Расчётная работа «Ресурс» по второму разделу курса «Основы физики прочности и механика разрушения», страница 2

t, ºC	sв	s0.2	s1000	s2000
250	539	441	565	510
300	510	392	495	437
350	510	392	427	380
400	490	373	375	-

4. Р е ш е н и е

Определение толщины теплопередающей стенки и стенки кожуха

Допускаемое напряжение  [s] = min {431/2,6;343/1,5 } = 166МПа

- перепад давлений по толщине стенки кожуха.

Толщину стенки кожуха рассчитываем по формуле:

Теплообменную трубку считаем тонкостенной.

- перепад давления по толщине стенки теплообменной трубки.

Толщина стенки теплопередающей трубки:

В связи с изменившимся для новых параметров расходом в трубах нужно ввести ряд корректив в существующий расчёт, т.к. изменение расхода влечёт за собой изменение температуры.

Параметры горячего канала.

Массовая скорость:

 

Критерий Рейнольдса:

Коэффициент теплоотдачи:

Параметры холодного канала.

Массовая скорость:

Критерий Рейнольдса:

Nu=0.33*Re^0.5*Pr^0.33=16.3

Коэффициент теплоотдачи:

Тепловое сопротивление.

Горячего канала:

Холодного канала:

Теплообменной стенки:

Таким образом коэффициент теплопередачи:

В теплообменной стенке:

температура наружной поверхности

T_H=T_Г –b/a_г*( T_Г-T_X)=500-1227.27/26100*(500-10)=477⁰ С

внутренней поверхности:

T_В=T_X +d_н/d_в*b/a_x*( T_Г-T_X)=10+1227.27/9440*9/8*490=81.7⁰ С

Берём максимальную из двух температур, а именно477⁰ С . Примерно 750 K.

Тогда при помощи Mathcad можем сосчитать остаточный ресурс с момента перехода в

новые условия (см. следующую страницу).

Расчет коэффициентов n и A для Т=250⁰С

Расчет коэффициентов n и A для Т=300⁰С

Расчет коэффициента А как функции температуры

рис.1 Кривые длительной прочности (Т=250⁰С и Т=300⁰С)

Определение параметров Ларсона-Миллера

При s=372 МПа

При s=188 МПа

При s=166 МПа

   

При s=97 МПа

    

При s=50 МПа

    

При s=20 МПа

По полученным результатам строим график зависимости  с(s)

                                        Расчет ресурса при непрерывной работе

Т=425⁰С     s= 166 МПа

Расчет ресурса с возможным отклонением от нормального режима

Отклонения от нормального режима возможны в пределах 1.1Т_г¹, 1.1Р_г общей продолжительностью 0.1[t]

Т=823К     Р= 4.3 МПа

s= 188 МПа

Расчет ресурса с момента перехода в новые условия

Т=750К      s=166МПа

Схема течения теплоносителей.

Выводы по работе

Произведя должные расчёты можем сопоставить значения ресурса теплообменных трубок в зависимости от  условий работы. Однозначно следует вывод о снижении ресурса при отягощении условий работы, наиболее всего из рассмотренных случаев снижает ресурс  замена рабочего газа водородом . Результаты приведены в сводной таблице.

Деталь	Ресурс	Ресурс с возможными отклонениями параметров в 1,1 раза	Остаточный ресурс с момента 0,7 t
	ч
труба	2187	1373	743

5. И с п о л ь з о в а н н а я    л и т е р а т у р а.

1.   Масленков С.Б., Масленкова Е.А., Стали и сплавы для высоких температур: спр. Изд. В 2-х кн. : Москва: Металлургия, 1991г –832с.

2. Бакластов А.М. и др. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепло-массообменных установок: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 336 с.

3. Антикайн П.А. Металлы и расчёт на прочность котлов и трубопроводов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 368 с.