РД 10-249-98. Госгортехнадзор россии

• Название: Госгортехнадзор россии
• Дата: 18.12.2022
• Размер: 1.39 Mb.
• Имя файла: РД 10-249-98.docx
• Тип: Документы; #850282
• страница: 15 из 28

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 D_as=323 и 503 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 подразделу 6.3.3.

6.3.2. Условные обозначения

При определении температурного состояния плоских днищ используются следующие параметры, представленные в таблице 6.4.

Таблица 6.4

Символ	Название	Единица измерения
Da	Наружный диаметр трубы	мм
Bi	Критерий Био	-
Kd	Поправочный коэффициент на диаметр трубы	-
Кt	Поправочный коэффициент, учитывающий шаг между трубами	-
2	Коэффициент теплоотдачи	Вт/(м2К)
	Отношение наружного диаметра трубы к внутреннему диаметру	-
t	Коэффициент теплопроводности	Вт/(мК)
q	Коэффициент теплопроводности накипи	Вт/(мК)
	Безразмерная температура	-
s	Толщина стенки трубы	мм
sq	Толщина накипи	мм
q	Средний тепловой поток через рассматриваемую поверхность нагрева	Вт/м2
ts	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



где q и ₂ определяются из теплового расчета котла;

_q=1,163 Вт/(мК);

s_q=0,5 мм (при нормальных условиях эксплуатации);

s_q=1,5 мм ( при нарушении нормальных условий эксплуатации).

6.3.3.3. Максимальная температура стенки трубы



6.3.3.4. Температура металла корпуса и сплошных анкерных тяг принимается равной температуре насыщения.

6.3.4. Температура металла трубной решетки

6.3.4.1. За расчетную температуру металла трубной решетки принимается среднеарифметическое значение температур наружной и внутренней поверхностей плоского днища.

6.3.4.2. Расчетная температура t_рl трубной решетки определяется по формуле



где К_d=1 - для труб диаметром D_a=32 мм;

K_d=0,875 - для труб диаметром D_a=50 мм;

К_d=0,8 - для труб диаметром D_a=60 мм.

Величины К_t и _m определяются по рисункам 6.2 и 6.3.

Критерий Био для трубной решетки определяется по формуле



Критерий Био для трубы определяется по формуле





Рисунок 6.2



Рисунок 6.3

6.3.4.3. Внутренняя поверхность трубы в сечении входа газов имеет максимальную температуру.

6.3.4.4. Максимальная температура трубной решетки равна



где значение   находим по рисунку 6.4.

6.3.4.5. При наличии изоляции расчет средней температуры и максимальной температуры t_p/max производится согласно пп. 6.3.4.2 и 6.3.4.4, в которых   и   определяются по рисункам 6.3 и 6.4 при Bi_pl=0.

6.3.4.6. При наличии выступающих в газовый объем концов труб высотой h максимальная температура трубной решетки определяется по формуле



где   находим по рисунку 6.5; К_d, К_t определяются согласно п. 6.3.4.2.



Рисунок 6.4



Рисунок 6.5

6.3.4.7. Расчетная температура   трубной решетки при наличии выступающих в газовый объем концов труб определяется по формуле



где   находим по рисунку 6.6.



Рисунок 6.6

6.3.4.8. Максимальные температуры стенок, вычисленные согласно пп. 6.3.3.3, 6.3.4.4, 6.3.4.6, сравниваются с предельно допустимой температурой для выбранной марки стали, установленной "Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов".

6.3.5. Температура металла жаровой трубы и огневой поворотной камеры

6.3.5.1. За расчетную температуру принимается средняя температура стенки, вычисляемая по следующим приближенным формулам:

для гладких жаровых труб t=t_s+4s+30°С,

для волнистых жаровых труб t=t_s+5s+30°С,

для огневой поворотной камеры t=t_s+3s+20°С.

В топках, работающих на газообразном или жидком топливе, не допускается превышать тепловую нагрузку жаровой трубы:

теплонапряжение сечения топки q_F=250 кВт/м²;

теплонапряжение топочного объема q_v=1000 кВт/м³.

6.3.5.2. