9.4.2.1. Пояса жесткости воспринимают изгибную нагрузку, возникающую в мембранном экране от действия избыточного давления или разрежения в топке (газоходе).
9.4.2.2. Расстояние между поясами жесткости 2L При их расположении перпендикулярно направлению экранных труб должно приниматься по наименьшему из двух значений:
В середине экрана для расчетного сечения 1 -2 оребренной трубы
В углу топки (газохода) для расчетного сечения 5-6 Оребренной трубы
2L<S2dayJ[o]/p,
Где £,2 — коэффициенты, определяемые по рис. 9.4 и 9.5;
H/S2 Гладкие трубы С ввяркои проставки 3,0 Т, Л/S, Плавниковые трубы Рис. 9.3 P = da/d |
Pdz
Gp: ~ 4(D + S)S ~ среднее окружное напряжение от внутреннего давления в трубе, МПа.
Рис. 9.4 |
Профиль и размеры балок поясов жесткости определяются из условия прочности допустимого прогиба.
9.4.2.3. Максимальные изгибные напряжения сь в балке жесткости мембранного экрана определяются по формуле
|
Максимальный изгибающий момент в балке при шарнирных связях в углу топки, Н мм;
Максимальный изгибающий момент в бандаже (в жестко связанных между собой балках жесткости), Н мм;
Коэффициент;
Момент инерции балок жесткости по ширине экрана А и Б, мм4.
По условиям прочности изгибные напряжения должны быть:
При нормальных условиях эксплуатации а6 < 1,7 [о]; при хлопке и аварийном разрежении оь <2,2[а]. 9.4.2.4. Касательные напряжения в балке жесткости определяются по формуле
QSn,,, Hb ‘
Где b — ширина сечения балки, мм.
Для двутавровых балок жесткости максимальные касательные напряжения в стенке определяются по формуле
Где Q = 2PTxL — поперечная сила, Н; b — ширина полки, мм;
Hy — высота балки, мм;
H2 — высота стенки, мм;
Где Мь = ртх L |
_ 2ptL A2 + kB2 КТГ |
K=М 1ВА |
T2 — толщина стенки, мм.
^ 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 S /Fi Рис. 9.5 |
Условие прочности по касательным напряжениям: при нормальных условиях эксплуатации т < 0,7[о]; при хлопке и аварийном разрежении т < [а]. Если балка жесткости находится под изоляцией, то температура стенки принимается равной температуре среды Tm, а если вынесена за изоляцию, то температура стенки принимается равной 20 С.
9.4.2.5. Максимальный относительный прогиб Wb/2X Балки жесткости при шарнирных связях в углу топки не должен превышать:
Ч _ 1 2х 200′
Где Wb =0,42^—.
В случае использования бандажей проверка величины относительного прогиба может не производиться. При применении бандажей необходимо выполнение конструктивных решений, позволяющих компенсировать разницу температурных расширений балки и мембранного экрана.
9.4.2.6. Устойчивость плоской формы изгиба двутавровых балок жестко обеспечивается при выполнении условия
‘ кр 2 *
X
Где Ркр = PTxL — критическое усилие, Н;
2btf + h2t%
Ik =————— — геометрический фактор жесткости при чистом кручении, мм;
B — ширина полки, мм;
Tx — средняя толщина полки, мм;
Л2 — высота стенки, мм;
Tz — толщина стенки, мм.
Для котлов сверхкритического давления допускается использование ферм в качестве поясов жесткости. В этом случае относительные прогибы поясов жесткости и максимальные напряжения в элементах определяются расчетными методами; кроме того, производится проверка устойчивости сжатых элементов.
Располагать поперечпые сварные соединения труб под поясом жесткости не допускается. Расстояние между сварным стыком панелей и средним сечением пояса жесткости рекомендуется принимать не менее 1 м. Расстояние от потолочного экрана или пода до ближайшего пояса жесткости должно быть не боль
ше расстояния между поясами жесткости, вычисленного по приведенным формулам.
9.4.2.7. Растягивающая погонная нагрузка от избыточного давления (хлопка), а также сжимающая от разрежения передаются на экраны, при этом должно выполняться условие
УЇ |
Px=*pT<bJ = l,5i/s[a], где у — коэффициент, определяемый из уравнения
[PxJ,
Приведенное трансцендентное уравнение решается методом последовательного приближения заданием величины [рД с погрешностью
Є = — l. S^sfcrJ^O. OS,
Где yi — минимальное значение положительного корня квадратного уравнения при [рД. Первым приближением [рД может служить значение [pj, соответствующее решению квадратного уравнения без учета внутреннего давления (р = 0).
Если указанное условие не выполняется, то погонная нагрузка должна передаваться на стягивающую полосу, необходимое сечение которой определяется по формуле
F —2XP‘L
P=[VT
Где [ар] — номинальное допускаемое напряжение для стали полосы, МПа; принимается согласно табл. 9.4 при расчетной температуре стенки, равной максимальной температуре среды в экране.
9.4.2.8. В прямоточных котлах имеют место раз — верки температур, вызванные многоходовым движе-
ниєм среды. Разность температур среды в соседних трубах в любом из расчетных сечений мембранной конструкции регламентируется расчетом суммарных напряжений, определяемых по этапу 2 поверочного расчета.
При выборе основных размеров принимается, что указанная разность не должна превышать 70 С при номинальной теплопроизводительности котла и 90 °С при теплопроизводительности от 70% и ниже. Разности температур, превышающие приведенные значения, должны быть обоснованы расчетом на циклическую прочность, выполняемым на этапе технического проектирования.