Котлы стационарные газотрубные. Расчет на прочность

реклама на сайте
UralStroyInfo
СоюзстройиндустрииСвердловской области
Логин:
Регистрация
Забыли пароль?
Пароль:
?????
ПрайсОбъекты
Оборудование
Главная
листы |
Предприятия
строительства
и спецтехника
Тендеры
Статьи Документы Нормативно-техническая литература Исследования
Союз
стройиндустрии
Поиск:
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
Котлы стационарные газотрубные. Расчет на прочность
Раздел: РТМ
Номер: РТМ 108.031.111-80
Каталоги
Расширенный поиск по
строительному порталу
Дата введения: 01.06.2011
Статус: действующий
Область и условия применения: Руководящий технический материал (РТ
распространяется на горизонтальные и вертикальные конструкции котло
фиксированными трубными решетками, в которых имеются жаровые тру
газовые трубы одновременно или газовые трубы, по которым проходят п
сгорания топлива или отходящие газы химического, металлургического и
производств. РТМ устанавливает методы расчета трубных решеток, жаро
дымогарных труб, днищ, деталей укрепления при проектировании новых
также может быть использован для проведения поверочных расчетов эле
находящихся в эксплуатации.
Опубликован в: Издательство "Машиностроение" № 1993
Утвержден в: Минэнерго СССР
Скачать документ (Размер файла, Кб: 176.72)
* Документы для скачивания доступны БЕСПЛАТНО только для зарегистрированных
- Регистрация юридических лиц;
- Регистрация физических лиц.
Блок авторизации пользователей находится в правом верхнем углу страницы.
КОТЛЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ГАЗОТРУБНЫЕ.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
(РТМ 108.031.111-80)
Руководящий технический материал (РТМ) устанавливает единые метод
прочность деталей жаротрубных и газотрубных котлов.
РТМ распространяется на горизонтальные и вертикальные конструкции к
фиксированными трубными решетками, в которых имеются жаровые тру
газовые трубы одновременно или газовые трубы, по которым проходят п
сгорания топлива или отходящие газы химического, металлургического и
производств.
РТМ устанавливает методы расчета трубных решеток, жаровых и дымога
днищ, деталей укрепления при проектировании новых котлов, а также мо
использован для проведения поверочных расчетов элементов котлов, нах
эксплуатации. Указания по определению напряженного состояния основ
котла, приведенные в настоящем РТМ, ОСТ 108.031.08-85 - ОСТ 108.031
позволяют оценить его долговечность при переменных режимах работы.
РТМ учитывает действие двух основных нагружающих факторов: внутре
давления среды в межтрубном пространстве и различных температурных
деталей котла. Для трубных решеток толщиной до 30 мм температурные
могут не учитываться.
Расчетная методика не учитывает влияния коррозионной среды.
РТМ обязателен для предприятий и организаций отрасли.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Условные обозначения.
1.1.1. Основные обозначения параметров, используемых при расчете на п
(расчетное давление, расчетная температура, допускаемое напряжение, н
толщина стенки и прибавки к расчетной толщине), принимаются согласн
108.031.08-85 - ОСТ 108.031.10-85.
1.1.2. Просветы - наименьшие расстояния между укрепляющими элемент
решетки (черт. 1-3) - обозначаются буквами:
а - между жаровой трубой и обечайкой корпуса, мм;
b - между жаровой трубой и наружной поверхностью наиболее близко ра
к ней дымогарной трубы, мм;
с - между обечайкой корпуса и наружной поверхностью наиболее близко
расположенной к ней дымогарной трубы, мм;
е - между жаровой трубой и краем угловой связи, мм;
g - между дымогарными трубами и краем угловой связи, мм;
h - минимальное расстояние между наружной окружностью анкерной тяг
ближайшей подкрепляющей деталью, мм.
1.1.3. Параметры расчетной кольцевой пластины:
r0 - внутренний радиус расчетной кольцевой пластины, мм;
r1 - наружный радиус расчетной кольцевой пластины, мм;
s - толщина расчетной кольцевой пластины, равная номинальной толщин
трубной решетки, мм;
A - безразмерный коэффициент заделки расчетной кольцевой пластины, п
при расчете на температурные расширения связей;
Черт. 1.
1 - угловая связь; 2 - анкерная тяга; 3 - жаровая труба; 4 - дымогарны
обечайка корпуса
Черт. 2
0, 1 - индексы, обозначающие соответственно внутреннюю и наружн
пластины.
Черт. 3.
1.1.4. Расчетная нагрузка и деформация:
р - расчетное давление, равное давлению среды в межтрубном пространс
w - смещение внутренней кромки расчетной пластины относительно ее н
кромки при температурных расширениях продольных связей, соответств
кромкам, мм.
1.1.5. физические константы металла трубной решетки и связей:
Еt - модуль продольной упругости при расчетной температуре, МПа;
m - модуль поперечной упругости;
[s] - номинальное допускаемое напряжение при расчетной температуре, М
1.2. Основные принципы расчета.
1.2.1. Основой расчета является оценка прочности по следующим предел
состояниям:
разрушение (вязкое и хрупкое);
появление микротрещин при циклическом нагружении.
1.2.2. Все формулы для расчета основаны на гипотезе о линейно-упругом
деформировании металла. Вследствие этого напряжения, превышающие
предел упругости и текучести материала, являются условно-упругими.
1.2.3. Расстояния между укрепляющими элементами трубной решетки (с
устанавливаются с учетом двух основных нагружающих факторов:
действия внутреннего давления на неукрепленные участки плоской стенк
решетки;
усилия изгиба от разности температурных удлинений соседних труб или
элементов.
Указанные нагружающие факторы предъявляют противоречивые требова
размерам неукрепленных участков: первое требование обусловливает на
допустимые размеры просветов, а второе - их наименьшую допустимую
1.2.4. Расчетные формулы, связывающие максимальные напряжения в зо
а, b, е, h (в случае гладкой жаровой трубы), с, g (см. черт. 1) с толщиной
решетки, размерами указанных просветов и температурными смещениям
на основании следующей упрощенной расчетной схемы: кольцевая пласт
построенная согласно черт. 1, жестко защемлена по наружному и внутре
контурам и испытывает относительное смещение кромок от температурн
расширений соответствующих продольных связей на величину w (см. чер
1.2.5. При определении величины просветов а и b (см. черт. 1) для волни
трубы соответствующая расчетная кольцевая пластина считается свободн
закрепления по внутренней кромке, жестко защемленной по наружной кр
рассчитывается на действие давления среды. При определении просветов
волнистой жаровой трубы расчетная пластина считается защемленной по
кромке, свободной от закрепления по наружной кромке, и также рассчит
действие давления среды.
1.2.6. Коэффициент заделки A, введенный в расчетные формулы, учитыв
условия закрепления трубной решетки в зоне внутренней кромки расчетн
где возникают максимальные напряжения при относительном смещении
пластины.
1.2.7. Напряжения в трубной решетке, возникающие от действия давлени
температурных расширений продольных связей, относятся к категории м
изгибных напряжений. Приведенное напряжение равняется изгибному на
snp=sв, так как sпр=s1-s3, где s1=sв, s3=0.
Допускаемое изгибное напряжение принимается равным [sв]=1,5[s], что с
допускаемому числу циклов его возникновения не менее 106 раз при мак
температуре металла трубной решетки до 400°С для углеродистой стали
для легированной стали.
1.3. Назначение и последовательность расчетов на прочность.
1.3.1. При определении напряжения или при выборе основных размеров
решетки, влияющих на величину напряжения, должно выполняться усло
1.3.2. Если выполняется условие, указанное в п. 1.3.1, то поверочный рас
усталость не требуется, так как обеспечивается не менее 106 циклов нагр
Если это условие не выполняется и заданное число циклов нагружений з
срок службы превышает 103, то требуется поверочный расчет на усталос
2. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРО
ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ, ДНИЩ, ТР
ОБЕЧАЕК
2.1. Условные обозначения.
2.1.1. В формулах для расчета трубных решеток приняты следующие обо
t0 max, t1 max - максимальная для данного режима работы котла средняя по
толщине стенки температура металла продольных связей, соответствующ
внутренней и наружной кромкам расчетной кольцевой пластины, °С;
a0, a1 - коэффициент линейного расширения металла этих же продольных
диапазоне температуры 20°С-tmax, 1/°C;
L - расчетная длина продольных связей, равная половине расстояния меж
решетками, мм;
tpl - средняя температура металла трубной решетки, °С;
sв - изгибное напряжение в трубной решетке, МПа.
Остальные обозначения принимаются согласно подразделу 1.1.
2.1.2. Условные обозначения для расчета жаровых и дымогарных труб и
укрепления:
DF - внутренний диаметр жаровой трубы (для конической трубы - средни
диаметр, для волнистой трубы - наименьший внутренний диаметр), мм;
DFa - наружный диаметр жаровой трубы, мм;
D - внутренний диаметр корпуса или отбортовки днища, мм;
LF - длина жаровой трубы или расстояние между соседними кольцами же
R - внутренний радиус сферической части днища, мм;
l1 - расстояние между центрами соседних связей в одном ряду, мм (черт.
l2 - расстояние между рядами связей, мм (см. черт. 4);
tl, t2 - расстояние между центрами связей при неравномерном их располо
(черт. 5);
d0 - диаметр наибольшей окружности, которая может быть вписана касат
расположенным на стенке креплениям, мм;
d - диаметр отверстия в трубной решетке для анкерной связи или анкерно
с - прибавка к расчетной толщине стенки, мм (ОСТ 108.031.08-85).
Черт. 4.
Черт. 5.
2.2. Расчет плоских стенок и трубной решетки.
2.2.1. Номинальная толщина плоской стенки, укрепленной распорными б
связями, анкерными трубами или косынками, должна быть не менее опре
одной из следующих формул:
при равномерном размещении анкерных болтов, связей или труб (см. чер
при неравномерном размещении анкерных болтов, связей или труб (см. ч
при укреплении плоской стенки угловыми или иного вида креплениями (
Коэффициент К принимается равным:
0,54 - если стенка укрепляется только при помощи анкерных труб, вверн
гайки;
0,49 - если стенка укрепляется связями, имеющими нарезной конец, ввер
стенку, или расклепанный конец;
0,45 - если распорные болты или связи ввернуты в стенку на резьбе и укр
снаружи гайкой, а также в случае односторонней приварки болтов, связе
стенке;
0,42 - если распорные болты или связи, ввернутые на резьбе, имеют снар
шайбу толщиной не менее 2/3 толщины плоской стенки и наружным диа
менее 0,4 расстояния между центрами соседних связей, а также в случае
приварки болтов, связей или труб к стенке;
0,39 - если распорные болты или связи, ввернутые на резьбе, имеют снар
шайбу толщиной не менее 0,8 толщины укрепляемой стенки и наружным
менее 0,6 расстояния между центрами соседних связей;
0,36 - если распорные болты или связи, ввернутые на резьбе, имеют снар
шайбу толщиной не менее толщины укрепляемой стенки и наружным ди
менее 0,8 расстояния между центрами соседних укреплений.
Если плоская стенка имеет разные виды укреплений, то толщина ее долж
приниматься наибольшей из вычисленных для разного вида укреплений.
