Расчет на прочность цилиндрических корпусов барабанов и камер

Для любого элемента оборудования могут быть определены:

1. толщина стенки, которая работает под нагрузкой, в том числе под давлением (конструкторский расчет);

2. изгибные напряжения (поверочным расчетом);

3. допустимые давления, которые могут выдерживать детали оборудования (поверочным расчетом).

1. Толщина стенки цилиндрической части сосуда, камеры иди барабана, исходя из энергетической теории прочности, рассчитывается по формуле:

,

где Р - давление в камере или барабане, МПа;

D_н - наружный диаметр камеры или барабана, мм;

- допускаемое напряжение, МПа;

- коэффициент прочности сосуда в продольном направлении, учитывающий наличие ослаблений в камере; барабане (отверстий, сварных швов и т.д.);

С - прибавка к расчетной толщине стенки, учитывающая технологические допуски и допуски на коррозию, мм;

S - толщина стенки, мм.

Если внутренний диаметр камеры или барабана является расчетным, то толщина стенки определяется по следующей формуле:

.

Эти формулы справедливы при соблюдении следующих условий:

- для барабанов и камер, содержащих воду, пароводяную смесь, насыщенный пар:

,

- для камер, содержащих перегретый пар:

Допускаемое напряжение для бесшовных и сварных барабанов и камер принимается согласно формулы при следующих значениях коэффициента η:а), для необогреваемых барабанов и коллекторов,(вынесенных из газохода и защищенных тепловой изоляцией η = 1,0 (камера надежно изолирована, если .

- для обогреваемых - η =0,9.

Если барабан (камера) изготовлен из листов разной толщины, соединенных продольными швами, толщину стенки рассчитывают для каждого листа с учетом имеющихся в них ослаблений.

Прибавка С для барабанов и камер, свариваемых из листа или кованных с последующей механической обработкой при толщине листа S ≤ 20(40) мм равно 1 мм; при толщине листа S > 20(40) мм, С = 0.

Для камер, изготовляемых из труб прибавка С определяется по формуле или по табл. 5.1.

;

где А - коэффициент, зависящий от величины допуска по толщине стенки трубы.

Таблица 5.1

Наименьший минусовый допуск по толщине стенки, %				12,5
А		0,05	0,11	0,14	0,18

Во всех случаях толщина стенки сосуда барабана или камеры не должна приниматься менее 6 мм.

Толщина стенки барабанов и камер при присоединении к ним труб при помощи развальцовки рекомендуется принимать не менее 16 мм.

Толщину стенки барабанов и камер, обогреваемых горячими газа­ми запрещается принимать:

а) более 22 мм для барабанов и камер, расположенных в топке;

б) 30 мм для барабанов и камер, расположенных в газоходах при υ ≤ 900 °С;

в) 50 мм для барабанов и камер, расположенных в газоходах при υ ≤ 600 ⁰С.

Толщина стенки для шаровых сосудов определяется по тем же формулам что и для цилиндрических:

Однако эти формулы применимы при

2. Расчет изгибных напряжений (поверочный расчет)

Поверочный расчет на изгиб барабанов следует проводить тогда, когда расстояние между опорами превышает 8 м. Камеры проверяются на изгиб, если расстояние между опорами превышает 6 м или если на камеру действует значительные дополнительные усилия: вес элементов, присоединенных к камере, реакции опор и др.

Изгибное напряжение в стенке барабана определяется по формуле:

При определении М_и барабан (камера), рассматривается как балка свободнолежащая на опорах. В нагрузку изгибающую балку входят (рис.5.2)

Рис.5.2. Конструктивная схема барабана, камеры

1. Вес барабана (камеры) и соединенных с ним частей (G_б).

2. Вес воды, заполняющей барабан (G_в).

3. Вес изоляции (G_из).

Момент сопротивления барабана (камеры) W вычисляется в наи­более ослабленном поперечном сечении. Если максимальный изгибающий момент и наименьший момент сопротивления находятся в разных сечениях, то следует определить сечение, где возникает максимальное изгибное напряжение.

Величина изгибного напряжения должна удовлетворять следующему
условию:

Если , то необходимо осуществить конструктивные мероприятия, снижающие до допустимого предела.

Приведенное напряжение от внутреннего давления вычисляется по следующим формулам

и .

Прибавка находится по уравнению

3. Допустимое давление в барабанах и камерах.

Допустимое рабочее давление цилиндрических сосудов определяется по формуле:

,

где D_н - наружный диаметр,

D_в - внутренний диаметр,

S_сp - фактическая толщина стенки барабана берется равной наименьшему значению из четырех измерений толщины по концам 2-х взаимно перпендикулярных диаметров.

Для сферических сосудов допустимые давления определяются как

.

Величина пробного давления при гидравлическом испытании определяется по формулам:

при

при

где - значение допускаемого напряжения при температуре 20⁰С.

Допускаемое давление при гидроиспытаниях может быть определено также из условия

- номинальное допустимое напряжение при температуре гидроиспытаний;

- номинальное допустимое напряжение при расчетной температуре.

4. Расчетная температура стенки, по которой определяется величина номинального допускаемого напряжения, принимается в зависимости от рода и температуры среды, содержащейся в рассчитываемом элементе и условии обогрева его горячими газами и охлаждения рабочей средой.

В обогреваемых элементах расчетная температура стенки принимается равной среднеарифметической величине из температур наружной и внутренней поверхностей в наиболее нагретом участке элемента.

Для барабанов, вынесенных за пределы газохода или надежно изо­лированных или защищенных другим надежным способом от обогрева, расчетная температура стенки принимается равной температуре насыщения t_ст = t_н.

Для котлов, работающих при давлениях > 16,0 МПа и для прямоточных котлов при любом давлении температура металла принимается согласно тепловому и гидравлическому расчету котла.

Для необогреваемых камер экономайзеров прямоточных ПГ и камер пароперегревателей ИТ всех типов .

Если камеры, расположенные в газоходе содержат жидкость или пароводяную смесь и температура газов в газоходе не выше 600 °С, то .

Если температура газов в газоходе 600 ⁰С < υ < 900 ⁰С, то .

Величина развертки температур принимается по тепловому расчету или по данным испытаний, но не менее 10 ⁰С. Коэффициент X принимается равным 0,5; в случае обеспечения полного перемешивания среды в камере X = 0.

Дата добавления: 2013-12-13