Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МК_Справочник_том_2

.pdf
Скачиваний:
159
Добавлен:
08.05.2015
Размер:
7.77 Mб
Скачать
Таблица 13.24

Wí = h ×n2 ,

 

Wêt = a ×T ×r ,

 

Wp =0,85 PâYm

(13.63)

V - объем печи в м3.

Dt =a(T)Tmaxrô

Tmax =T+ T0

3) Коэффициент Ym (m =1,2,3) в (13.63) принимается по табл.13.24 и определяет собой степень возможного воздействия давления газовой среды (часть внутреннего давления газа), как

m

1

2

3

технологического процесса и состояния футеровки

 

 

 

 

лещади.

Ym

0

0,5

1,0

Рекомендуется в соотношении (13.63) для боль-

 

 

 

 

 

 

 

 

шинства конструкций принимать Y2 = 0,5.

4) Коэффициенты, входящие в (13.58) и (13.61) необходимо вычислять по формулам таблиц 13.25, 13.26 в зависимости от номера приближения при êi =1,0 è

Er(i ) = Et(i) = E(T ) (на первом этапе расчета). Все вычисления производятся до нужной сходимости зна-

Таблица 13.25

i

 

 

 

 

 

Bi (i = 1,2,3)

 

 

 

 

Примечание

 

 

 

 

 

 

 

 

æ n

 

j(1)

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 + T ç

ê

-

 

n

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

n + 1÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

1

 

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

é

 

 

æ n + 1

ö

 

 

 

ùn+1

 

 

 

T

 

 

 

 

 

³ 2

1 -

 

 

 

ê1

- n(i) ç

 

 

- 1÷

(r(i) / r

)ú

 

n + 1

ê

 

 

ê

ê è

 

ø

 

s

ô

ú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

û

 

Таблица 13.26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

ci

 

 

 

 

 

 

Примечание

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1/ê1

 

 

 

 

 

 

 

³ 2

 

 

 

 

 

1/ê + ln (r /r (i) )

 

 

(i = 2,3)

 

 

 

 

 

 

i

ô

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чения p0(i) â (13.57) ïðè

i=1,2,3.

Âтаблице 13.25 в соответствующих соотношениях принимать

n(i )

=

 

i2

,

k

ê2

- (n + 1)2

 

 

 

 

 

i

 

 

n - число температурной изотермы принимает зна- чения n =0,1...4 (включая и дробные значения n).

êi = Et(i)[Er(i )]1 ,

j(ni ) = 1+ nê(i ) ,

T = T0Tmax1 .

5) Вычисления давления p0(1) производятся в соответствии с п.1; после чего оп-

ределяется давление p0(2) èç (13.57) ïðè i =2. В таблицу 13.25 при i =2 входит радиус сжатой зоны, который определяется из соотношения

 

 

 

 

r(i )

= r

ê(i ) ,

 

(13.64)

 

 

 

 

s

 

ñð

s

 

 

 

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

é

 

 

(i 1)ê

 

(ê

+ n +1) ù1/n+1

 

p

 

 

ês(i ) = ê

 

0

i 1

 

i 1

 

ú

(13.65)

 

 

 

 

 

 

 

(i 1)

ê

 

 

 

 

 

 

 

ú

 

ë

 

 

 

na(T )T0Et

û

 

381

6) Второй этап. Определяется влияние обжатия швов на изменение модуля упругости как в радиальном, так и в окружном направлении. При вычислении по второму этапу выполняются условия

 

sê(i ) = (1 + àê(i )) > 125,, (i = 1,2,3)

 

n

ãäå

àê(i ) = cê(i ) ådør .ñ ,

ñê(i) = m2E(T )[rs(i )]1

Значения r (si) определяются в соответствии с указаниями п.5. на основании

соотношений (13.64), (13.65).

 

 

 

 

 

 

 

В первом приближении для

определения

предварительного значения r(1)

 

 

 

 

 

 

 

s

второго этапа последний принимается равным r(3)

первого этапа. При этом

 

 

 

 

 

s

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

ådø.ñ = dø ×nør .ñ

(13.66)

 (13.66)

nr

=

nø

,

 

 

 

 

 

 

ø.ñ

 

r(si )

 

 

 

 

 

 

 

ïðè

r(i) = r

[r (i) ]1

,

(i=1,2,3...Ê)

 

s

ô

s

 

 

dø размер шва кладки блоков футеровки в радиальном направлении;

nø количество швов в кладке от центра лещади в радиальном направлении.

