Основы теории расчета на прочность
Температурный режим котельных труб должен обеспечивать надежную работу поверхностей нагрева котла. Для этого необходимо, чтобы уровень температур металла труб был ниже допустимых температур для данного материала трубы. Безопасные температурные условия обогреваемых труб обеспечиваются гидравлическим режимом среды в них и компоновкой поверхности нагрева труб. Максимальная температура наружной поверхности труб не должна достигать температуры окалинообразования или температуры изменения структуры металла. Это особенно важно для радиационных поверхностей нагрева, на которых окалина образуется весьма интенсивно.
Под расчетной температурой металла понимают наибольшее местное значение температуры стенки, вычисленное с учетом неравномерностей тепловосприятия по сечению газохода и окружности трубы, рас- течки тепла по стенке, гидравлической неравномерности н конструктивной нетождественности змеевиков. Температуру стенок обогреваемых труб рассчитывают для номинальной нагрузки котельного агрегата на каждом расчетном топливе при номинальной температуре питательной воды. Температуру трубы определяют по следующим формулам:
а) для внутренней поверхности
При определении расчетной температуры стенки трубы должны быть рассмотрены участки трубного пакета, имеющие как наивысшую температуру пара (воды), так и наименьшую тепловую нагрузку, а также участки, конструктивные особенности которых могут обусловить наиболее высокую температуру стенки. В задачу расчета на прочность отдельных элементов источника тепла, работающих под давлением (барабанов, круглых или прямоугольных коллекторов, труб и других элементов), входит определение толщины их стенки (конструктивный расчет) или допускаемого давления в этих деталях (поверочный расчет). Методика конструктивного и поверочного расчетов является в основном одинаковой. Разница состоит в целях расчета и искомых величинах. В СССР в основу теории расчета на прочность деталей и элементов котлов положен принцип оценки прочности по несущей способности (предельной нагрузке). При этой методике расчета исходят из предпосылки, что опасными являются напряжения, которые вызывают пластическую деформацию всей конструкции, а не только какого-либо небольшого объема ее металла. Кроме того, при расчете должны строго соблюдаться требования, предъявляемые к материалам, что позволит получить менее металлоемкие конструкции элементов.
