Расчет на прочность барабана котла

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Материалы энергооборудования»

 

Выполнил:

студент группы ТЕ-0602

Шраменко А.Н.

Руководитель:

доцент Ткачев С.П.

 

 

Одесса 2009

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..3

ЗАДАНИЕ……………………………………………………………………………….4

ЧАСТЬ I…………………………………………………………………………………5

Расчет на прочность барабана котла………………………………………………….5

Расчет на прочность днища барабана котла………………………………………….7

ЧАСТЬ II……………………………………………………………………………….9

Расчет толщины стенки экранной трубы……………………………………………9

Расчет на прочность коллектора экранных труб……………………………………10

Расчет на прочность днища коллектора экранных труб…………………………...12

Расчет толщины стенки трубы пароперегревателя…………………………………13

Расчет на прочность коллектора труб пароперегревателя………………………...15

Расчет днища коллектора труб пароперегревателя…………………………………16

Расчет толщины стенки трубы экономайзера……………………………………….17

Расчет на прочность коллектора труб экономайзера……………………………….18

Расчет днища коллектора труб экономайзера………………………………………20

Выводы……………………………………………………………………………….21

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………………...22

ВВЕДЕНИЕ

 

Уровень технологической эффективности энергетического оборудования, которое работает в условиях действия внутреннего давления, высоком рабочей температуры, вибрационных нагрузок, термоусталости, влияния коррозионных и эрозионных процессов в значительной мере определяется правильным выбором конструкционных материалов, качеством расчетов на прочность на этапе проектирования и поверочных расчетов в условиях продолжительной его эксплуатации.

Расчетно-графическая работа позволяет закрепить теоретические знания и приобрести навыки анализа факторов, которые определяют работоспособность элементов энергетического оборудования, а также умение выбрать конструкционный материал соответственно условиям эксплуатации и выполнить расчеты на прочность элементов котлов и трубопроводов, работающих под избыточным давлением.

Все расчеты основываются на действующей нормативно-методической документации, соответственно требованиям которой выполняется выбор конструкционных материалов, разрешенных к использованию, и расчеты на прочность.

ЗАДАНИЕ

 

ЧАСТЬ I

Выбрать конструкционный материал и рассчитать на прочность барабан парового котла по следующим исходным данным:

· Наружный диаметр барабана D_a = 740 мм;

· Рабочее давление Р = 3,4 МПа;

· Диаметр отверстий обечайки барабана d = 60 мм;

· Шаг отверстий, расположенных в один ряд t = 80 мм

 

ЧАСТЬ II

По исходным данным курсового проекта «Тепловой расчет парового котла ТП-11» выполнить расчёт на прочность экранной трубы, коллектора экранных труб и днища коллектора; трубы пароперегревателя (ступень на выбор), коллектора труб пароперегревателя и днища коллектора; трубы экономайзера, коллектора труб экономайзера и днища коллектора; трубы рассчитать прямые.

ЧАСТЬ I

 

Выбор конструкционного материала проводим по Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, потому что барабан является элементом парового котла.

Расчётное давление равно избыточному давлению в барабане(рабочему)

.

Расчётная температура стенки металла барабана равна температуре насыщения котловой воды и пара(т.к. барабан является необогреваемым элементом конструкции). Температуру насыщения находим по абсолютному давлению в барабане

.

Барабан парового котла изготавливается из листовой стали; он состоит из цилиндрической части - обечайки и днищ выпуклой формы. Выбор материала производим по таблице «Материалы, которые используются для изготовления котлов, пароперегревателей, экономайзеров, работающих под давлением» приложения раздела «Материалы» Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

По и выбираем марку стали и выписываем нормативную документацию на лист и на сталь.

Котельная сталь: 22 К.

Нормативные документы:

· на сталь: ГОСТ 5520-79; ТУ 108.1025-81

· на лист: ГОСТ 5520-79; ТУ 108.1025-81

 

 

Предельные параметры:

· температура: ;

· давление: не ограничено.

 

 

ЧАСТЬ II

 

Выводы

 

В данной работе я закрепил навыки по расчёту на прочность основных элементов котлов: барабана, труб поверхностей нагрева, коллекторов труб поверхностей нагрева и днищ коллекторов, работающих под избыточным давлением. Научился выбирать конструкционный материал по Правилам устройства и безопасной эксплуатации, а также ознакомился с факторами, которые определяют работоспособность элементов энергетического оборудования.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Правила будови та безпечної експлуатації парових та водогрійних котлів / Держнаглядохоронпраці. – К.: ДКУ по нагляду за охороною праці., 1995. – 200 с..

 

2. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. Л.: Госпроматомнадзор СССР. 1991.

 

3. Котлы стационарные паровые и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Общие положения по обоснованию толщины стенки (ОСТ108.031.08-85).

 

4. Котлы стационарные паровые и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Методы определения толщины стенки (ОСТ108.031.09-85).

 

5. Котлы стационарные паровые и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность. Определение коэффициентов прочности (ОСТ108.031.10-85).

 

6. Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов М.: Энергоатомиздат. 1990.

 

7. Методические указания для практических занятий по дисциплине «Материалы энергетического оборудования» / сост. Воинов А.П., Ткачев С.П. Одесса: ОНПУ, 2005.

