Szilárdsági számítások Kazánok és Tüzelőberendezések
Tartalom Ellenőrző számítások: • Hőtechnikai számítások, sugárzásos és konvektív hőátadó felületek számításai már ismertek • Áramlástechnikai számítások füstgáz és víz/gőz oldalra - nyomásveszteség - cirkuláció • Szilárdsági számítások • Vízkémiai számítások
Szilárdsági számítások Anyagok • Csak magas hőmérsékleten szavatolt szilárdsággal rendelkező u.n. melegszilárd anyagok használhatóak Számítási módszerek • Szabványok alapján • Komplex esetekben végeselemes módszerek is alkalmazhatóak Számítás folyamata • Hőtechnikai és hidraulikai számításokól rendelkezésre állnak a felület hőmérsékletek és a közegnyomások • Megengedett feszültség számítása az üzemi hőmérséklet figyelembe vételével • Tényleges feszültség számítása minden lényeges üzemállapotra. Ez a megengedett alatt kell legyen.
σtényleges < σmegengedett
Szilárdsági számítások szabványai • MSZ EN 12952-3 Vízcsöves kazánok nyomással terhelt részeinek tervezése és számítása
• MSZ EN 12953-3 Nagyvízterű kazánok nyomással terhelt részeinek tervezése és számítása
• MSZ EN 13445-3 Nyomástartó berendezések nyomással terhelt részeinek tervezése és számítása
Kazánokhoz alkalmazható anyagok Nyomással igénybevett részekhez, csak szavatolt meleg-szilárdságú anyagok használhatók • MSZ EN 10028 Lapos acéltermékek nyomástartó berendezésekhez • MSZ EN 10207 Acélok egyszerű nyomástartó edényekhez • MSZ EN 10213 Nyomástartó acélöntvények • MSZ EN 10216 Varrat nélküli acélcsövek nyomástartó berendezésekhez • MSZ EN 10217 Hegesztett acélcsövek nyomástartó berendezésekhez • MSZ EN 10222 Kovácsolt acél nyomástartó berendezésekhez. • MSZ EN 10273 Melegszilárd, hegeszthető acélból melegen hengerelt rudak nyomástartó berendezésekhez
Melegszilárd lemezanyagok
Melegszilárd csőanyagok
Anyagok szakító diagramja
Kúszás állandó hőmérséklet és terhelés esetén
Belső nyomásból eredő feszültségek tartályban
Kazánformula
Nyílások merevítése
Hőfeszültség • A kazánok különböző részei különböző hőmérsékleten üzemelnek • Ha egy adott (alkat)rész hőtágulása gátolva van, hőfeszültség keletkezik.
Hőfeszültség számítási módszere • Először a hőmérséklet különbség hatására szabadon létrejövő tágulást kell kiszámolni..
εh = βle * t • Ezután visszanyomva az eredeti méretre számítható a keletkező feszültség.. • Kétirányban befogott lemezben keletkező feszültség hőmérséklet ugrás hatására:
σ 1,2
E =− ⋅ β le ⋅ ∆t 1 −υ
Kifáradás • A különböző alkatrészek különböző üzemállapotban különböző feszültségszinten üzemelhetnek.
σa =
σ R max − σ R min
2 • Meghatározott feszültség amplitudohoz a maximális ciklusszám meghatározható az anyag jellemzői alapján.
nmax = f(σa)
Hiszterézis görbe, állandó nyúlások melletti fárasztásnál
Halmozódó károsodások elmélete • Amikor többféle feszültség aplitúdójú ciklus is fárasztja az anyagot, mindegyikhez meg kell határozni a maximális ciklusszámot. A tényleges ciklusszámok figyelembe vételével teljesülnie kell az alábbi összefüggésnek:
N1 n1 max
+
N2 n2 max
+...+
Nm nm max
≤1
ahol: N – egy meghatározott amplitudóhoz tartozó tényleges ciklusszám n – egy meghatározott amplitudóhoz tartozó maximális ciklusszám
Időtartam szilárdság • Magas hőmérsékleten üzemelő alkatrészeknél megjelenik az időtartam szilárdság, ami hőmérséklet és feszültség függő. Az anyagjellemzők alapján meghatározható az a maximális időtartam, amelyet az adott állapotban elvisel az anyag: - τmax(σ,t) • Többféle feszültségállapot előfordulása esetén ugyancsak a halmozódó károsodások elméletét lehet értelemszerűen alkalmazni.
∆τ 1
τ 1 max
+
∆τ 2
τ 2 max
+...+
∆τ m
τ m max
≤1
Összefoglaló Ellenőrző számítások: • Hőtechnikai számítások, sugárzásos és konvektív hőátadó felületek számításai már ismertek • Áramlástechnikai számítások füstgáz és víz/gőz oldalra - nyomásveszteség - cirkuláció • Szilárdsági számítások
Köszönöm a figyelmet!