2.2.2. Прибавка к расчетной толщине стенки должна приниматься в соотв
ОСТ 108.031.08-85.
2.2.3. При закреплении труб в трубной решетке с применением вальцовк
плоской стенки должна быть не менее определенной по формуле s= 0,12
менее 13 мм.
2.2.4. После выбора толщины стенки проверяются максимально и миним
допустимые размеры просветов согласно пп. 2.3 и 2.4.
Если значение просветов не соответствует установленным максимальным
минимальным значениям, то толщина стенки должна быть увеличена или
Черт. 6. А>5s; Б>s; В³2s
Черт. 7.
Черт. 8.
1 - для просветов а, b; 2-для просветов е, h (см. черт. 1)
2.3. Наибольшие допустимые размеры неукрепленных участков труб
2.3.1. Диаметр наибольшей окружности, которая может быть вписана кас
расположенным на трубной решетке связям, корпусу или трубам (черт. 7
удовлетворять условию
.
2.3.2. Размеры просветов (см. черт. 1) между волнистой жаровой трубой
дымогарными трубами b, угловой связью е или анкерной тягой h должны
удовлетворять условию
а (или b, е, h)
.
2.3.2.1. Коэффициент К1 при 0,1£ r0/r1<0,8 определяется по черт. 8 в зави
вида просвета (см. черт. 1).
При 0,8£r0/r1<1 коэффициент К1 для просветов а, b, е и h равен 0,58.
2.3.2.2. В случае укрепления трубной решетки анкерной тягой как при во
при гладкой жаровой трубе для просвета h должно выполняться условие
,
где
.
2.3.3. Расчет по п. 2.3.2 производится в зависимости от назначения расче
2.3.3.1. Если размеры а (или b, е, h), r0 и r1 заданы, то производится прове
выполнения условия п. 2.3.2.
2.3.3.2. В том случае, когда при проектировании новых котлов требуется
наибольшие допустимые размеры указанных просветов, расчет по п. 2.3.
методом последовательных приближений.
При определении размеров а или b задается (или задано) значение r0.
В первом приближении размер просвета а или b принимается равным
a(1) (или b(1))
.
Определяется наружный радиус в первом приближении
а(1) (или b(1)).
По отношению
просвета и радиус
и графику на черт. 8 находят значения
и опред
во втором приближении:
a(2) (или b(2))
;
а(2) (или b(2)).
По отношению
определяют новые значения
, a(3),
и т. д.
Для просветов е и h в первом приближении принимают
e(1) (или h(1))
;
и расчет производят последовательными приближениями аналогично пре
случаю, при этом задано значение r1.
Радиусы
и
, изображенные на черт. 1, определяются на основани
просветов, найденных в каждом приближении:
e(1) (или h(1)).
e(2) (или h(2)) и т. д.
Процесс приближения быстро сходится.
2.3.3.3. Вместо последовательных приближений можно задаваться меньш
размерами просветов по сравнению с их первоначальными значениями и
проверку согласно п. 2.3.2.
2.4. Наименьшее допустимое расстояние между укрепляющими детал
решетки.
2.4.1. Для просветов а, b, е, h (гладкая жаровая труба), с, g (см. черт. 1) до
выполняться условие
,
где K2 - коэффициент, зависящий от отношения r0/r1; при 0,1£r0/r1<0,8 оп
черт. 9; при 0,8£r0/r1<1К2 вычисляется по формуле
;
w - относительное смещение кромок расчетной кольцевой пластины, опр
формуле
где
- знак абсолютной величины.
2.4.1.1. Температуры t0 max, t1 max, tpl определяются согласно разделу 6 нас
Черт. 9.
Величины Еt, a0, a1 определяют по графикам, приведенным в рекомендуе
приложении 1; Еt берется для металла решетки при температуре tpl; a0 и a
определяются для металла продольных связей в интервале температур 20
t0 max соответственно.
2.4.1.2. Допускаемое напряжение [s] определяется для металла трубной р
согласно ОСТ 108.031.08-85 при температуре tpl.
2.4.1.3. При определении размеров просветов а, b, с, е, g, h следует выбра
условной кольцевой пластины для каждого случая. Указания по выбору р
внутренней кромки пластины r0 приведены на черт. 1. Например, для про
внутренней кромке пластины соответствует гладкая жаровая труба, а нар
пластины - обечайка корпуса, для просвета g - кромка косынки и дымога
соответственно и т. д.
2.4.1.4. Значения коэффициента A в зависимости от вида просвета прини
для просветов а, b; 0,75 для просвета с; 1,50 для просветов е, g; 1,00 для п
2.4.2. При проектировании новых котлов минимально допустимые разме
первом приближении определяют по номограмме на черт. 10 в зависимос
аргумента
и толщины трубной решетки s (левая часть номогра
Черт. 10.
В правой части номограммы приведена зависимость между размерами пр
е, g, h и радиусами r0, r1.
Полученные размеры просветов уточняются по формуле
amin(или b, c, e, g, h)min=
.
2.4.2.1. Коэффициент К, зависящий от отношения r0/r1 при 0,1£r0/r1<0,9 о
по черт. 11.
При 0,9£r0/r1<1 коэффициент K3=1,82.
Черт. 11
2.4.2.2. Остальные величины в формуле п. 2.4.2 определяются согласно п
2.4.2.3. После того как определены размеры просветов, определяют ради
кольцевой пластины:
r0=r1-а (или b, с, е, g, h),
если задан наружный радиус;
r0=r1+a (или b, с, е, g, h),
если задан внутренний радиус.
