在55℃环境中放置18h后内部平衡压力)经试验证明为1.4MPa。
4、灭火器水压试验压力计算
根据GB8109-2005第6.10.1.1条款规定:
推车式灭火器的钢质焊接筒体的材料、设计、制造、检验规则和试验方法应符合GB5100的要求。
其中水压试验压力Pt为1.5倍的最大工作压力Pms或2.0MPa,取其中较大者
Pt=1.5×
Pms
Pt—水压试验压力MPa
Pms—最大工作压力MPa
则Pt=1.5×
1.4=2.1MPa
由计算结果,可确定MFTZ/ABC35型推车式干粉灭火器水压试验压力为2.1MPa。
5、灭火器筒体材料的选择
根据GB5100-1994标准中第5.1条款的规定,考虑到材料的机械性能等条件,拟选定HP295气瓶钢板,其机械性能按Q/BQB321-94-宝山钢铁(集团)公司企业标准《焊接气瓶用热轧钢板及钢带》如表1:
表1
牌号
屈服点σsMPa
抗拉强度σbMPa
伸长率δs%
HP295
≥295
≥440
≥26
6、灭火器筒体壁厚的计算
6.1计算方法及计算公式
MFTZ/ABC35型灭火器筒体上下封头采用冲压成形工艺制造,筒体采用钢板卷圆,与封头拼焊的工艺制造。
由于筒身和封头最小壁厚计算不一,所以两者分别计算,整体选定钢板厚度应满足其中较大值。
6.1.1筒体的设计壁厚(即最小壁厚)计算,按GB5100-94标准中第5.5.1条款规定的公式计算:
S1—筒体设计壁厚mm
Ph—筒体水压试验压力MPa
Di—筒体内径mm
σs—屈服应力或常温下材料屈服点MPa
φ—焊缝系数φ=0.9
6.1.2封头设计壁厚计算,按GB5100-94标准中第5.5.2条款规定的公式计算:
S2—封头设计壁厚mm
K—封头形状系数K,对于标准椭圆封头(Hi=0.25Di),K=1
6.1.3整体瓶体设计壁厚计算按GB5100-94标准中第5.5.3条款规定应符合。
a当钢瓶内直径Di<250mm时,不小于2mm。
b当钢瓶内直径Di≥250mm时,不小于按下式计算的厚度
S—瓶体设计壁厚mm
D0—钢瓶外直径mm
6.1.4钢瓶筒体和封头的名义壁厚按GB5100-94标准中第5.5.4条款规定应相等,确定瓶体的名义厚度时,应考虑腐蚀量、钢板厚度负偏差和工艺减薄量。
6.2计算
6.2.1MFTZ/ABC35型灭火器筒体设计壁厚(即最小壁厚)计算
其中:
Ph=2.1MPa
Di=314mm
σs=295MPa
φ=0.9局部射线探伤纵焊缝系数
则:
MFTZ/ABC35型灭火器筒体设计壁厚为1.62mm。
6.2.2MFTZ/ABC35型灭火器封头设计壁厚(即最小壁厚)计算
K=1
MFTZ/ABC35型灭火器封头设计壁厚为1.46mm。
6.2.3MFTZ/ABC35型灭火器瓶体设计壁厚(即最小壁厚)计算
D0=320mm
∴MFTZ/ABC35型灭火器瓶体设计壁厚应为2.28mm。
6.3MFTZ/ABC35型灭火器瓶体名义壁厚的确定
6.3.1根据GB5100-94第5.5.4条款规定,瓶体的名义壁厚确定时,应考虑腐蚀量、钢板厚度负偏差和工艺减薄量。
6.3.2钢板负偏差按GB708-65《轧制薄钢板厚度的允许偏差表》中查得有关厚度的允许偏差列于表2
表2(mm)
钢
板
厚
度
mm
允
许
偏
差
精
级
别
2.5
2.8~3
3.2~3.5
A高精度
±
0.15
0.16
0.18
B较高精度
0.17
0.20
设计选用B较高精度
6.3.3工艺减薄量 由于封头采用拉伸成型,考虑拉伸工艺减薄量≤5%可取0.05mm。
6.3.4钢瓶名义壁厚确定为表3
表3(mm)
参
数
型
号
筒体设计壁厚S1
封头设计壁厚S2
瓶体设计壁厚S
工艺减薄量
钢板负偏差
瓶体名义壁厚
MFTZ/ABC35型
1.62
1.46