7) Давление p0(i ) на втором этапе определяется из соотношения (13.57) при

i=1,2,3...K.

При этом следует определять новые значения модулей упругости в радиальном и тангенциальном направлениях

 

Er(i ) = E[sê(i)]1 ,

 

 

Et(i ) = i2[sê(i )]1

(à)

В соотношении (à) ê2

принимается по формуле

 

i

 

 

 

êi2 = (1 + aê(i ))(1 + eêaê(i ))1

(13.67)

Параметр eê в (13.67) меняется в диапазоне 0 £ eê £ 1,0 что позволяет из (13.67)

определять значение «ê» на длине радиуса rs , включая и краевые значения ê . После определения соответствующего значения êi выполняется окончательное

вычисление p0(i ) .

8) Все вычисления на втором этапе выполняют в соответствии с пп.1 ¸ 5. Вели- чина rs(i ) для второго этапа определяется из (13.64), (13.65) при êi , вычисленном

ïðè eê = 0. В п.6 второе приближение (i = 2) на втором этапе вычисляется после предварительной оценки соответствующих значений, входящих в (13.64), (13.65) параметров.

9) Проверка прочности кожуха производится в соответствии с разделом «Расчет доменных печей».

382

13.5.4. Расчет воздухонагревателей

 

 

 

 

 

 

 

1) Стальной кожух и футеровку

à)

 

 

 

 

á)

Têóï

рассчитывают на прочность от воз-

 

 

1

 

1

 

действия

внутренней

температуры

 

2

 

 

 

 

 

и давления дутья. Для этого цилин-

 

1,

 

 

 

 

 

2, 3

H

2

 

2

 

 

дрическую часть воздухонагревате-

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

ля разбивают по высоте на отдель-

 

 

 

 

 

 

=0

 

3

 

3

2/3H

 

ные участки с одинаковыми конст-

 

 

 

 

 

-2, -1

 

 

 

 

 

рукциями, размерами и материала-

 

n-2

 

n-2

 

ми футеровки и кожуха, как пока-

H

 

 

 

 

 

n-1

 

n-1

 

 

H

-1,

 

 

Tâ( ó)

çàíî íà ðèñ.13.36à. В каждом участ-

 

 

n

 

n

 

ке обязательно рассчитываются два

=0

H

S

 

S

 

 

сечения - верхнее и нижнее, между

+2

 

 

 

 

 

 

+1,

 

 

 

 

 

 

которыми

напряженное

состояние

 

n+1

 

n+1

 

H

 

 

 

кожуха и слоев футеровки считается

 

 

 

 

 

 

+3

 

n+2

 

n+2

 

изменяющимся по линейному зако-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2,

 

n+3

 

n+3

 

ну. Расчет

выполняется,

начиная с

 

 

Tîã

H

 

 

 

 

 

верхнего сечения (11).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжения

îò

собственной

Рис.13.36. Вертикальный разрез воздухонагревателя

массы конструкций не учитываются

à

расчетные

сечения

è

порядок

определения

из-за их малости по сравнению с

напряжений в

кожухе

воздухонагревателя; á

напряжениями

 

от температуры и

график изменения температуры воздуха Òâ внутри

давления дутья.

 

 

 

воздухонагревателя по высоте; Òêóï температура

2) Расчетная температура возду-

под куполом; Òîã температура отходящих газов

ха внутри

воздухонагревателя под

 

 

 

 

 

 

 

куполом Òêóï

и температура отходящих газов Òîã задаются технологической орга-

низацией. Между этими крайними значениями температура по высоте воздухонаг-

ревателя принимается изменяющейся по линейному закону:

 

 

 

Tâ (y)=Têóï (Têóï Tîã )

y

,

(13.68)

H

 

 

 

как показано на рис.13.36.

Температура на границах слоев в произвольном сечении воздухонагревателя определяется по формуле (13.32), однако Tconst =0, а коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности

λí = 2 + 13 v ,

(13.69)

ãäå v, м/с - скорость ветра, принимается по СНиП в зависимости от места строительства.

Увеличение скорости ветра с высотой при расчете по (13.69) учитывается поправочным коэффициентом Ê в соответствии с табл.13.27.

Таблица 13.27. Поправочные коэффициенты для увеличения скорости ветра при расчете коэффициента теплоотдачи λí

Высота над поверхностью земли, м

Äî 10

20

40

100*

 

 

 

 

 

Поправочный коэффициент Ê

1

1,15

1,3

1,5

 

 

 

 

 

* Для промежуточных высот Ê определяют по линейной интерполяции.