 

8. Термодинамические свойства воды и водяного пара / Ривкин С.Л., Александров А.А. М., «Энергия», 1975.

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Материалы энергооборудования»

 

Выполнил:

студент группы ТЕ-0602

Шраменко А.Н.

Руководитель:

доцент Ткачев С.П.

 

 

Одесса 2009

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..3

ЗАДАНИЕ……………………………………………………………………………….4

ЧАСТЬ I…………………………………………………………………………………5

Расчет на прочность барабана котла………………………………………………….5

Расчет на прочность днища барабана котла………………………………………….7

ЧАСТЬ II……………………………………………………………………………….9

Расчет толщины стенки экранной трубы……………………………………………9

Расчет на прочность коллектора экранных труб……………………………………10

Расчет на прочность днища коллектора экранных труб…………………………...12

Расчет толщины стенки трубы пароперегревателя…………………………………13

Расчет на прочность коллектора труб пароперегревателя………………………...15

Расчет днища коллектора труб пароперегревателя…………………………………16

Расчет толщины стенки трубы экономайзера……………………………………….17

Расчет на прочность коллектора труб экономайзера……………………………….18

Расчет днища коллектора труб экономайзера………………………………………20

Выводы……………………………………………………………………………….21

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………………...22

ВВЕДЕНИЕ

 

Уровень технологической эффективности энергетического оборудования, которое работает в условиях действия внутреннего давления, высоком рабочей температуры, вибрационных нагрузок, термоусталости, влияния коррозионных и эрозионных процессов в значительной мере определяется правильным выбором конструкционных материалов, качеством расчетов на прочность на этапе проектирования и поверочных расчетов в условиях продолжительной его эксплуатации.

Расчетно-графическая работа позволяет закрепить теоретические знания и приобрести навыки анализа факторов, которые определяют работоспособность элементов энергетического оборудования, а также умение выбрать конструкционный материал соответственно условиям эксплуатации и выполнить расчеты на прочность элементов котлов и трубопроводов, работающих под избыточным давлением.

Все расчеты основываются на действующей нормативно-методической документации, соответственно требованиям которой выполняется выбор конструкционных материалов, разрешенных к использованию, и расчеты на прочность.

ЗАДАНИЕ

 

ЧАСТЬ I

Выбрать конструкционный материал и рассчитать на прочность барабан парового котла по следующим исходным данным:

· Наружный диаметр барабана D_a = 740 мм;

· Рабочее давление Р = 3,4 МПа;

· Диаметр отверстий обечайки барабана d = 60 мм;

· Шаг отверстий, расположенных в один ряд t = 80 мм

 

ЧАСТЬ II

По исходным данным курсового проекта «Тепловой расчет парового котла ТП-11» выполнить расчёт на прочность экранной трубы, коллектора экранных труб и днища коллектора; трубы пароперегревателя (ступень на выбор), коллектора труб пароперегревателя и днища коллектора; трубы экономайзера, коллектора труб экономайзера и днища коллектора; трубы рассчитать прямые.

ЧАСТЬ I

 

Выбор конструкционного материала проводим по Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, потому что барабан является элементом парового котла.

Расчётное давление равно избыточному давлению в барабане(рабочему)

.

Расчётная температура стенки металла барабана равна температуре насыщения котловой воды и пара(т.к. барабан является необогреваемым элементом конструкции). Температуру насыщения находим по абсолютному давлению в барабане

.

Барабан парового котла изготавливается из листовой стали; он состоит из цилиндрической части - обечайки и днищ выпуклой формы. Выбор материала производим по таблице «Материалы, которые используются для изготовления котлов, пароперегревателей, экономайзеров, работающих под давлением» приложения раздела «Материалы» Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

По и выбираем марку стали и выписываем нормативную документацию на лист и на сталь.

Котельная сталь: 22 К.

Нормативные документы:

· на сталь: ГОСТ 5520-79; ТУ 108.1025-81

· на лист: ГОСТ 5520-79; ТУ 108.1025-81

 

 

Предельные параметры:

· температура: ;

· давление: не ограничено.

 

 

Расчет на прочность барабана котла

Конструкционный расчет цилиндрической обечайки барабана котла выполняется по формуле (5,1) [4]:

Определим толщину стенки:

,

где – расчетное давление, МПа;

– наружный диаметр, мм;

– коэффициент прочности;

– номинальные допускаемые напряжение, МПа;

– прибавка к расчетной толщине стенки.

Расчетная толщина стенки:

.

Коэффициент прочности определяем по [5] по формуле:

.

Номинальные допускающие напряжения выбираем по [3] для выбранной марки стали, расчетной температуры, и наработки часов:

.

Прибавки определяем по [3]:

– технологическая прибавка, выбираем по нормативной документации на лист как минусовый допуск на толщину листа(10% от S):

.

– технологическая прибавка, учитывает утонение стенки при вальцовке листа:

.

– эксплуатационная прибавка, которая учитывает коррозионный износ внутренней стенки обечайки в условиях эксплуатации:

.

– эксплуатационная прибавка, учитывающая коррозионный износ наружной стенки обечайки; для необогреваемых деталей:

Сумма прибавок составит:

.

Определяем толщину стенки с учетом прибавок и выбираем из ряда толщин по ГОСТ толщину стенки как ближайшее большее от полученного значения:

Принимаем толщину стенки из стандартного типа ряда: .