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

Кафедра механики деформируемого твердого тела

ПО-       АО-        ИТ-         Р-       ТЛ-       Н О-      З-        Г-        Б-

---------------------------------------------------------------------------------------------------

ПРИНЯЛ:        

профессор Душин Ю.А.

                 подпись   

Домашнее  задание   1.

Расчётная работа «Ресурс» по второму разделу курса «Основы физики прочности и механика разрушения».

Вариант  №1

группа  К311, 

студент Алейников Николай

 Выдано - 21.04.05   

Срок исполнения –18.05.05  

Представлено - --.--.--

1. Ф о р м у л и р о в к а    з а д а ч и.

   Для теплообменника из одноименной работы по курсу «Термодинамика и теплопередача» определить:

   - толщину стенок (теплопередающей и кожуха) по допускаемому напряжению  (без поправки на сортамент полуфабрикатов);

   - ресурс [τ] при непрерывной работе с возможным отклонением от нормального режима в пределах ,  общей продолжительностью ;

   - остаточный ресурс [Δτ] с момента перехода  в новые условия (указаны в приложении).

   Все расчеты следует проводить для входного сечения, при установившемся режиме работы и максимальной температуре стенки.

   Графическая часть должна включать

   - таблицу исходных механических свойств материала и копию его характеристик по первоисточнику;

   - распечатки по обобщению или экстраполяции опубликованных данных о длительных механических свойствах;

   - кривые длительной прочности для характерных температур с экспериментальными точками (в явном или параметрическом виде);

   - общую схему конструкции в масштабе с четкой проработкой коллекторов и соединений;

   - схему для расчета теплопередающего элемента и кожуха на длительную прочность (размеры, нагрузки, заделки).

   Примерная последовательность изложения:

   формулировка задания – заданные характеристики (конструкции и материала) – расчет стенок – обобщение справочных данных – ресурс при статическом  нагружении – анализ новой ситуации – результаты и выводы.

2. И с х о д н ы е  д а н н ы е.

Направление теплоносителей: прямоточный.

Материал по справочнику ОТ4

Состав и параметры теплоносителей на входе в теплообменник

Канал	Теплоноситель	Параметры на входе
		Первоначальные условия работы теплообменника
		Нормальные условия			Новые условия
		T, ˚C	P, МПа	,	, ˚С	, МПа	,
Межтрубное пространство	Гелий	500	4.0	0.01	500	4.0	0.01
Трубы	Вода	10	0.2	0.2	10	0.2	0.2

Причина изменения параметров (новые условия работы): замена рабочего газа водородом.

Состав теплоносителей	Т, ºС	ρ, кг/м3	μ∙10-6, Па∙с	λ∙10-2, Вт/(м∙К)	Pr	ρU, кг/(м2∙с)
водород	500	0.123	13.85	30.70	0.66	123
Вода	10	999.6	1305.3	0.579	9.43	999.6

3. П р е д в а р и т е л ь н ы е   о п р е д е л е н и я.

Свойства стали  СТ4  при максимальной температуре 500⁰ С= 723⁰ К  :

Плотность ………………………….ρ = 7800 кг/м³

Молярная теплоёмкость …………..c_p = 755Дж/K*моль

Теплопроводность…………………l =   14.6  Вт/м*К

Температуропроводность…………а =  l / ρ*c_p = 0,25*10^-5 м²/с

Предел прочности…………………s_В = 431  МПа

Предел текучести………………….s_0,2 = 343 МПа

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

Относительное удлинение при разрыве…..d = 10 %

Относительное сужение при разрыве……..Y = 20%  

Истинное относительное удлинение при разрыве….d = ln (1/ 1-Y)  =  0,22 %

Механические свойства стали СТ4 при различных температурах