Справочное
Модуль упругости 
, МПа
, МПаГруппы сталей | Температура, °С | ||||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 550 | 600 | 650 | |
| Углеродистые С < 0,25% | 2,00 | 1,95 | 1,90 | 1,80 | 1,70 | 1,60 | - | - | - |
| Низколегированные С < 0,25% | 2,06 | 2,01 | 1,96 | 1,91 | 1,81 | 1,71 | 1,67 | 1,62 | - |
| Высокохромистые | 2,16 | 2,11 | 2,06 | 1,96 | 1,86 | 1,76 | 1,71 | 1,67 | 1,57 |
| Аустенитные хромоникелевые | 2,01 | 1,96 | 1,86 | 1,76 | 1,67 | 1,62 | 1,60 | 1,57 | 1,51 |
Приложение
Справочное
Средние значения коэффициента теплопроводности 
, 
, Группы сталей | Интервал температур, °С | ||||||
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | |
| Углеродистые С < 0,25% | 53 | 51 | 49 | 46 | 43 | 39 | 36 |
| Низколегированные С < 0,25% | 44 | 43 | 42 | 40 | 37 | 35 | 32 |
| Аустенитные хромоникелевые | 16 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 | 37 |
Приложение
Справочное
Среднее значение коэффициента температуропроводности 
, 
, Группы сталей | Температура, °С | ||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | |
| Углеродистые С < 0,25% | 13,0 | 13,0 | 12,0 | 11,0 | 9,0 | 8,0 | - |
| Низколегированные С < 0,25% | 11,0 | 11,0 | 10,0 | 9,0 | 8,0 | 7,0 | 6,0 |
6. Расчет на прочность жаротрубных и дымогарных котлов
6.1. Общие положения
6.1.1. Настоящая методика распространяется на горизонтальные и вертикальные конструкции котлов с двумя фиксированными трубными решетками, в которых имеются жаровые трубы, жаровые и газовые трубы одновременно или газовые трубы, по которым проходят продукты сгорания топлива или отходящие газы химического, металлургического и других производств.
Нормы устанавливают методы расчета трубных решеток, жаровых труб, огневых поворотных камер, дымогарных труб, днищ, деталей укрепления при проектировании новых котлов; они могут быть использованы для проведения поверочных расчетов элементов котлов, находящихся в эксплуатации, а также для оценки их долговечности при переменных режимах работы.
В нормах учитывается действие двух основных нагружающих факторов: внутреннего давления среды в межтрубном пространстве и различных температурных расширений деталей котла. Для трубных решеток толщиной до 30 мм температурные напряжения могут не учитываться.
6.1.2. Основой расчета является оценка прочности по следующим предельным состояниям:
разрушение (вязкое и хрупкое);
появление микротрещин при циклическом нагружении.
6.1.3. Все формулы для расчета основаны на гипотезе о линейно-упругом деформировании металла. Вследствие этого напряжения, превышающие по величине предел упругости и текучести материала, являются условно-упругими.
6.1.4. Расстояния между укрепляющими элементами трубной решетки (рис. 6.1) устанавливаются с учетом двух основных нагружающих факторов:
действия внутреннего давления на неукрепленные участки плоской стенки трубной решетки;
усилия изгиба от разности температурных удлинений соседних труб или других элементов.
 | |
| 1448 × 1024 пикс. Открыть в новом окне | |
6.1.5. Расчетные формулы, связывающие максимальные напряжения в зоне просветов a, b, e, h, с, g (см. рис. 6.1) с толщиной трубной решетки, с размерами указанных просветов и с температурными смещениями, получены на основании следующей упрощенной расчетной схемы: кольцевая пластина жестко защемлена по наружному и внутреннему контурам и испытывает относительное смещение кромок от температурных расширений соответствующих продольных связей на величину w.
6.2. Условные обозначения
6.2.1. Основные обозначения параметров, используемых при расчете на прочность (расчетное давление, допускаемое напряжение, номинальная толщина стенки, прибавки к расчетной толщине), указаны в подразделе 1.1.
