ACF自清洗过滤器设计计算书 b

设计计算书产品/项目名称：ACF全自动自清洗过滤器编制人/日期：2002-5-13审核人/日期：2002-6-3批准人/日期：2002-6-3仑基环保1. 滤芯截面尺寸的确定为了不增加水流水阻，滤芯过水截面积应等于管子的截面 积，即滤芯的直径应等于公称通径(D DN )。

如右图所示阴影部分的面积为管子公称通径的截面积。

8寸管的公称通径为 200mm ，滤芯的直径为200mm 8吋过滤机公称通径的截面积24221014.342004mm D A DNDN ⨯=⨯==ππ2. 滤芯长度的确定2.1. 根据HG/T21637-1991《化工管路过滤器》：积范围内取值，本项目取1.6 DN DN A K L D 6.1=⨯⨯⨯π 式中：K--------方孔筛网的开孔率为10%∴80010.020014.31014.36.16.14≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=K D A L DN DN π经画图，调整比例，L 取700mm 。

则mm LA D DNDN22870010.014.31014.36.1πK 6.14≈⨯⨯⨯⨯=='滤芯直径圆整取230mm 。

3. 主管的确定3．1主管内径的确定：参考中国建筑标准设计研究所的标准图集《除污器》，刷式全自动过滤机主管与进出参考《压力容器与化工设备使用手册》上册，第2章：压力容器壳体与封头⎣⎦φσ2iPD S =（2-1-6）式中：－－计算厚度S ，mmD i ――圆筒的内直径，mmP ――设计压力，MPa ；设计压力取最大级别工作压力P=1.6 MPa φ――焊缝系数，取φ=0.85[σ]――材料的许用应力，主管材料采用Q235-A ，[σ]=nsσn ――安全系数，取n=1.5出入水管：4.285.06.123522006.108≈⨯⨯⨯=S mm主管： 21.485.023523506.1'08≈⨯⨯⨯=S mm3．3主管堵板厚度的确定参考《压力容器与化工设备使用手册》上册，第2章：压力容器壳体与封头 []ϕβλϕσδ17035.0cCt cCp p D p K D ⋅⋅=⋅= 2-6-5令λ=35.0K， []βσ=t170p δ―――堵板的计算厚度查表得12.1=λ，查表2-6-4得23.1=β由于全自动过滤机的设计压力为1.6 MPa ，主管堵板近似为环形，所以C D 为环形内外环的半径之差，8寸C D 等于75mm 。

44.685.01706.135.07523.112.1≈⨯⨯⨯⨯⨯=p δmm壁厚需要考虑的因素：计算壁厚、材料的自偏差、腐蚀裕度和磨损裕度，它取决于工作压力、直径、自偏差标准、防腐措施、生产工艺、使用寿命等：S S =S+C=S+C 1 +C 2 （2-1-1） 式中：S S ――设计壁厚（mm ） C ――壁厚附加值（mm ）C 1――负偏差附加值，取C 1=0.5C 2――腐蚀裕度，取C 2=2S ――管道强度的计算壁厚进出水管：S S08=1.6+0.5 +2=4.1mm主管：S S08＇=2.8+0.5 +2=5.3mm 主管堵板： 94.825.044.6=++=p δmm4. 刷子的确定由于结构原因，3寸刷毛直接种在驱动轴上，其余规格由框架和轴组成。

经询问刷子厂，他们做的钢刷钢丝长20~30mm, 钢丝要比被刷桶体单边大2~3mm,材料为1Cr18Ni9Ti ，钢丝直径有两种规格0.1mm 、0.15mm 。

因此，过滤机不锈钢刷子的钢丝长取32mm ，钢丝直径取0.15mm ，栽种钢丝的板厚等于30mm 。

考虑结构尺寸，框架的长度比滤芯长度少34mm(12吋、14吋少35mm)，框架的宽度比滤芯直径少80mm5. 电机功率的确定参考《压力容器与化工设备使用手册》下册，第2章：搅拌设备功率的计算。

KW P P P P P tn m s M η+++=（3-3-1）P s -------------克服水阻损耗的功率，KW P m ------------轴封处的摩擦损耗功率 , KWP n -------------刷子与滤网之间的摩擦损耗功率, KW P t -------------轴与花篮之间的摩擦损耗功率, KW η--------------传动效率，0.7 5.1 克服水阻损耗的功率的计算53j O s D n kP P ρ= KW （3-2-1）ρ---------- 液体密度，Kg/m 3k---------- 功率准数校正总系数 P O -------- 功率准数n---------- 刷子转速，本项目选取15 r/min ，则n=0.25r/s D j -------- 刷子直径，m5.1.1 功率准数和功率准数校正总系数功率准数P O 与液体的雷诺系数（Re ）及框架的尺寸有关。

