Название: Расчет пароводяного кожухотрубного подогревателя - Методические указания (П.А. Щинников)

Жанр: Экономика

Просмотров: 1545


3. расчет на прочность

 

Технологические процессы, осуществляемые при высоком давлении (ВД), протекают, как правило, при повышенной температуре (200...500 ОС и выше); при этом длительность температурного воздействия на металл может достигать 100000 ч и более. В этих условиях свойства и работоспособность материалов приобретают основное значение (для расчета свойства материалов и их допускаемые напряжения см. в таблицах приложения).

Механические характеристики материалов при повышенной температуре, определенные без учета временного фактора, могут служить критерием оценки их работоспособности лишь до определенного уровня температур:

для углеродистой стали – не выше 380 ОС;

для низколегированной – не выше 420...450 ОС;

для аустенитной – не выше 525 ОС.

Целью прочностного расчета является определение толщин стенок корпуса, днищ, трубных досок и других конструктивно-компоновочных характеристик подогревателя.

В предлагаемой методике расчет на прочность проводится по допускаемому номинальному напряжению [s]Н без учета временного фактора, так как по условию задания проектируется подогреватель небольшой мощности, работающий при относительно низких давлениях и температурах [4].

В приложениях представлены справочные материалы по физическим характеристикам и допускаемым напряжениям некоторых сталей, широко используемых в энергетике.

 

3.1. Определение номинального допускаемого напряжения. Для определения [s]Н необходимо выбрать материал изготовления корпуса, днищ и трубных досок. Затем в соответствии с табл. П7...П9 определяют [s]Н по пределу длительной прочности при расчетном ресурсе 105 часов и при расчетной температуре работы металла.

 

3.2. Коэффициент прочности, учитывающий ослабление сварным швом и отверстиями:

,

где  – коэффициент прочности, учитывающий ослабление сварным швом;  = 1 – для любых хорошо свариваемых сталей при условии полного контроля сварного шва неразрушающим методом и проведении (при необходимости) термообработки; aw – угол расположения сварного шва по отношению к расчетному сечению (расчетным выбирается самое слабое сечение корпуса, рис. 3.1, сечение А-А); для продольного шва aw = 90°; jD – коэффициент ослабления от неукрепленных отверстий; для укрепленных отверстий jD = 1 (рекомендуется в расчете).

 

Рис.3.1. Конструктивная схема аппарата:

1 – корпус (кожух); 2 – трубная доска;

3 – днище;  4 – сварной шов; 5 – входной паровой патрубок; А-А – расчетное сечение

При этом, если  >1,

 

то .

 

3.3. Производственная и эксплуатационная прибавка:

С ³ 0,3...0,5 мм – для насыщенного пара;

С ³ 0,5 мм – для перегретого пара;

С ³1 мм – для воды;

3.4. Расчет толщины стенки корпуса, мм:

,

где Р, Мпа – рабочее давление в кожухе; DВН, мм – внутренний диаметр кожуха; j – коэффициент прочности (учитывает сварной шов и отверстия в кожухе); С – производственная и эксплуатационная прибавка.

Если расчетное рабочее давление не является определяющим для толщины стенки кожуха (S << 3...5 мм), то ее (для первого приближения) можно определить конструктивно. При этом следует помнить, что напряжения, возникающие в металле корпуса, днищ и трубных решеток от действия внутренних сил, возникающих при термических расширениях материала, всегда больше, чем от действия внутреннего или наружного давления.