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止回阀设计计算说明止回阀（Check Valve）是一种用于控制流体单向流动的阀门，通常用于防止液体或气体倒流或逆流。
止回阀广泛应用于工业、建筑和民用领域，如化工、石油、水处理、给排水等行业。
本文将详细介绍止回阀的设计计算过程。
止回阀的设计计算主要包括以下几个方面：1.选型计算：选型计算是指确定所需止回阀的型号和规格。
在进行选型计算时，需要考虑以下几个因素：-流体介质：根据流体介质的性质（如压力、温度、粘度等），选择适用的材质和密封形式。
-流量要求：根据流量要求，选取合适的阀门口径。
-使用压力：根据流体的使用压力，选择适当的阀门压力等级。
-安装和操作条件：根据具体的安装和操作条件，选择适合的阀门结构和类型。
2.流量计算：流量计算是指根据需要流经止回阀的流体介质的参数，计算出流体的流量大小。
流量计算通常涉及以下几个方面：-流速计算：根据流量和管道尺寸，计算出流体的流速。
-压降计算：根据流体的黏度、流速和管道长度，计算出流体通过阀门时的压降。
-温度变化计算：根据流体的温度和热传导系数，计算出流体通过阀门时的温度变化。
-流体状态：根据流体的性质，判断流体是单相流还是多相流。
3.强度计算：强度计算是指根据流体介质的压力和温度，计算出止回阀的强度要求。
强度计算通常涉及以下几个方面：-当前工况计算：根据压力和温度，计算出止回阀在当前工况下的强度要求。
-流体冲击计算：对于易产生流体冲击的工况，需要计算出止回阀在流体冲击的情况下的强度要求。
-紧急关闭计算：根据紧急关闭时止回阀所承受的压力和温度变化，计算出强度要求。
4.密封计算：密封计算是指计算出止回阀的密封性能要求。
密封计算通常涉及以下几个方面：-密封面积计算：根据止回阀的尺寸和压力，计算出密封面的面积。
-密封面压力计算：根据流体的压力和流速，计算出密封面的压力。
-密封材料的选择：根据流体的性质和工作条件，选择适用的密封材料。
设计计算完成后，还需要进行以下工作：-绘制设计图纸：根据设计计算结果，绘制出止回阀的设计图纸。
截止阀设计计算书(J41H-64C-DN200)
编制:刘斌文
审核:王学敏
上海上冶阀门制造有限公司
目录
一、壳体最小壁厚验算 (1)
二、密封面上总作用力及比压 (1)
三、中法兰螺栓强度验算 (3)
四、阀体中法兰强度验算 (6)
五、阀杆强度验算 (1)
六、阀瓣强度验算 (1)
参考文献
2
v1.0 可编辑可修改
式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa ）
查表[б] =[б]t =137MPa Aa= 137=
（3）设计时给定的螺栓总截面积 Ab= nd min 2 = ×12×272= （4）比较：需要的螺栓总截面积Am=max （Aa ，Ap ） =5959 mm 2显然 Ab>Am 故：螺栓强度校核合格 四、中法兰厚度验算 t e ’= []22
11.35n Wbx
a bn
σ-
式中：t e ’—计算的法兰厚度（mm ） X —螺栓中心到法兰根部的距离（mm ） X=25(设计给定) [б1 ]—材料径向许用弯曲应力（MPa ）
[б1 ]=61MPa(查表3-3) a n —垫片压紧力作用中心长轴半径（mm ） a n=125mm(设计给定) b n —垫片压紧力作用中心短轴半径（mm ） b n=125mm(设计给定) Wb —螺栓综合力 据前页计算得出为816400N t e ’= 22
1.358164002561125125⨯⨯+ =
设计说明与计算过程
Aa=
Ab=
Am=5959 mm 2
t e ’ = t e =45mmn
结果
6。
旋启式止回阀计算根据阀门设计手册“止回阀设计计算项目”，止回阀一般进行下述内容的计算： 1. 密封面上的总作用力及比压 2. 阀瓣强度 3. 阀体和阀盖的厚度 4. 中法兰，连接螺栓及强度5. 销轴受力分析：在介质回流时销轴的受力是“阀瓣组件的离心力和介质冲击阀瓣时的切向分力之和”，因此力很小故不做特别计算。
