МК_Справочник_том_2
.pdfWí = h ×n2 , |
|
Wêt = a ×T ×r , |
|
Wp =0,85 PâYm |
(13.63) |
V - объем печи в м3.
Dt =a(T)Tmaxrô
Tmax =TRê + 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 ) |
= |
|
nêi2 |
, |
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 = T0Tmax−1 .
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 ) = Eêi2[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 (1–1). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
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
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.13.39– 13.41.
|
|
|
|
|
|
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 À–À 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 |
|
|
|
nö |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
i |
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Dxp = |
|
|
n |
|
|
|
- B |
|
ç1 |
- |
|
|
÷ |
- aTr - n ×d |
; |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ed |
|
è |
|
|
|
2ø |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
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 ×10−2 , |
|
|||||||||||||||||||||
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) |
xô |
( |
|
) |
t |
( |
|
|
i i |
( |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
) |
|
|
||||
si |
|
z |
i |
|
= n × E |
i |
|
z |
i [ |
e |
y |
- a T |
|
z |
i ] |
, |
(13.109) |
yô |
|
|
|
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
szô = 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