2.4.2.4. Для полученных размеров расчетных пластин проверяется выпол
п. 2.4.1. Если это условие не выполняется, то размер просвета несколько
определяют радиус расчетной кольцевой пластины согласно п. 2.4.2.3 и п
проверку.
2.4.3. Если условие п. 2.4.1 не выполняется, то производится расчет на ма
усталость согласно разделу 4.
2.5. Толщина стенки выпуклых днищ.
2.5.1. Номинальная толщина стенки выпуклого днища жаротрубного кот
быть не менее определенной по формуле
s=sR+c,
где s=pR/[s].
Формула пригодна при соблюдении условия R=1,2D.
2.5.2. Величина прибавки с должна определяться по ОСТ 108.031.08-85.
Утонение стенки при штамповке днища не должно учитываться в том сл
не превышает 5% расчетной толщины. В случае превышения расчетная т
должна быть увеличена на разницу между фактической толщиной и пяти
допускаемым утонением.
2.5.3. Толщина стенки, вычисленная по п. 2.5.1, должна округляться до б
большего размера листа, имеющегося в стандарте на сортамент.
Во всех случаях номинальная толщина стенки днища должна принимать
мм.
2.6. Расчет жаровых труб.
2.6.1. Номинальная толщина стенки гладкой жаровой трубы должна быть
определенной по формуле
s=sR +c,
где
.
Прибавка с должна определяться согласно ОСТ 108.031.08-85, но должна
менее 2 мм.
Значение коэффициента КF следует принимать:
3,10 - для горизонтальных жаровых труб;
1,85 - для вертикальных жаровых труб.
При наличии жестких креплений в поперечном направлении (см. черт. 6)
длину LF следует принимать наибольшее расстояние между соседними к
Вычисленная согласно п. 2.6.1 номинальная толщина стенки должна окр
ближайшего большего размера листа, имеющегося в стандарте на сортам
Номинальная толщина стенки волнистой жаровой трубы должна быть не
определенной по формуле
s=sR+с,
где sR=pDF/[s].
Прибавка с должна определяться согласно ОСТ 108.031.08-85, но должна
менее 2 мм.
2.6.2. Номинальная толщина стенки жаровых труб должна приниматься н
и не более 22 мм.
2.7. Расчет труб.
2.7.1. Номинальная толщина стенки прямой трубы с наружным диаметро
мм, находящейся под наружным давлением, должна быть не менее опред
формуле
,
где величина прибавки с должна приниматься согласно ОСТ 108.031.08-8
2.7.2. Номинальная толщина стенки труб, находящихся под внутренним
должна быть не менее определенной по формуле
.
2.7.3. Коэффициент прочности продольного сварного соединения jw след
согласно ОСТ 108.031.10-85; для бесшовных труб j =1,0.
2.7.4. Номинальная толщина стенки труб должна быть не менее значений
в таблице.
мм
Нагрузка на трубу
Наружное давление
Внутреннее давление
Dа
£38
2,5
1,8
£51
3,0
2,0
£70
3,7
2,5
£90
4,5
3,0
£10
5,5
3,5
2.8. Расчет обечаек корпуса.
2.8.1. Номинальная толщина стенки обечаек корпуса должна быть не мен
определенной по одной из следующих формул:
,
если расчет выполняется по наружному диаметру;
,
если расчет выполняется по внутреннему диаметру.
Формулы пригодны при соблюдении следующих условий:
0,2 или
0,3.
2.8.2. Коэффициенты прочности j обечаек, ослабленных продольными св
соединениями и (или) отверстиями, следует определять согласно ОСТ 10
3. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРО
АНКЕРНЫХ И УГЛОВЫХ СВЯЗЕ
3.1. Условные обозначения.
Дополнительное обозначение: F- площадь трубной решетки, укрепляемо
анкерной связью или трубой, мм2.
Остальные обозначения - согласно подразделу 1.1 и ОСТ 108.031.09-85.
3.2. Расчет анкерных связей и труб.
3.2.1. Площадь сечения анкерной связи или анкерной трубы, подвергающ
растяжению, должна удовлетворять условию
,
где f - площадь поперечного сечения анкерной связи или укрепляющей т
Если труба подвергается сжатию, то вместо наружного диаметра трубы с
использовать внутренний.
3.2.2. Площади F, укрепляемые анкерными связями или трубами, опреде
согласно черт. 12 и 13.
3.2.3. Если плоская стенка укрепляется только развальцованными трубам
усилия q1, приходящаяся на 1 мм периметра развальцованной трубы, опр
формуле
,
которая должна удовлетворять условию:
q1=30 Н/мм при развальцовке труб без отбортовки концов и без канавок;
q1=50 Н/мм при развальцовке труб без отбортовки концов, но при наличи
канавок с общей высотой не менее толщины стенки трубы;
q1=70 Н/мм при развальцовке труб с отбортовкой обоих концов.
Черт. 12
a - разбивка по треугольнику; б - разбивка по прямоугольни
Черт. 13
Черт. 14
3.2.4. Необходимая длина развальцованного участка трубы lM должна опр
условия
,
где Fм=(da-d) lм - расчетная площадь вальцованной поверхности, мм2;
F - площадь нагрузки на одну связь или трубу (см. черт. 12 и 13), мм2;
q2 - допустимое усилие на вальцованной поверхности, МПа:
150 МПа - при развальцовке труб без отбортовки и без канавок;
300 МПа - при развальцовке труб без отбортовки, но при наличии канаво
высотой не менее толщины стенки трубы;
400 МПа - при развальцовке труб с отбортовкой.
3.2.5. Расчетная площадь вальцованной поверхности должна удовлетворя
Fм£0,1dalм,
Длина развальцованного участка lм должна быть не менее 12 мм; в расчет
приниматься не более 40 мм.
