2. Произвести расчет толщины стенки и проверку прочности

изогнутого паропровода в условиях температурной самокомпенсации

Исходные данные:

1) внутренний диаметр паропровода

2) модуль упругости

3) коэффициент линейного расширения

4) наибольший минусовый допуск по толщине стенки

5) относительный радиус изгиба колен паропровода

длина участка а = 0,75 м;

6) материал — сталь 09Г2С;

7) расчетное давление

8) температура стенки

2.1. Рассчитываем толщину стенки.

Для труб, имеющих гнутые колена по табл. 3.1 [1] ; тогда Величина во всех случаях должна приниматься не менее 0,5 , поэтому принимаем .

Тогда

Из табл. 3.2 [1] находим, что номинальная толщина стенки должна быть не менее 2,5 , поэтому окончательно принимаем

2.2. Определяем степень статической неопределимости системы:

Строим статически эквивалентную схему и составляем канонические уравнения:

Рис. 2.1. Исходная и эквивалентная схемы паропровода

Канонические уравнения будет иметь вид:

2.3. Для определения перемещений строим эпюру продольных сил .

Рис. 2.2. Единичные эпюры продольных сил

; -X₁-X_A=0; X_A=- X₁=-1;

; -Y_E+Y_A=0; Y_A= Y_E=2; ; Y_E=-2.

2.4. Определяем изгибную жесткость поперечного сечения паропровода:

2.5. Для определения коэффициентов канонических уравнений строим эпюру изгибающих моментов .

Рис. 2.3. Единичные эпюры изгибающих моментов

М(Е)=0;

М(Д)=Х₁*а=а;

М(С)=Х₁*а+У_е*а=3а;

М(В)= Х₁*2а+У_е*а=4а;

М(А)= Х₁*2а-У_е*а=0.

2.5.1. Находим :

,

Таким образом,

2.8. Проверим правильность расчетов и построения суммарной эпюры изгибающих моментов. ;- фактические перемещения. Полученных расчетным путем.

2.10. Определяем опасный узел и проверяем прочность паропровода.

Опасный узел С. Расчетные:

;

Условие прочности имеет вид:

;

Правая часть будет:

;

Условие прочности удовлетворяется, т. к. 50,212 136,07

3. Сконструировать и рассчитать на прочность плоские приварные днища цилиндрической камеры пароперегревателя — одно днище глухое, другое — с цилиндрической частью и центральным отверстием.

Исходные данные:

1) наружный диаметр камеры

2) толщина стенки камеры пароперегревателя

3) расчетное давление

4) расчетная температура

5) диаметр центрального отверстия

6) материал — сталь 15ХМ. Из табл. 1.1 [1] находим

3.1. Эскиз плоского днища с цилиндрической частью и центральным отверстием представлен на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Плоское днище с цилиндрической частью и центральным отверстием

3.1.1. Толщину цилиндрической части днища принимаем равной минимальной толщине стенки камеры, не имеющей ослаблений:

Внутренний диаметр днища

3.1.2. Толщина плоского круглого днища должна быть не менее определенной по формуле

,

где — коэффициент, согласно п. 8.2.3. [1].

При . Так как ; то .

Зададимся в первом приближении тогда

Определяем теперь фактическую толщину плоского круглого днища:

Во втором приближении тогда

В третьем приближении тогда

Расхождение составляет

Принимаем

3.2. Эскиз глухого днища представлен на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Глухое плоское приварное днище

Для данной схемы

Так как отверстие отсутствует, то .

Рассчитываем толщину плоского глухого днища:

Принимаем

5. Сконструировать и рассчитать укрепление отверстия диаметром d цилиндрической камеры пароперегревателя при помощи штуцера и накладки, а также непосредственным увеличением толщины стенки камеры.

Исходные данные:

1) внутренний диаметр камеры

2) расчетное давление в камере

3) расчетная температура стенки

4) диаметр отверстий под трубы

5) коэффициент прочности

6) материал — сталь Х1М1Ф. Из табл. 1.1 [1] находим

5.1. Укрепление штуцером.

Рис. 5.1. Укрепление отверстия штуцером

Определяем толщину стенки пароперегревателя:

5.1.1.

По п. 2.2.5.2. [1] из табл. 2.1. [1] тогда

и .

Принимаем , тогда .

5.1.2. Определяем теоретическую толщину стенки камеры

.

5.1.3. Определяем теоретическую толщину стенки штуцера

.

5.1.4. Предельный диаметр неукрепленного отверстия определяем по п. 4.4. [1]. Так как то

.

Так как , то отверстие необходимо укрепить.

5.1.5. .

5.1.6. Назначаем . В первом приближении .

5.1.7. .

5.1.8. .

5.1.9. .

Так как, то, условие прочности выполняется.

Таким образом,

.

5.2. Укрепление накладкой.

Условие прочности: .

.

Задаемся , тогда .

Окончательно, .

5.3. Укрепление отверстия непосредственным увеличением толщины стенки камеры.

5.3.1. Принимаем .

5.3.2. Задаемся .

5.3.3. Определяем коэффициент прочности при заданной толщине стенки . Предположим, что тогда

5.4.4. Рассчитываем фактическую толщину стенки камеры в первом приближении:

.

Переходим ко второму приближению. Принимаем . Тогда

.

Расхождение составляет

Окончательно, .