2.28
0.05
>2.51选定为3mm
根据计算值,考虑到钢板厚度负偏差,腐蚀量及封头拉伸的工艺减薄量,以及便于采购管理等因素,从而确定MFTZ/ABC35型瓶体的筒身和封头选用HP295气瓶钢板(普通轧制精度),厚度选定为3.0mm,允许钢板偏差±
0.18mm。
7、灭火器筒体爆破压力的计算
7.1计算方法及计算公式
推车式干粉筒体爆破压力计算按GB5100-94第5.2.3.6条款的规定:
钢瓶爆破试验结果应符合下列规定:
a在试验压力Ph下,钢瓶的容积残余变形率不大于10%;
b爆破压力实测值Pb,不小于按下式计算的结果:
Pb—钢瓶实测爆破压力MPa
σb—标准规定的抗拉强度MPa
D0—钢瓶外直径mm
Sb—瓶体实测最小壁厚mm,此时拟Sb=S代入
c钢瓶破裂时的容积变形率(钢瓶容积增加量与试验前瓶体实际容积比)不小于下表的规定:
瓶体长度与公称直径比L/D
σbMPa
≤360
>360~490
>490
容积变形率%
>1
20
15
12
≤1
14
8
d钢瓶破裂不产生碎片,爆破口不发生在封头上(只有一条环焊缝,L≤2D0的钢瓶除外),纵焊缝及其熔合线上,环焊缝上(垂直于环焊缝除外)。
e钢瓶的爆破口为塑性断口,即断口上有明显的剪切唇,但没有明显的金属缺陷。
7.2计算
7.2.1MFTZ/ABC35型推车式干粉灭火器筒体在水压试验压力2.1MPa下,钢瓶的容积残余变形率不大于10%。
7.2.2MFTZ/ABC35型灭火器筒体爆破压力的实测值Pb计算
Sb=2.28mm
σb=440MPa
D0=320mm
∴MFTZ/ABC35型灭火器爆破压力实测值应大于等于6.3MPa。
7.2.3MFTZ/ABC35型灭火器筒体破裂时的容积变形率计算
MFTZ/ABC型推车干粉灭火器筒体长度与公称直径比L/D≥1,σb=440MPa,则:
MFTZ/ABC35型灭火器筒体破裂时的容积变形率不小于15%。
8、灭火器筒体容积的计算
8.1MFTZ/ABC型灭火器筒体的理论容积的计算
由GB4066.2-2004标准中规定ABC干粉灭火剂的松密度≥0.80g/ml,厂方公布值±
0.1,我公司设计选定的ABC干粉灭火剂的充装系数为0.85g/ml
灭火器筒体理论容积的计算公式
W—表示标准规定的充装量kg
f—ABC干粉灭火剂的松密度,f=0.85g/ml
MFTZ/ABC35型灭火器筒体理论容积为
∴MFTZ/ABC35型灭火器筒体理论容积为41.18±
0.83L。
8.2MFTZ/ABC35型灭火器筒体实际容积的计算
8.2.1初定筒体几何形状及尺寸如图示:
V1V2V3
h1h2h3
h
MFTZ/ABC35型灭火器筒体实际参数选定为
规
格
MFTZ/ABC35
Di
314
h
625
h1=h3
72.5
h2
480
8.2.2MFTZ/ABC35型灭火器筒体实际容积计算公式
V实=V1+V2+V3
V1=V3—椭圆形封头容积L
V2—圆柱形筒体容积L
Di—筒体内直径mm
h2—圆柱形筒身高度mm
h1—封头内凸面高度mm,按GB5100-94第5.4.3条款规定h1≥0.2Di的要求,即:
MFTZ/ABC35型灭火器筒体h1≥0.2Di=0.2×
314=62.8mm取h1=72.5mm
8.2.3MFTZ/ABC35型灭火器筒体实际容积计算
V实=V1+V2+V3=2V1+V2
V实=2V1+V2=2×
3.74+37.17=44.65L
即MFTZ/ABC35型灭火器筒体实际容积为44.65L。
9、筒体与器头连接螺纹强度计算
9.1计算方法和公式
筒体与器头连接的螺纹为M52×
1.5(见图示、),该螺纹的连接由
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