3.2.6. При использовании сварки для закрепления труб в трубной решетк
сечение сварного шва D (черт. 14) должно быть не менее определенного
,
где величина [s] должна приниматься по материалу трубы или решетки с
значением расчетной характеристики прочности при расчетной температ
Кроме того, для указанных типов сварных швов должно выполняться усл
3.2.7. Если закрепление трубы осуществляется на вальцовке с использова
шва по типу 1 для обеспечения дополнительной плотности, то сечение ш
быть не более 5 мм.
3.3. Размеры угловых связей.
Размеры угловых связей (косынок) должны удовлетворять соотношению
H³1,8В.
Допускается применение косынок без уменьшения ширины средней част
4. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ НА
УСТАЛОСТЬ
4.1. Условные обозначения.
4.1.1. Условные обозначения при расчете на малоцикловую усталость пр
согласно ОСТ 108.031.09-85 (рекомендуемое приложение 3).
Дополнительное обозначение: t0 min, t1 min - температура металла продольн
соответственно внутренней и наружной кромок расчетной кольцевой пла
минимальная для данного режима работы котла, средняя по длине и толщ
(см. п. 2.4.1.3), °С.
Остальные обозначения - согласно подразделам 1.1 и 2.1.
4.2. Требования к расчету на усталость.
4.2.1. Расчет на усталость производится с учетом всех режимов эксплуат
характеризующихся минимальными (t0 min, t1 min) и максимальными (t0 max
температурами металла продольных связей в начале и конце цикла колеб
числом циклов каждого типа.
Примером циклического нагружения котла являются циклы типа пуск - о
которых нагрузка изменяется от нуля, а температура металла от 20°С до
величины и обратно.
Циклами второго типа могут служить циклические изменения нагрузки о
промежуточного значения до номинальной величины и обратно.
4.2.2. Расчет производится для всех просветов, имеющихся на трубной ре
4.2.3. Местные температурные напряжения в данном методе расчета не у
интенсивность напряжений определяется только по изгибной составляющ
напряжения Dse=sв. Однако понятие интенсивности напряжений сохраня
удобного применения ОСТ 108.031.09-85 (рекомендуемое приложение 3)
долговечности трубной решетки.
4.3. Определение размаха интенсивностей напряжений.
4.3.1. Размах интенсивностей напряжений вычисляется по формуле
.
4.3.1.1. Относительное смещение кромок в рассматриваемом режиме
,
где
- знак абсолютной величины.
4.3.1.2. Температуры t0 min, t1 min, t0 max, t1 max определяются согласно разде
4.3.1.3. Остальные величины в формуле п. 4.3.1 определяются согласно п
4.3.2. Для приближенных расчетов можно пользоваться номограммой на
которая позволяет для заданных размеров а, b, с, е, g, h и s определять по
величину
Q=Dse/Aw,
откуда находится размах интенсивностей напряжений
Dse=QAw.
На основании найденной величины размаха интенсивностей напряжений
производится оценка долговечности в соответствии с ОСТ 108.031.09-85
(рекомендуемое приложение 3).
5. ДОПУСТИМОЕ ДАВЛЕНИЕ В
КОТЛЕ ПРИ НАЛИЧИИ
ОТКЛОНЕНИЯ ОТ КРУГЛОСТИ
ЖАРОВОЙ ТРУБЫ
5.1. Область применения.
РТМ распространяется на гладкие жаровые трубы диаметром более 200 м
работающие под наружным давлением более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) при т
среды выше 115°С.
Он может быть применен для расчета, других внутренних полостей котл
выполнении указанных выше условий, например, для цилиндрических ог
соединяющих жаровые трубы между собой или с пучками дымогарных т
внутренних корпусов вертикальных газотрубных котлов и др.
5.2. Условные обозначения.
Дополнительные обозначения:
DFa max, DFa min - максимальный и минимальный наружные диаметры попе
сечения жаровой трубы, мм;
а - коэффициент некруглости, %;
е - максимальный размер уплощения (черт. 15) поперечного сечения жар
мм.
Остальные обозначения - согласно ОСТ 108.031.08-85.
5.3. Определения.
В РТМ рассматриваются следующие отклонения от круглого поперечног
трубы:
овальность поперечного сечения, определяемая коэффициентом некругл
;
уплощение поперечного сечения (см. черт. 15), определяемое приведенны
коэффициентом некруглости,
.
Черт. 15
5.4. Допустимое отклонение от круглости.
5.4.1. При изготовлении новых котлов коэффициент некруглости попереч
рассматриваемых деталей не должен быть более 1%, т. е. а£1%.
5.4.2. При технических обследованиях котлов, находящихся в эксплуатац
допускается некруглость поперечного сечения жаровых труб более 1%. В
рабочее давление в котле не должно быть более
,
где K=3,10 - для горизонтальных жаровых труб; К=1,85 - для вертикальн
труб.
5.4.2.1. Если при измерении поперечного сечения получено а<1, в расчет
а=1,0.
5.4.2.2. Эксплуатация жаровых труб с некруглостью поперечного сечени
допускается.
6. ТЕМПЕРАТУРА МЕТАЛЛА
6.1. Область применения.
6.1.1. Температура металла трубной решетки и связей определяется на ос
уравнений теплопередачи и данных теплового расчета котла, который пр
соответствии с нормами теплового расчета.
6.1.2. формулы и графики для определения средних и максимальных тем
металла трубной решетки получены для труб 32´3 и 50´3 мм с разбивкой
треугольнику. Для других диаметров вводится поправочный коэффициен
труб.