μρn D R j e 2=D j -------- 刷子直径，mn ---------- 刷子转速, 0.25 r/s ρ ---------- 水的密度, 103kg/m 3-3转动轴受力简图根据公式μρn D R j e 2=计算参考《压力容器与化工设备使用手册》下册，查表：锚式和框式搅拌器功率准数（p255） a h k k k ⋅=k h ---------- 高度系数，11.086.0+=j h D h k k a ---------- 形状系数，11.089.0+=ja D h k5.1.2 功率5.2 轴封处的摩擦损耗功率（采用填料密封）KW n h d P m 9201067.6-⨯⋅⋅= （3-3-2） h--------- 填料密封圈总高度， n ---------- 刷子转速, 15 r/min0d --------- 轴径，mm 。

参考《框架式搅拌器》，填料数量为3~寸6圈，8～14寸7圈，16-24寸为8圈，考虑填料5.3 刷子与滤网之间的摩擦损耗功率如右图所示，刷子放入滤芯时，不锈钢刷毛的变形看成一端固定，一端自由弹性变形；放入滤芯后，滤芯对刷毛继续保持大小相等、而方向与刷毛垂直的力保持弹性变形，近似看成细长杆失稳。

根据欧拉公式()221l EIP j μπ= 64d 4π=I ∴ ()()24322164l Ed l EI P j μπμπ== P 1j ---------临界压力，NE----------弹性模量，210×109 N/m 2 d----------单根不锈钢刷毛直径，0.15mm μ---------长度系数，2 l----------长度，25mm()N l E d P j 02.0)10252(641021010156423920432431=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--πμπ单与刷子厂咨询，用0.15mm 的钢丝制成的钢刷，一米长的钢刷大概有1.07x105根刷毛。

M nP n ⨯⨯=602π 11r fP M j ⋅= f----------摩擦系数，0.2r 1---------- 刷子的旋转半径， m100060211⨯⨯=r nfP P j n π5.4 轴与花篮之间的摩擦损耗功率以8寸为例，初算刷子的重量:约9KgM nP t ⨯⨯=602π 2r fG M ⋅= f----------摩擦系数，0.2r 2---------- 转动轴的旋转半径，0.02m KW P t 41068.010006002.092.0152-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=π轴与花篮之间的摩擦损耗功率非常小，忽略不计。

5.5 电机功率的确定ηηtn m s tn m s M P P P P P P P P ++=+++=08查样本并参考同类型自动过滤机的电机功率：6. 轴的校核：6.1. 按扭转变形校核（参考《机械设计手册》第二卷）按扭转强度计算：3][2.17τTd =d--------轴的直径，mmT--------轴所传递的扭距，N·m[τ] -----材料的许用剪应力，N·mm 2，[]25.261642016τ===b σ 635/16=39.69 查样本：[]γγ≤=4maxmax 7350dT ［γ］-------轴的许用扭转角，0 /m 。

对于本项目为单跨轴：［γ］=10 /m ； T max -------轴传递的最大扭矩，按样本γmax <［γ］=10 /m 所以选用正确。

6.2. 按强度条件校核[]τm a x m a x ≤=nn W M τ 163D W n π=[τ] -----------------材料的许用剪应力，MPa ，[]25.261642016τ===b σ W n --------------------抗扭截面模量3maxmax 16D M τn π=τmax <[τ] ∴满足要求7. 键的计算按照样本，键宽Dk p T l ][2≥k =2h(参考机械设计手册)l ------键的工作长度][p ----键连接的许用比压，查表5－3－17：][p ＝50MPaD-------电机驱动轴直径,mm h--------键的高度，mm T--------电机输出转距，N·mm L ------键的全长 b ------键的宽度8. 键的校核按剪切强度条件计算[]ττ≤⨯=DblT2 b------------------键的宽度l ------------------键的工作长度，mm ； D-----------------电机驱动轴直径，mm ； T------------------电机输出转距，N·mm所以满足要求。

9. 框架强度的校核I-I 断面 1）弯矩M 1 nPM ⨯=15921 （3-3-32） []M P aW M σ10σ1311≤⨯= （3-3-28） P-------------电机功率，KW ； n-------------转速，18 r/min ；W 1-----------抗弯断面模数，1.186×103 mm 3； [σ]------材料的弯曲许用应力， [σ]=σb /n b (3-3-9)查表3-3-2，取n b =3.5；查材料表，σb =520 MPa ∴[σ]=520/3.5=150 Mpa所以满足条件10. 处理水量计算：AV Q =Q-------处理水量，m 3/hA-------进出水管的面积，m 2V-------进出水管的流速，流速按常规取1~2.7 m/sV D AV Q 42π==11. 系统水流流经本产品时产生的压降gv h 22ξ=h ------局部水头损失 ξ-----局部阻力系数，v-----流速, 1～2.7m/s ，经济流速2.3 m/s 按除污器的局部水头损失计算：ξ一般为4～6，这里取6计算gv h 262⨯=∴ξ值参考《给水排水设计手册》第1册〈常用资料〉表15-122222gAQg v h ξξ＝= 设22gAk ξ=，则2222kQ gAQ h =ξ＝，对等式两边同时取lg 可得：Q h lg 2lgk lg ＋＝总成线性关系与总Q h lg lg ∴。