1.1:密封比压的计算q=MM MN MZb b D Q )(+πMPa 250≤MZ Q =MJ Q MJ Q =4)(2M MN b D +πPq MF =Mb P 101035+式中:MZ Q ———密封面上的总作用力(N)MJ Q ———密封面上的介质作用力(N)MN D ———密封面内径（mm ） M b ———密封面宽度（mm ）P ———设计压力（MPa ）q MF ——密封面的必须比压（MPa ）1.2:阀瓣厚度的计算S B(1)平板阀瓣：S 'B=D ][W MPKP σS B =S 'B +C D MP = M MN b D +D MP ——密封面的平均直径（mm ） K ——结构特征系数 0.3][W σ——材料的许用弯曲应力（Mpa ）C ——附加余量 根据S 'B 的值查阀门设计手册P358的表4-14（mm ） （2）蝶形阀瓣：S 'B =1.7][2W RPσ S B =S 'B +CR ——蝶形阀瓣的球面半径（mm ）1.3:阀盖厚度的计算（参考阀门设计手册P392 P367和P368） (1)平板阀盖： （1）预紧状态下：150LB 和300LB b 0 =N/2600LB以上RTJ 环 b 0 =N/8当b 0mm 4.6≤时， b=b 0 D G =D 当b 0mm 4.6>时， b=2.530b D G =D+N-2bW a =3.14 D G by 'Pδ=D ][78.13σG Ga GD S W N ——垫片宽度（mm ） b ——垫片有效密封宽度（mm ） b 0——垫片基本密封宽度（mm ）D G ——垫片压紧力作用中心圆直径（mm ） y ——垫片比压（Mpa ）S G ——螺孔中心圆到垫片压紧力作用中心圆的距离（mm ）σ[]——阀盖材料的许用应力（Mpa ）W a ——预紧状态下需要的最小垫片压紧力（N ）'Pδ——预紧状态下平板阀盖的厚度（mm ）（2）操作状态下：W P =6.28 D G bmP"Pδ=D C PPD S W G G P G ++][)78.13.0(3σ m ——垫片系数P ——设计压力（Mpa ）C ——腐蚀余量（mm ）（查阀门设计手册P358表4-14）"Pδ——操作状态下平板阀盖的厚度（mm ） P δ——平板阀盖的厚度，取预紧和操作状态下阀盖厚度的最大值(mm)(阀盖的厚度要大于等于阀体中法兰的厚度) （2）蝶形阀盖：（1）垫片宽度的校核：N min =N yD A G b b <28.6][σb A =n 'b A （2）螺栓载荷的计算：预紧状态下螺栓载荷：W 'aa = W a操作状态下螺栓载荷：W 'P = W P +0.785D P G 2（3）螺栓面积的计算：预紧状态下螺栓面积：A ]['σa a W =操作状态下螺栓面积：A ]['σp p W =取预紧与操作状态下螺栓面积的最大值：A b P a m A A A MAX ≤=),( （4）螺栓面积的计算：预紧状态下螺栓设计载荷：W 1=][2σbm A A + 操作状态下螺栓设计载荷：W 2= W 'P （5）法兰力矩的计算： 法兰预紧力矩：M G a S W 1=法兰操作力矩：M G G T T D D P S F S F S F ++= D F =0.785D2iPT F P D P D i G 22785.0785.0-=预紧状态下： 1W F G = 操作状态下： bmP D F G G 28.6=15.0δ+=S S D21GT S S S ++=δ` 2Gb G D D S -=取法兰预紧和操作力矩的最大值： ),(0P a M M MAX M = （6）法兰应力的计算： 轴向应力的计算：][5.1210σλδσ≤=iH D fM 环向应力的计算：R if T Z D YM σδσ-=2][σ≤径向应力的计算：i ff R D e 2133.1λδδσ+=][σ≤合成应力的计算：)2,2('RH T H MAX σσσσσ++=][σ≤。