6.1.3. Расчетная и максимальная температуры металла трубной решетки
для безнакипного режима работы котла. При наличии накипи вычисленн
подразделу 6.4 значения температур должны быть увеличены на 40%.
6.1.4. Расчетная и максимальная температуры металла труб поверхностей
определяются с учетом накипи согласно подразделу 6.3.
6.2. Условные обозначения.
При определении температурного состояния трубных решеток использую
следующие параметры:
D - диаметр, мм;
t
- температура, "С;
a - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2×К);
l - коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К);
q - безразмерная температура;
Вi - критерий Био;
Кd - поправочный коэффициент на диаметр трубы;
Кt - поправочный коэффициент, учитывающий шаг между трубами;
s - толщина, мм;
q - средний тепловой поток через рассматриваемую поверхность нагрев
Индексы
Верхние:
h - высота выступающего конца трубы;
t
- расчетная температура.
Нижние:
pl - стенка трубной решетки;
p - труба;
b - корпус;
m - средний;
q - накипь;
c - вода;
h - газы;
l
- потери;
s - насыщение.
6.3. Температура металла труб поверхностей нагрева.
6.3.1. За расчетную температуру принимается средняя температура стенк
6.3.2. Расчетная температура стенки трубы определяется по формуле
,
где b=Da/D; q и a определяются из теплового расчета котла;
lq= 1,163 Вт/(м×К);
sq определяется на основании опыта эксплуатации котлов; если значение
то оно принимается равным 0,5.
6.3.3. Максимальная температура стенки трубы
.
6.3.4. Средняя температура металла корпуса определяется по формуле
.
6.3.5. Температура металла сплошных анкерных тяг принимается равной
насыщения.
6.4. Температура металла трубной решетки.
6.4.1. За расчетную температуру металла трубной решетки принимается
среднеарифметическое значение температур наружной и внутренней пов
трубной решетки.
6.4.2. Расчетная температура tpl трубной решетки определяется по форму
,
где К=1 для труб диаметром Da=32 мм;
Kd=0,875 для труб диаметром Da=50 мм;
К=0,8 для труб диаметром Da=60 мм.
Величины Кt и qm определяются по черт. 16 и 17.
Критерий Био для трубной решетки
.
Черт. 16
Черт. 17
Черт. 18
Критерий Био для трубы
.
6.4.3. Внутренняя поверхность трубы в сечении входа газов имеет максим
температуру.
6.4.4. Максимальная температура трубной решетки равна
,
где значение qmax находим по черт. 18.
6.4.5. При наличии изоляции расчет средней температуры tpl и максималь
температуры tpl mах производится согласно пп. 6.4.2 и 6.4.4, в которых qm
определяются по черт. 17 и 18 при bipl=0.
6.4.6. При наличии выступающих в газовый объем концов труб высотой
максимальная температура трубной решетки определяется по формуле
,
где
находим по черт. 19; Кd, Кt, определяются согласно п. 6.4.2.
Черт. 19
Черт. 20
6.4.7. Расчетная температура
трубной решетки при наличии выступаю
газовый объем концов труб определяется по формуле
,
где
находим по черт. 20.
6.4.8. Максимальные температуры стенок, вычисленные согласно пп. 6.3
сравниваются с предельно допустимой температурой для выбранной мар
установленной «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паров
водогрейных котлов» Госгортехнадзора СССР.
6.5. Температура металла жаровой трубы.
6.5.1. За расчетную температуру жаровой трубы принимается средняя тем
стенки, вычисляемая по следующим приближенным формулам:
для гладких жаровых труб
t=tm+4s+30°С,
для волнистых жаровых труб
t=tm+5s+30°С,
6.5.2. Вычисленные согласно пп. 6.3.2, 6.4.2 и 6.5.1 расчетные температу
труб и трубной решетки используются для определения допускаемого на
согласно ОСТ 108.031.08-85.
7. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦ
7.1. Основные требования к конструкции.
7.1.1. Расстояние между двумя соседними кольцами жесткости жаровой
должно превышать 2DF.
7.1.2. Для волнистых жаровых труб с внутренним диаметром до 700 мм в
должна быть не менее 35 мм, для труб с внутренним диаметром от 700 до
менее 50 мм.
7.2. Дополнительные требования к конструкции.
7.2.1. Наличие зазора между трубами и трубной решеткой при некачеств
вальцовке труб вызывает перегрев металла трубы и способствует развити
коррозии. Поэтому для увеличения надежности и срока службы котла ре
подвальцовка труб после приварки их к трубной решетке.
7.2.2. Наружный сварной шов (черт. 21, а) повышает температуру металл
решетки, которая у решеток с трубами, заделанными заподлицо, ниже че
наружными сварными швами (черт. 21, б).
7.2.3. Изоляция толщиной более 50 мм неэффективна, так как дальнейше
толщины изоляции практически не снижает температуру металла трубно
результате расчета анкерной связи по п. 3.2 наружный диаметр связи пол
что не выполняется условие п. 2.3.2.2, то диаметр концов связей должен
(черт. 22).
Черт. 21
Черт. 22
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕ
Рекомен
ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕН
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ,
МОДУЛЯ УПРУГОСТИ И
КОЭФФИЦИЕНТА
ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ОТ
ТЕМПЕРАТУРЫ
---- модуль упругости; ---- коэффициент линейного расширения; -×-×-×теплопроводности; 1 - сталь 20, 15ХМ; 2 - сталь 12Х1МФ; 3 - сталь 12
12Х1МФ; 4 -сталь 20
ПРИЛОЖЕ
Спра
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
1. Исходные данные
1.1. Конструктивные данные:
spl=13 мм
- толщина стенки трубной решетк
sF= 13 мм
- толщина стенки жаровой трубы;
sp=3 мм
- толщина стенки дымогарных тру
Dт=60 мм
- наружный диаметр труб;
DF= 1226 мм
- наружный диаметр жаровой труб
Da=2730 мм
корпуса;
- внутренний диаметр цилиндрич
lf=2000 мм
- расчетная длина продольных связ
d0=550 мм
- диаметр наибольшей окружност
касательно к укрепляющим деталям трубной решетки;
sк=10 мм
b=150 мм;
- толщина стенки корпуса;
=613 мм;
р=0,3 МПа
=763 мм - размеры расчетной кольцевой пл
- расчетное давление.