6.2.2. Просветы - это наименьшие расстояния между укрепляющими элементами трубной решетки (см. рис. 6.1); их обозначения представлены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Символ | Название | Единица измерения |
а | Просвет между жаровой трубой и обечайкой корпуса | мм |
b | Просвет между жаровой трубой и наружной поверхностью наиболее близко расположенной к ней дымогарной трубы | мм |
с | Просвет между обечайкой корпуса и наружной поверхностью наиболее близко расположенной к ней дымогарной трубы | мм |
d | Просвет между жаровой трубой и краем угловой связи | мм |
g | Просвет между дымогарными трубами и краем угловой связи | мм |
h | Минимальное расстояние между наружной окружностью анкерной тяги в плане и ближайшей подкрепляющей деталью | мм |
6.2.3. Обозначение параметров расчетной кольцевой пластины представлены в табл. 6.2.
6.2.4. Обозначения расчетной нагрузки и деформации, а также физические константы металла рассматриваемых элементов представлены в табл. 6.3.
Таблица 6.2
Символ | Название | Единица измерения |
r_0 | Внутренний радиус расчетной кольцевой пластины | мм |
r_1 | Наружный радиус расчетной кольцевой пластины | мм |
s | Толщина расчетной кольцевой пластины, равная номинальной толщине стенки трубной решетки | мм |
A | Безразмерный коэффициент заделки расчетной кольцевой пластины, применяемый при расчете на температурные расширения связей | мм |
Таблица 6.3
Символ | Название | Единица измерения |
р | Расчетное давление, равное давлению среды в межтрубном пространстве | МПа |
w | Смещение внутренней кромки расчетной пластины относительно ее наружной кромки при температурных расширениях продольных связей, соответствующих этим кромкам | мм |
Е(t) | Модуль продольной упругости при расчетной температуре | МПа |
m | Модуль поперечной упругости | |
[сигма] | Номинальное допускаемое напряжение при расчетной температуре | МПа |
6.3. Расчетная температура
6.3.1. Область применения
6.3.1.1. Температура металла трубной решетки и связей определяется на основании уравнений теплопередачи и данных теплового расчета котла, который производится в соответствии с нормами теплового расчета.
6.3.1.2. Формулы и графики для определения средних и максимальных температур металла трубной решетки получены для труб 
и 50х3 мм с разбивкой отверстий по треугольнику. Для других диаметров вводится поправочный коэффициент на диаметр труб.
и 50х3 мм с разбивкой отверстий по треугольнику. Для других диаметров вводится поправочный коэффициент на диаметр труб. 6.3.1.3. Расчетная и максимальная температуры металла трубной решетки определяются для безнакипного режима работы котла.
При наличии накипи вычисленные согласно п. 6.3.4 значения температур должны быть увеличены на 40%.
6.3.1.4. Расчетная и максимальная температуры металла труб поверхностей нагрева определяются с учетом накипи согласно п. 6.3.3.
6.3.2. Условные обозначения
При определении температурного состояния плоских днищ используются следующие параметры, представленные в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Символ | Название | Единица измерения |
1 | 2 | 3 |
D_а | Наружный диаметр трубы | мм |
Bi | Критерий Био | - |
К_d | Поправочный коэффициент на диаметр трубы | - |
К_t | Поправочный коэффициент, учитывающий шаг между трубами | - |
альфа_2 | Коэффициент теплоотдачи | Вт/(м2 х К) |
бета | Отношение наружного диаметра трубы к внутреннему диаметру | - |
лямбда_t | Коэффициент теплопроводности | Вт/(м х К) |
лямбда_q | Коэффициент теплопроводности накипи | Вт/(м х К) |
тета | Безразмерная температура | - |
s | Толщина стенки трубы | мм |
s_q | Толщина накипи | мм |
q | Средний тепловой поток через рассматриваемую поверхность нагрева | Вт/м2 |
t_s | Температура насыщения | °С |
6.3.3. Температура металла труб поверхностей нагрева
6.3.3.1. За расчетную температуру принимается средняя температура стенки трубы.
6.3.3.2. Расчетная температура стенки трубы определяется по формуле