Расчет барабана на прочность

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ОТЧЕТ по ИДЗ № 1

Расчет барабана на прочность по дисциплине Надежность, диагностика элементов энергетического оборудования Выполнил студент гр.5В11 Лебедев А.А.

Отчет принят:

Доцент каф. ПГС Казаков А.В.

Томск — 2014

Введение

Детали конструкции котла воспринимают избыточное внутреннее или наружное давление. К тому же на них приходится термические напряжения от разности температур в сечении и от самокомпенсации, а также напряжения от весовых нагрузок.

При выполнении проектных расчетов определяют размеры элементов проектируемых деталей, которые обеспечат их прочность как в рабочих условиях, так и при гидравлическом испытании.

В данном индивидуальном задании будет приведен расчет барабана парового котла, определена толщина стенки барабана и проверка возможности проведения гидроиспытаний.

Цель: Определение номинальной толщины стенки барабана, способной выдержать давление и температуру среды.

Расчет ведется согласно нормам расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (РД 10−249−98) — распространяются на паровые котлы и паропроводы с избыточным рабочим давлением более 0,07 МПа и на водогрейные котлы и трубопроводы горячей воды с температурой свыше 115 °C.

1. Расчет на прочность барабана Развёртка барабана Развёртку барабана построим с использование компьютерной программы Компас — 3D V13.

Размеры барабана:

Длинна l=14 м; Ширина барабана b=5.024 м; диаметр барабана D=1,6 м.

На развертке барабана расположены следующие отверстия: 1) 4 штуки — диаметром 84 мм; 2) 16 штук — диаметром 105 мм; 3) 16 штук — диаметром 44 мм; 4) 42 штуки — 105 мм.

Коридорное поле отверстий с одинаковым шагом; 2) Коридорное поле отверстий с одинаковым шагом; 3) Продольный ряд отверстий с одинаковым шагом; 4) Шахматный ряд отверстий.

Рисунок 1- Развертка барабана.

Номинальная толщина стенки где SR — расчетная толщина стенки, мм; с — суммарная прибавка к расчетной толщине стенки.

Расчетная температура стенки Примем расчетную температуру стенки равной температуре среды в барабане при заданном давление

Материал стенки барабана Примем 16ГНМА.

Номинальное допускаемое напряжение для tr и 16ГНМА [1, стр. 156]

Расчетный коэффициент прочности

— для первого ряда отверстий:

d=0,084 м; t=12,25 (развертка); t1=4,02 м.

— для второго ряда отверстий:

d=0,105 м; t=1,56 (развертка); t1=0,67 м.

— для третьего ряда отверстий:

d=0,044 м; t=0,82 (развертка).

— для четвертого ряда отверстий:

d=0,105 м; t=0,64 (развертка); t1=0,67 м; m=b/a=0,335/0,32=1,0469; a=t/2=0,32; b=t½=0,335.

Из данных расчетом примем

Расчетная толщина стенки Суммарная прибавка к расчетной толщине стенки

где с — суммарная прибавка к расчетной толщине стенка, мм, складывается из с1- технологической прибавки с1=с11+с12; с11=1,6 мм, [1, стр. 157] - поправка на возможную неточность прокатки; с12=0 мм, [2, стр. 17] - поправка на возможное утонение в процессе гибки; с2 — эксплуатационная прибавка, c2=c21+c22; c21=1 мм, [2, стр.5] - поправка учитывающая наличие пароводяной смеси внутри; c22=0 мм, [2, стр.5].

Номинальная толщина стенки из стандартного рядя размеров примем SR=75мм.

Проверка требований к укреплению лазового отверстия Предельный диаметр неукрепленного отверстия где

При условии d0> dлазовое отверстие укреплять не требуется. Данное условие выполняется с запасом 258,75мм>105мм; >84мм; >44мм.

Проверка на возможность проведения гидроиспытаний Гидроиспытания проводятся с пробным давлением на 25% превышающем расчетное давление и температурой воды 20 °C.

Допускаемое давление для гидроиспытаний где =170 МПадопускаемое напряжение для гидроиспытаний.

Пробное давление для гидроиспытаний При условии Рh> Рпроб. гидроиспытания проводить можно. При толщине стенки 75 мм данное условие не выполняется 12,3<14,375 следовательно необходимо увеличивать толщину стенки, поэтому примем толщину стенки равную 90 мм.

Допускаемое давление для гидроиспытаний При s=90 мм Рh> Рпроб. — 14,72 > 14,375 МПа следовательно условие проведения гидроиспытаний выполняется.

Значения предельного диаметра отверстия для s=90 мм d0=468,87 мм, лазовое отверстия укреплять не требуется.

Расчет эллиптического днища барабана Примем толщину днища s=90 мм.

Коэффициент прочности, учитывающий наличие лазового отверстия:

где d — диаметр лазового отверстия.

Длина цилиндрической части днища Проверка к требованию укрепления отверстия где — высота выпуклой части днища.

Проверка возможности проведения гидроиспытаний Допускаемое давление для гидроиспытаний Пробное давление для гидроиспытаний При s=90 мм Рh> Рпроб. — 15,112 > 14,375 МПа следовательно условие проведения гидроиспытаний выполняется.

Заключение

В результате выполненных расчетов мы получили, необходимая толщина стенки обечаек и днища барабана должна быть равна 90 мм, для того чтобы выдержать необходимые нагрузки и пройти гидравлические испытания.

Для обечаек барабана давления для гидравлических испытаний, а для днища барабана в то время как пробное давление равное Из этих значений видно что барабан с толщиной стенки равной 90 мм пройдет гидравлические испытания.

Список литературы

барабан прочность гидроиспытание днище

1 Казаков А. В., Надежность, диагностика элементов энергетического оборудования: учебное пособие. — Томск: издательство Томского политехнического университета, 2010. — 224с.

2 Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды, 2001. — 197 с.