Материал трубной решетки и продольных связей - сталь 20К.
1.2. Режимы работы котла:
Режим 1: N1=103 - число циклов типа пуск-останов (изменение нагрузки
100% и обратно).
Режим 2: N2=10×103 - число циклов изменения нагрузки от 40 до 100% о
номинальной и обратно.
1.3. Данные из теплового расчета котла:
ts=133°С
- температура насыщения;
lp=46,5 Вт/(м×К)
- теплопроводность стали 20;
lq=1,16 Вт/(м×К)
- теплопроводность накипи;
sq=0,5 мм
- толщина накипи.
Тепловые потоки и коэффициенты теплоотдачи для жаровой трубы и тру
газохода:
при нагрузке 100%
=146×103Вт/м2;
=12,8×103Вт/(м2×К);
=36×103 Вт/м2;
=4,6×103Bт/(м2×K);
при нагрузке 40%
=146×103×0,4=58,4×103Вт/м2;
=7×103Вт/(м2×К);
=36×103×0,4=14,4×103Вт/м2;
=2,67×103Вт/(м2×К);
q1=22,1 103 Вт/м2 - тепловые потери для обоих режимов.
2. Расчет
Пример 1.
Рассчитать на прочность и долговечность трубную решетку трехходовог
котла с гладкой жаровой трубой в зоне просвета b между жаровой трубой
второго хода при заданных основных размерах (чертеж).
Определить минимально допустимый размер просвета е между жаровой
угловой связью.
Чертеж к приложению 2, примеру 1
Пункт РТМ или
другого
документа
1. Определение средней
6.3.2
температуры
Наименование
1.1. Жаровая труба
(нагрузка 100 %)
1.2. Трубы второго
газохода (нагрузка 100
%)
1.3. Жаровая труба
(нагрузка 40 %)
Расчет
1.4. Трубы второго
газохода (нагрузка 40 %)
1.5. Стенка корпуса
1.6. Металл трубной
решетки
2. Проверка условия
прочности для просвета
b
6.3.4
tpl=215°С (расчет tpl не приво
пример 4)
2.4.1
2.1. Характеристики
ОСТ
Et=19,7×10-4 МПа
материала трубной
108.031.08-85
решетки (сталь 20)
[s]=13,9×10 МПа при tpl
2.2. Продольные связи
П. 1 расчета, Гладкая жаровая труба:
для внутренней кромки приложение 1,
2.4.1.3
t0 mах =228°С; a0=12,75×1
Трубы второго газохода:
t1 mах =155°С; a1=12,2×1
2.3. Относительное
смещение кромок
2.4. Коэффициент
защелки
2.5. Отношение
радиусов
2.6. Коэффициент К2
2.4.1
2.4.1.4
´[12,75(228-20)-12,2´(155-20)1
А=0,8
2.4.1
При
3. Расчет на
малоцикловую
усталость
3.1. Режим 1
3.1.1. Размах
интенсивностей
напряжений
2.4.3
4.3.1
коэффи
вычисляется по форм
Так как условие п. 2.4.1 не выпо
производится расчет па малоцик
усталость согласно разделу 4
3.1.2. Расчетная
ОСТ
амплитуда
108.031.09-85
интенсивности
(приложение 3)
напряжений
3.1.3. Допускаемое
То же
[N1]=4×103
число циклов
3.1.4. Приближенный
4.3.2
Для b=150 мм и s=13 мм с номог
расчет по номограмме
10 РТМ получаем Q=40,0×10 М
Размах интенсивностей
Dse=QAw=40,0×10×0,8×2×01=
напряжений
3.1.5. Погрешность
3.2. Режим 2
3.2.1. Размах
интенсивностей
напряжений
3.2.2. Относительное
смещение кромок
3.2.3. Расчетные
температуры
продольных связей
4.3.1
4.3.1.1
Пп.1.1-1.4
расчета
=2×103×[12,75(228-175)-12,2(15
мм
t0 max=228°C
t0 min=175°C
t1 max=155°C
t1 min=144°C
3.2.4. Расчетная
амплитуда
3.2.5. Допускаемое
число циклов
3.3. Условие
суммирования
повреждений
ОСТ
108.031.09-85
(приложение 3)
То же
[N2]=1,68×103
«
Поскольку условие суммирован
удовлетворено, циклы указанно
быть допущены при эксплуатац
4. Определение
минимально
допустимого размера е
(черт. 1)
4.1. Продольные связи:
для внутренней кромки
2.4.1.3, П. 1.5 Обечайка корпуса:
расчета
t0 max=130°С; a0=11,9×l0
для наружной кромки
П. 1.1 расчета Жаровая труба:
t1 max=228°C; a0=12,75
4.2. Относительное
смещение кромок
2.4.1
4.3. Аргумент
2.4.2
´½[11,9(130-20)-12,75´(228-20)]
4.3.1. Коэффициент
заделки
4.4. Ориентировочный
размер просвета
4.5. Предварительные
размеры кольцевой
пластины
4.6. Отношение
радиусов
4.7. Коэффициент Ку
2.4.1.4
2.4.2
A=1,5
По номограмме черт. 10 Р
Q=5,17 10 МПа/мм e(l)=
2.4.2.3
2.4.2.1
При
коэффици
определяется по черт. 11 РТМ:
К3=2,12
4.8. Минимально
допустимый просвет во
втором приближении
4.9. Проверка условия
прочности
4.9.1. Окончательные
размеры пластины
4.9.2. Коэффициент К2
2.4.2
2.4.2.4
Принимаем размер просвета рав
и проверяем выполнение услови
2.4.1
При
0,335< 0,8 коэффи
определяется по черт. 9 настоящ
К2=0,088
4.9.3. Условие
прочности
2.4.1
5. Наибольший
неукрепленный участок
трубной решетки
2.3.1
Условие прочности выполнено
Пример 2.