止回阀设计计算说明书(6”H44H-300Lb)编制:审核:二○○二年三月十八日目录一、壳体最小壁厚验算 (1)二、中法兰螺栓强度校核 (1)三、中法兰强度校核……………………………………………………….. .. 3四、阀盖强度校核 (6)五、阀瓣厚度验算 (7)参考文献1一、壳体最小壁厚验算 1、设计给定S B =16mm （参照API600选取） 2、按第四强度理论验算 S B ’= +C(见设P359) 式中：S B ’—考虑腐蚀裕量后阀体壁厚(mm) P —设计压力（MPa ），取公称压力PN P=5.0 MPa D N —阀体中腔最大内径(mm)D N =190(设计给定) [бL ]t —425℃阀体材料的许用拉应力（MPa ） 查表知 [бL ]t= 49.98MPa C —考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素 而附加的裕量（mm ）S B ’= +C因S B ’-C=8.64,参照表4-14, C 取4mmS B ’=8.64+4=12.64mm 显然S B > S B ’，故阀体最小壁厚满足要求 二、中法兰螺栓强度校核 1、 设计时给定： 螺栓数量n=12螺栓名义直径d B =M20 2、栓载荷计算 （1）操作状态下螺栓载荷(N) Wp=F+Fp （见设P368） 式中 Wp —在操作状态下螺栓所受载荷（N ） 设计说明与计算过程 结果S B =16mmS B ’=12.64mm5×190 2.3×49.98-52F —流体静压总轴向力（N ）F=0.785D G 2P 其中 D G 为垫片压紧力作用中心圆直径(mm) D G =196+12=208mm （设计给定） F=0.785×2082×5=169811.2N Fp —操作状态下需要的最小垫片压紧力（N ） Fp=2πbD G mP其中 b=bo （垫片基本密封宽度mm ） b=bo=6mm(设计给定) m 为垫片系数, m=3.0(查表) Fp=2×3.14×6×208×3×5 =117561.6NWp=169811.2+117561.6 =287372.8N （2）预紧状态下螺栓所受载荷Wa （N ） Wa=πbD G Y 式中：Y —垫片比压（MPa ） Y=69MPa(查表) Wa=π×6×208×69=270391.6N 3、螺栓面积计算 （1）操作状态下需要的最小螺栓截面积(mm 2) Ap =Wp/[б]t式中：[б]t —425℃下螺栓材料的许用应力（MPa ） [б]t =137.73（MPa ）(查表) Ap= =2086.5 mm 2（2）预紧状态下需要的最小螺栓截面积（mm 2） Aa=设计说明与计算过程 结果F=169811.2NFp=117561.6NWp=287372.8NWa=270391.6NAp=2086.5 mm 23式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa ） 查表[б] =[б]t =137.73MPaAa= =1963.2mm 2（3）设计时给定的螺栓总截面积 Ab= nd min 2 = ×12×（20-2.5）2=2884.9mm 2（4）比较： 需要的螺栓总截面积Am=max （Aa ，Ap ） =2086.9 mm 2 显然 Ab>Am 故：螺栓强度校核合格 三、中法兰强度校核 1、法兰力矩计算（见设P369） （1）法兰操作力矩Mp(N ·mm)计算 Mp=F D S D +F T S T +F G S G式中：F D —作用于法兰内直径截面上的流体静压 轴向力（N ）F D =0.785Di 2P其中 Di 为阀体中腔内径（mm ） Di=190（设计给定） F D =0.785×1902×5=141692.5N S D 为螺栓中心至F D 作用位置处的径向距离（mm ） S D =35.5（设计给定） F T —流体静压总轴向力与作用于法兰内径截面上的流体静压轴向力之差（N ）F T =F-F D =169811.2-141692.5 =28118.7N设计说明与计算过程Aa=1963.2mm 2Ab=2884.9mm 2Am=2086.9 mm 2结果4S T —螺栓中心至F T 作用位置处的径向距离（mm ） S T =40.5(设计给定)F G —法兰垫片压紧力（N ） F G =Fp=117561.6N S G —螺栓中心至F G 作用位置处的径向距离S G =36mm （设计给定） Mp=141692.5×35.5+28118.7×40.5+117561.6×36=10401108.7 N ·mm （2）法兰预紧力矩Ma （N ·mm ） Ma=F G S G F G =W其中W 为螺栓的设计载荷（N ） W= [б] = ×137.73=342355.5N Ma=342355.5×36=12324796.6 N ·mm （3）法兰设计力矩Mo(N ·mm)计算 Mo=max(Ma ，Mp )式中 [б]f t—425℃下法兰材料的许用应力（MPa ） [б]f t=82.76MPa （查表） [б]f —常温下法兰材料的许用应力（MPa ） [б]f =120.69MPa （查表）Ma =12324796.6× = 8451405.8N ·mm故Mo=Mp=10401108.7设计说明与计算过程 结果Mp =10401108.7N ·mmMa =12324796.6N ·mmMo =10401108.7N ·mm2884.9+2086.5 252、法兰应力计算（1）轴向应力бH （MPa ）计算бH =式中 f —整体法兰颈部应力校正系数f =1(查表)λ—参数 λ=1.42(查表计算) Di 1—计算直径（mm ） 因f<1，故Di 1=Di+δo=190+16=206mmбH = =98.5MPa （2）径向应力бR (MPa)计算бR =式中 δf —法兰有效厚度（mm ） δf =37（设计给定）e —系数，e=0.016（查表计算）бR ==50.3MPa（3）切向应力бT(MPa)计算бT = -ＺбR式中 Y , Ｚ—系数，查表得Y=3.837 Ｚ=2.059бT = -2.059×50.3=49.8MPa设计说明与计算过程结果бH =98.5MPaбR =50.3MPaбT =49.8MPa1×10401108.7 1.42×192×206(1.33×37×0.016+1) ×10401108.7 1.42×372×190 Y Mo δf 2Di 3.837×10401108.7 372×19063、应力校核 法兰应力应满足下列条件 бH =98.5＜1.5[б]f t =1.5×82.76=124.14 бR =50.3＜[б]f t=82.76 бT =49.8＜[б]f t =82.76 = =74.1＜[б]f t= =74.4＜[б]f t 故中法兰强度满足要求 四、阀盖强度校核 阀盖法兰计算同阀体,不再重复,下面进行阀盖壁厚计算 δ’= +C(见设P392) 式中：δ’—阀盖计算壁厚(mm) M —碟形阀盖形状系数 M=2.563(查表)P —设计压力(MPa)，取公称压力PN P=5.0 MPa Di —阀盖内径(mm) D N =190(设计给定) [б]t —425℃阀盖材料的许用应力（MPa ）查表知 [б]t = 82.76MPa C —考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素 而附加的裕量（mm ）δ’= +C 因δ’-C=15,参照表4-14, C 取3mm设计说明与计算过程 结果98.5+49.8 22.563×5×190 2 ×82.76-0.5×5 98.5+50.327δ’ =15+3=18mm 设计给定δ=24mm显然δ>δ’，故阀盖壁厚设计满足要求 五、阀瓣厚度验算S B ’= D MP +C(见设P432)式中：S B ’—阀瓣计算壁厚(mm)D MP —密封面平均直径(mm) D MP =166（设计给定） K —结构特性系数,K=0.3查表) P —介质工作压力（MPa ）取P=PN=5.0 [бW ]—阀瓣材料许用弯曲应力（MPa ） 查表知 [бW ] = 115.64MPaC —考虑铸造偏差，工艺性和介质腐蚀等因素 而附加的裕量（mm ）S B ’= 166 +C因S B ’-C=19,参照表4-73, C 取3mmS B ’=19+3=22 设计给定S B =23.5 显然 S B >S B ’ 故阀瓣厚度符合要求参考文献《阀门设计手册》 机械工业出版社《材 料 手 册》 机械工业出版社 《机械零件设计手册》 机械工业出版社设计说明与计算过程 结果 δ’ =18mm δ=24mmS B ’=22mm S B =23.5mm。