Температура слоев футеровки является линейной функцией координат Zi (рис.13.37, 13.38), отсчитываемых от внутренней поверхности каждого из этих слоев, следовательно справедлива формула (13.34).

383

4

2

TH T

δ

δ

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

1

Ti+1

Ti

Ti-1

T3

T2

TB

 

 

 

hi+1

hi

hi-1

h3

h2

h1

h7 h6 h5

h4

 

h3 h2

h1

 

2

t(z4)

1

t(z4)

T

 

 

 

Сечение

 

 

 

n - n

P5

P4

P2

P1

δ

δ h5 h5

h4

 

z4

 

 

z1

 

h4

h2 h2

h1

h1

 

2

2

2 2

2

2

2

2

2

2

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

Рис.13.37. Изменение температуры по толщине стенки воздухонагревателя в расчетном сечении

1 внутренняя поверхность воздухонагревателя; 2 наружная поверхность воздухонагревателя; 3 футеровка; 4 кожух

Рис.13.38. Расчетная схема для футеровки с двумя компенсационными слоями в со- четании с двумя кольцевыми зазорами

1 внутренняя поверхность;

2 наружная поверхность; h1, h4 несущий огнеупорный слой (соответственно внутренний и наружный); h2, h5 деформативный слой (соответственно внутренний и наружный); h3, h6 кольцевой зазор; h7 теплоизоляционный слой;

d кожух воздухонагревателя

3) Проверка прочности кожуха воздухонагревателя в сечениях с двумя деформативными слоями и двумя кольцевыми зазорами в произвольном сечении ïŠ ï производится по формуле (13.35), где

 

 

 

1

 

é

n

ù

s1

=

 

 

êPâ ×r2(n) ×np + f å(P4(n-1) ×r4(n-1)

+ P4(n) ×r4(n))× Hn-1,n × nt ú £ R ;

 

 

 

 

2r

(n)

× d

(n)

 

 

 

 

ê

i =2

ú

 

 

 

 

 

 

ë

û

 

P

×r(n) ×n

p

+ P

(n) × r(n×n

 

 

s2 =

â

4

4

t

£ R .

(13.71)

 

 

 

d(n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В формулах (13.70), (13.71): n =1,2,3,... номера сечений по рис.13.36à ; f = 0,2, np = 1,15, nt =1,2 коэффициенты перегрузки; Pâ избыточное (нормативное) давление воздуха, МПа; m = 0,75 коэффициент условий работы.

Ï ð è ì å ÷ à í è ÿ .

1. Второй член в квадратных скобках формулы (13.64) для сечений, расположенных ниже сечения SŠS, соответствующего 2/3 высоты цилиндрической части воздухонагревателя

(ðèñ.13.36 à), принимается равным его значению в сечении SŠS.

2. Для реконструируемых и эксплуатируемых воздухонагревателей коэффициент условий работы назначается в зависимости от срока эксплуатации и фактического состояния кожуха и футеровки.

384

Давление на несущие огнеупорные слои, соответственно наружный и внутрен-

ний в сечении n-n, определяется по формулам:

 

P =

D4 p × d11

+ D1p × d41

;

(13.72)

 

 

4

d44 × d11

- d41 × d14

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

=

D1p ×d44 + D4 p ×d14

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

d44

× d11 - d41 ×d14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

 

r × r

 

 

 

 

 

 

 

 

×h ×r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

d44 =

 

4

+

 

 

 

4

 

+

 

5 5 4

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B14

 

Ed

 

 

 

 

 

 

 

 

r5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d41 =

 

r4 × r1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r N

ò4

 

0,85×P

 

×r

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

4 p

=

4

-

 

â

 

 

 

 

 

- a ×T ×r - n ×h - n ×h ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B14

 

 

 

 

 

Ed

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 5

6 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d14 =

4

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

 

 

r

 

 

×r

 

 

 

 

 

×h ×r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

d =

1

 

+

4

1

 

+

 

2 2 1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

B11

 

 

B14

 

 

 

 

 

 

r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.73)

(13.74)

(13.75)

(13.76)

(13.77)

(13.78)

D

 

=

r1 × N

ò1

-

r4

× N ò4

-

 

 

×h

-

 

×h

 

.