Рассчитать максимально допустимые размеры просветов ½b½ и ½с½ тру
котла из примера 1 в предположении, что жаровая труба волнистая.
Наименование
1. Просвет b
1.1. Размер b в первом
приближении
1.1.1. Входные величины
1.2. Наружный радиус в
первом приближении
Пункт РТМ
или другого
документа
Расчет
2.3.3.2
b(1)
П. 2.1
примера 1
2.3.3.2
b(1)=613+343=95
r0=613 мм (черт. 1)
1.3. Размер b во втором
приближении
1.3.1. Отношение
радиусов
2.3.3.2
1.3.2. Коэффициент
2.3.2.1
1.3.3. Размер b(2)
2.3.3.2
При r0/r(1)<0,8 по черт. 8 настоящ
находим
=0,62 (кривая 1)
b(2)=
1.4. Размер b в третьем
приближении
2.3.3.2
b(2)=613+212=8
По черт. 8 настоящего РТМ опред
=0,56 (кривая 1)
1.5. Размер b
2.3.3.3
b(3)=0,56×343=192
Принимаем b=180<b(3)=192 мм
rl=r0+b=613+180=793
1.6. Проверка условия п.
2.3.2
2.3.2
K1=0,58 (по черт. 8
т.е. условие п. 2.3.2 выполнено
2. Просвет е
2.1. Размер е в первом
приближении
2.2. Размеры пластины в
первом приближении
2.3.3.2
Исходные
данные
По черт. 8 настоящего РТМ (кри
=0,56
2.3. Размер e(2)
Принимаем е=190 мм и проверяем
условия п. 2.3.2:
r0=r1-e=752-190=562
K1=0,56
2.4. Проверка условий п.
2.3.2
2.3.2
е=190<0,56×343=19
Условие п. 2.3.2 выполнено
Пример 3.
Определить допустимое давление в горизонтальном котле, имеющем гла
трубу с коэффициентом некруглости а=2,0%. Внутренний диаметр жаров
DFa=1200 мм, длина LF=4000 мм, расчетная температура металла t=250°С
мм.
Наименование
1. Допустимое
давление
Пункт РТМ или
другого
документа
5.4.2
Расчет
1.1. Допускаемое
ОСТ 108.031.08[s]=13,2×10 МПа при t=2
напряжение
85
1.2. Коэффициент K:
5.4.2
К=3,1 для горизонтального котла
Пример 4.
Определить температуру металла трубной решетки толщиной 20 мм с тр
диаметром 32´3 мм при следующих условиях: аp=346 Вт/ (м2×К); аpl=20 В
мм - шаг между трубами; th=1200°С - температура газов; tc=200°С - темпе
Наименование
1. Коэффициент
теплопроводности
металла трубы и
трубной решетки
2. Поправочный
коэффициент на
диаметр трубы
3. Поправочный
коэффициент на шаг
между трубами
4. Критерии Био
5. Безразмерная
температура
6. Расчетная
температура стенки
трубной решетки
Пункт РТМ или
другого
документа
Расчет
Принимаем среднюю температ
металла трубы и трубной реш
6.4.2
l=41,4 Вт/(м×К)
Кd=1
6.4.2
l-db=50-26=24
По черт. 16 настоящего РТМ нахо
6.4.2
6.4.2
6.4.2
По черт. 17 настоящего РТМ опре
qm=0,109
7. Максимальная
температура стенки
трубной решетки
6.4.4
По черт. 18 настоящего РТМ опре
qmах=0,143
8. Максимальная
температура
трубной решетки
при наличии
выступающего
конца
6.4.6
По черт. 19 настоящего РТМ опре
=0,215; h=7,5 мм
=0,35; h=15 мм
При h=7,5 мм
=1,14×1×1[0,21
200)+200]=473°C
При h=15 мм
=1,14×1×1[0,35
200)+200]=627°C
СОДЕРЖАНИЕ
1. Основные положения. 1
2. Выбор основных размеров трубной решетки, днищ, труб и обечаек. 3
3. Выбор основных размеров анкерных и угловых связей. 10
4. Поверочный расчет на усталость. 12
5. Допустимое давление в котле при наличии отклонения от круглости ж
13
6. Температура металла. 14
7. Требования к конструкции. 18
Приложения. 19
Приложение 1 Зависимость коэффициента линейного расширения, моду
коэффициента теплопроводности от температуры.. 19
Приложение 2 Примеры расчетов. 19
версия для печати
* Документы для скачивания доступны БЕСПЛАТНО только для зарегистрированных
- Регистрация юридических лиц;
- Регистрация физических лиц.
Блок авторизации пользователей находится в правом верхнем углу страницы.
Назад
Наверх
Главная | Союз стройиндустрии | Прайс-листы | Тендеры | Объекты
строительства | Предприятия | Оборудование и
спецтехника | Каталоги | Литература | Допуск СРО
[AD]