目录一、设计基本参数 (2)1、型号 (2)2、执行标准 (2)3、阀门结构 (2)二、计算过程 (2)1、密封面比压的验算 (2)2、阀体最小壁厚计算 (3)①、查表法 (3)②、计算法 (3)3、闸板的计算 (3)4、阀杆得强度计算 (4)5、阀杆头部强度验算 (6)6、阀杆稳定性验算 (7)7、中法兰连接螺栓 (7)7.1常温时强度验算 (7)7.2中法兰连接螺栓初加温时强度验算 (9)7.3中法兰连接螺栓高温时强度验算 (10)8、阀体(中法兰)强度验算 (11)9、阀盖的强度验算 (13)10、阀盖支架（T型加强筋） (14)11、手轮总扭矩及圆周力 (16)参考文献 (18)一、 设计基本参数：1、型 号：80Z40H-402、执行标准：阀门设计按照GB/T 12234-2007年的规定； 阀门法兰按照GB/T 9113.1-4的规定； 阀门结构长度按照GB/T 12221的规定； 阀门试验与检验按照GB/T 13927的规定；3、技术参数：①、公称尺寸DN ：80 ②、公称压力PN ：40 ③、适用温度范围：≤350℃④、介质化学性能：水、蒸汽、油品。
4、阀门结构：①、密封副结构：环状密封 ②、中法兰结构：凹凸面 ③、阀杆结构：明杆二、 计算过程： 1、密封面比压的验算1、密封面比压计算公式：-------④ 式中：阀座密封面内径d= 80 mm ； 阀座密封面宽度bm= 10 mm ； 2、出口端阀座密封面上的总作用力： 式中：作用在出口密封面上的介质静压力：2MJ Q =0.785(d+bm)P = 25446.90 N ；①)()(MPa bmbm d Q q MZ+=π)(N Q Q QMJ MF MZ+=密封面上达到必需比压时的作用力：MF MF Q =(d+bm)bmq π= 21205.75 N ；②代入得：MZ Q = 21205.75 N ； 代入④得：q= 16.5 Mpa ； 查表得：密封面必需比压MF q = 7.5 Mpa ； 密封面许用比压[]q = 45 Mpa ； 则得： MF q <q<[]q 验算合格 2、阀体最小壁厚计算：①、查表法：按GB/T 12234-2007查表的阀体最小壁厚为： 11.4 mm 。
止回阀计算书计算数据名称代号计算公式壁厚计算阀体壁厚按API6D-200公称压力PN设计给定公称通径DN设计给定壁厚系数K1设计手册P361附加裕量C设计给定阀体材料许用应力S设计手册P361计算壁厚S B' 1.5*[K1*DN*PN/(2*S-1.2*K1*PN)]计算附加裕量S B"S B'+C密封面上总作用力及计算比压来源：阀门设计计算手册P33密封面上总作用力Q MZ Q MJ密封面处介质作用力Q MJπ(D MN+b M)2P/4密封面内径D MN设计给定密封面宽度b M设计给定计算比压PN设计给定密封面必须比压q MF查表4-10密封面计算比压q Q MZ/π(D MN+b M)b M密封面许用比压[q]查表4-11中法兰螺柱强度验算来源：阀门设计计算手册P65操作下总作用力 Q'Q DJ+Q DF+Q DT最小预紧力Q"Q YJ螺柱计算载荷Q L取Q'或Q"中较大的值2*P/4垫片处介质总作用力Q DJπ*DDP垫片平均直径D DP设计给定垫片上密封力Q DF2π*D DP*B N*m DP*P垫片有效宽度B N查表4-20垫片宽度b DP设计给定垫片系数m DP查表4-21垫片弹性力Q DTη*Q DJ系数η按固定法兰取（0.2）必须预紧力Q YJπ*D DP*B N*q YJ*K DP 密封面预紧比压q YJ查表4-21垫片形状系数K DP按圆形取（1）螺柱拉应力σL Q L/F L螺柱总截面积F L Z*F1螺柱总数量Z设计给定单个螺柱截面积F10.785*d L 螺柱底径d L设计给定许用拉应力[σL]查表4-9中法兰强度验算来源：阀门设计计算手册P71常温时螺柱计算载荷Q