(13.79)

1p

n

n

3

 

 

 

 

 

 

B11

 

 

 

2

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

B14

 

 

 

 

 

 

 

В формулах (13.72) (13.79) индексы при всех величинах проставлены в соответствии с расчетной схемой рис.13.38.

Значения Â1i è NTi при произвольных зависимостях Ei (T) è ai (T) и вычисляются по формулам:

 

hi

 

 

B1i = òEi (T )×dz ;

(13.80)

 

0

 

 

hi

 

 

NTi = ò fi (T ) × dz ;

(13.81)

 

0

 

ãäå

fi (T ) = ai ×T (zi ) × Ei (zi ) .

 

Для различных материалов футеровок Â1i è NTi вычисляются с помощью данных, приведенных в табл.13.22, 13.23.

В том случае, если несущий огнеупорный слой, внутренний или наружный, состоит из нескольких Ê огнеупорных слоев (пакет), различных по свойствам материалов, то Âi è Nò вычисляются для каждого пакета как суммы:

ê

 

B1 = åB1i ;

(13.82)

1

 

ê

 

N ò = åNTi .

(13.83)

1

 

Коэффициенты податливости mi è ni для различных материалов принимаются

по первой или второй строке табл.13.21 в зависимости от радиальных давлений Ði , действующих на деформативные слои:

385

P

= P

r1

 

;

(13.84)

 

 

 

2

1 r

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

P

= P ×

r4

.

(13.85)

 

5

4

 

r

 

 

 

 

 

5

 

 

 

Подробно о выборе коэффициентов mi è ni было изложено в п.13.5 главы.

В том случае, когда вместо выгорающих зазоров h3, h6 в несущих слоях футеровки установлены радиальные выгорающие прокладки, их суммарная толщина приводится к условной толщине кольцевого зазора по формуле

h =

di ×ni

 

(13.86)

 

i

2p

 

 

 

ãäå di - толщина радиальной выгорающей прокладки; ni

- число радиальных про-

кладок в несущем слое футеровки.

 

 

 

При отсутствии кольцевых выгорающих зазоров и радиальных выгорающих прокладок h3 =0 è h6 =0.

Расчет, выполненный по формулам (13.72), (13.73), следует во многих случаях рассматривать лишь как первое приближение к окончательному решению, так как несущие огнеупорные слои футеровки не способны воспринимать растягивающие напряжения. Поэтому после выполнения расчета в первом приближении, необходимо построить эпюры кольцевых напряжений в несущих огнеупорных слоях

кладки с помощью формулы (13.48), в которой:

 

 

 

 

 

 

ïðè i =4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

x4

=

1

 

(- P × r

+ P ×r + N

ò

4

) ;

(13.87)

 

 

 

 

B14

4 4

1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ïðè i =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

x1

=

 

1

(- P × R + N

ò1

) .

 

 

(13.88)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B11

1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eõ4, eõ1 представляют собой относительные кольцевые деформации срединных поверхностей наружного и внутреннего несущих огнеупорных слоев соответственно, а дальнейший расчет выполняется в соответствии с пояснениями к формуле (13.48).

В случае если наружный несущий слой полностью попадает в растянутую зону, повторные расчеты (второе, третье и т.д. приближения) производят по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P = P

r1

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

1 r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P =

 

D1p

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

d11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

 

 

r ×r

 

 

×h ×r

 

 

×h ×r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

m

 

 

 

 

 

 

d =

 

1

+

 

1

+

2 2 1 +

 

5 5 4

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

B11

 

 

Ed

 

 

 

r2

 

 

 

 

 

r5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r × N

ò1

 

 

0,85 × P × r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

1p

=

1

 

-

 

 

 

B

 

- aTr - n h - n h - n h - n h .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B11

 

 

 

 

 

Ed

 

 

 

 

 

2

2 3 3 5 5

6 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.89)

(13.90)

(13.91)

4) Воздухонагреватель с одним деформативным слоем и одним выгорающим зазором. В этом случае несущий огнеупорный слой (наружный) и соответствующие ему деформативный и выгорающий слои отсутствуют.

386

x
Рис.13.39. Прямой участок футерованной цилиндрической оболочки в принятой системе координат

Следовательно, Ð4 = 0, à Ð1 определяется по формуле (13.54), где

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2

 

 

r × r

 

 

 

× h

× r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

=

1

 

+

1

+

2

2

1 ;

 

 

 

 

 

(13.92)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

B11

Ed

 

 

 

r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r × N

ò1

 

 

0,85 × P × r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

1p

=

1

 

 

-

 

 

â

 

 

- aTr - n

× h

- n

×h .

(13.93)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B11

 

 

 

 

 

Ed

 

 

 

 

2

2

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остальной расчет аналогичен изложенному выше, а в формулы (13.70) и (13.71) вместо Ð4 è r4 подставляется соответственно Ð1 è r1

5) Кольцевые напряжения в несущих огнеупорных слоях футеровки определяют по формулам (13.48), (13.87), (13.88); полученные сжимающие напряжения сравниваются с расчетными сопротивлениями для огнеупорных материалов. Вычисление радиальных перемещений выполняется по формуле (13.122).

13.5.5. Расчет воздухопроводов горячего дутья

1) Расчет распространяется на воздухопроводы доменных печей с многослойной футеровкой и компенсационным слоем. Стальной кожух и футеровку рассчитывают на прочность от воздействия

температуры и давления горячего

z

дутья.

 

y

Ïîä

воздействием температур-

 

ного роста футеровки и внутрен-

 

него давления дутья в кожухе воз-

 

никают

растягивающие кольцевые

 

и меридиональные напряжения. Участок воздухопровода в при-

нятой системе координат и расчетные схемы участка даны на рис.13.3913.41.

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

l

 

l

 

l

 

 

l

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

A

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

0

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l0

 

l0

A

l0

 

 

l0

 

 

 

 

l

0

l-l

0

l-l

l-l

l-l

0

l-l

0

l

0

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

Рис.13.40. Схематический продольный разрез прямого участка футерованной многослойной цилиндрической оболочки

1 кожух; 2 асбестовый картон; 3 теплоизоляционные слои футеровки; 4 заглушки; 5 огнеупорные несущие слои футеровки; 6 температурные зазоры

Дополнительные меридиональные напряжения в кожухе воздухопровода, возникающие под воздействием собственной массы воздухопровода (включая футеровку), опирающихся на него площадок, оборудования и т.п. определяются как для обычных балок кольцевого сечения без учета несущей способности футеровки. Эти напряжения суммируются с меридиональными напряжениями в кожухе, полученными от воздействия температуры и давления горячего дутья.

387

À

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

1

 

 

h2

h1

PÂ

TÂ

TÍ

 

 

 

h

 

PB

TB

δ

b

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

Рис.13.41. Поперечное сечение ÀÀ íà ðèñ.13.40.

2) Расчетная температура горячего дутья Òâ задается технологической организацией. Распределение температуры считается постоянным для всех участков воздухопровода горя- чего дутья (ВГД) и осесимметричным.

Температура на границах слоев в сечениях прямых уча- стков ВГД, согласно рис.13.42 определяется по формулам (13.32), (13.33), но в отличие от доменных печей и воздухонагревателей принимается í =20,65 при минимальной расчетной температуре воздуха и í =25,52 при максимальной расчетной температуре воздуха.

 

 

 

 

 

 

T3

T2

t (z )

T1

 

 

 

 

T

 

Tn+1

Tn

t (z2)

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1

 

 

h1

 

 

δ

d b

 

hn

h2

h1 /2 h1 /2

ρ1

= 1 +

 

 

 

2r1

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ =

r

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Á

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρn = 1 +

2h1 + 2h2 + ... + hn

 

 

 

 

 

 

 

 

2r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.13.42. Сечение единичной расчетной полоски участка футерованной оболочки; распределение температуры по ее слоям

При определении расчетных температур кожуха кольцевого участка ВГД к зна- чениям температур кожуха, полученным расчетом по формуле (13.32), следует при-

бавлять Òconst =50°C, для всех остальных участков ВГД Òconst =0°С. Изменение температуры по толщине слоев происходит по закону прямой (см.формулу 13.34).

3) Прочность кожуха в расчетном сечении проверяют по формуле (13.35), в которой

s2

= sxt × nt + sxp × np

£ R ;

(13.94)

s1

= syt × nt + syp × np

£ R ,

(13.95)

388

ãäå

 

 

sxp

= Pâ ×r

;

 

 

 

(13.96)

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

syp

= Pâ × r

;

 

 

 

(13.97)

 

 

 

 

 

2d

 

 

 

 

 

sxt

=

 

D xp × dyy

+ D yp

× dxy

;

(13.98)

 

dxx × dyy

- d xy

× dyx

 

 

 

 

 

syt

=

 

Dyp × dxx

+ D xp

× dyx

 

;

(13.99)

 

dxx × dyy

- dxy ×d yx

 

 

 

 

 

nt =1,2 коэффициент перегрузки от температурного распора футеровки; np =1,15

коэффициент перегрузки от давления дутья; m = 0,85 коэффициент условий работы для ВГД.