L已算常温时比值系数n Q L/[σw]计算载荷Q同Q LⅠ-Ⅰ断面弯曲应力σwⅠQ*l1/WⅠ力臂l1(D1-D m)/2螺柱孔中心圆直径D1设计给定中法兰根径D m设计给定断面系数WⅠπ*D m h2/6中法兰厚度h设计给定Ⅱ-Ⅱ断面弯曲应力σwⅡ0.4Q*lⅡ/WⅡ力臂lⅡl1+(D m-D n)/4计算内径D n设计给定断面系数WⅡπ(D m+D n)(D m-D n)2/48许用弯曲应力[σw]阀门设计手册P254阀盖强度计算来源：阀门设计计算手册P80计算厚度S B(PRK/2[σW])+C计算压力P设计给定内球面半径R设计给定许用弯曲应力[σW]阀门设计手册P254形状系数K查表4-29过渡半径r设计给定附加裕量C设计给定实际厚度S B'设计给定阀瓣强度校核计算厚度S B0.55D MP(P/[σW])1/2+C 密封面平均直径D MP D MN+b M 计算压力P设计给定许用弯曲应力[σW]阀门设计手册P254附加裕量C设计给定实际厚度S B'设计给定计算结果单位备注17.5mm5MPa203mm1.36.3mm118MPa8.673312883mm14.97331288mm189970N189970N214mm6mm因q MF <q<[q];故合格5MPa8MPa71.875MPa150MPa514031.7375N173594.272N514031.7375N291455.7813N272.5mm164284.8MPa6.4mm12.5mm358291.15625N0.2因为σL<［σL］；故合格173594.272N31.7MPa1177.1385637Mpa 2901.8624mm2 16个181.3664mm215.2230Mpa514031.7375N 4248.196178mm2 514031.7375N 44.45420528Mpa21mm332mm290mm 242826.666740mm 96.92623659Mpa32mm246mm 67882.61333121Mpa18.46280992MPa5MPa350mm121mm2mm15MPa4MPa20mm27.596747752205121328。
止回阀设计计算书 2″~12″H44H-150Lb编制: 审核:二○○四年七月三十日浙江永嘉县科维特阀门制造有限公司目 录1.阀体壁厚计算————————————————————22.法兰螺栓强度校核——————————————————23.中法兰强度校算———————————————————44.阀瓣厚度验算————————————————————9一、 阀体壁厚计算：计算公式： C P S dP t cc +-=)2.12.(5.1式中：t －阀体计算壁厚（英寸）； Pc －额定压力等级（磅）；Pc=150 d －公称通径（英寸）；S －材料需要用的应力（磅/平方英寸）S=7000 C －附加余量（英寸）按ANSI B16.34 C=0.1英寸实际确定壁厚≥计算壁厚为合格二、法兰螺栓强度校核 1、栓载荷计算1）操作状态下螺栓载荷(N)Wp=F+Fp （见设P368） 式中Wp —在操作状态下螺栓所受载荷（N ） F —流体静压总轴向力（N ）Fp —操作状态下需要的最小垫片压紧力（N ） 式中D G —为垫片压紧力作用中心圆直径(mm)b —垫片有效密封宽度（mm ） bo —垫片基本密封宽度（mm ） m —为垫片系数, m=3.0(查表)当b 0≤6.4mm 时，b=b 0 D G =垫片接触面的平均直径当b 0＞6.4mm 时，053.2b b D G =垫片接触面的平均直径减2b2）预紧状态下螺栓所受载荷Wa （N ）Wa=πbD G Y式中：Y —垫片比压（MPa ） Y=69MPa(查表)2、螺栓面积计算（1）操作状态下需要的最小螺栓截面积(mm2)式中：[б]t—425℃下螺栓材料的许用应力（MPa）t（2）预紧状态下需要的最小螺栓截面积（mm2）式中：[б]—常温下螺栓材料的许用应力（MPa）查表[б] =[б]t=137.93MPa（3）设计时给定的螺栓总截面积式中：n—为螺栓数量；d min—每一个螺栓的最小直径（mm）。