В формулах (13.98) и (13.99) при ï несущих слоев футеровки

 

 

 

 

 

 

 

 

rn+1 ×d

 

 

r

 

 

+

 

 

 

× d ×d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dxx =

+

 

 

 

m

;

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

åB1i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dxy

= n

r

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

åNTi

× rn+1

P

×r

2

æ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

=

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dxp =

 

 

n

 

 

 

- B

 

ç1

-

 

 

÷

- aTr - n ×d

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ed

 

è

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

å×

B1i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dyy =

d ×r

 

 

 

+

1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

åriB1i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dyx

= n

1

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

åri N òi

Pâ × r

(1- 2n) - a ×T - l0 ×102 ,

 

Dyp =

i =1

 

-

 

 

 

2Ed

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

åriB1i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i =1

(13.100)

(13.101)

(13.102)

(13.103)

(13.104)

(13.105)

где в соответствии с рис.13.42

r = 1 +

h1

;

r = 1 +

2h1 + h2

;

r

n

= 1 + 2h1 + 2h2 +....+hn

;

 

1

2r1

 

2

2r1

 

 

2r1

 

 

 

 

 

 

 

 

r= rr1 ;

l0 - температурный зазор (рис.13.40).

 

n

n

Значения åB1i ,

åN òi рассчитывают по формулам (13.80) (13.83), à

 

i =1

i =1

n

n

 

åri B1i

è åri NTi рассчитывают по тем же формулам, которые при ï =2 с учетом

i =1

i =1

 

ri примут вид:

389

2

h1

(T )dz1

h2

(T )dz2 ;

 

år1,2B1,2 = r1 ò E1

+ r2 ò E2

(13.106)

i =1

0

 

 

 

0

 

 

2

 

h1

 

 

h2

 

 

år1,2N ò1,2

= r1

ò f1

(T )dz1 + r2 ò f2 (T )× dz2 .

(13.107)

i =1

 

0

 

 

0

 

 

Коэффициенты податливости m è n для асбестового картона определяют по табл.13.21 (п.14, строка 2).

4) Кольцевые и меридиональные напряжения в несущих слоях футеровки вы- числяют соответственно по формулам:

 

(

 

 

)

 

 

(

 

)

 

 

 

(

 

)

 

 

si

 

z

i

 

= n × E

i

 

z

i [

e

x

- a T

 

z

i ]

;

(13.108)

(

 

)

t

(

 

 

i i

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

)

 

 

si

 

z

i

 

= n × E

i

 

z

i [

e

y

- a T

 

z

i ]

,

(13.109)

 

 

 

t

 

 

 

i i

 

 

 

 

где относительные кольцевые и меридиональные перемещения формулам:

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

sxt ×d

 

 

åN òi

 

 

ex = -

+

i =1

;

 

n

 

n

 

 

å× B1i

 

 

åB1i

 

 

 

 

i =1

 

 

 

i =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

s

yt

× d × r

 

 

åri NTi

ey = -

 

+

i =1

 

;

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

åriB1i

 

 

åri B1i

 

 

i =1

 

 

 

 

i =1

 

 

Ei (zi ) è aiTi (zi ) принимают

äëÿ

 

кладок

из различных

вычисляют по

(13.110)

(13.111)

огнеупоров по

табл.13.22, 13.23 в интервале граничных расчетных температур Òj Òj+1. Радиальные напряжения в теплоизоляционном слое футеровки

s= nt

sxt ×d

.

(13.112)

n

 

r1 + åhi

 

 

i =1

5) Максимально допустимые расстояния между температурными швами футеровки

 

 

n

 

 

 

2r1

+ åhi

 

 

l =

 

i =1

;

(13.113)

 

f

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

2r1

+ åhi

 

 

l =

 

i =1

.

(13.114)

 

2 f

 

 

 

 

Для различных материалов f принимают по табл.13.28.

По формуле (13.113) определяют l при наличии температурных швов с двух сторон расчетного участка. По формуле (13.114) определяют l при наличии температурного шва с одной стороны расчетного участка. При расстояниях между температурными швами, превышающих величины, получающиеся по формулам (13.113), (13.114), следует принимать l0=0 независимо от зазора в температурном шве.

390

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]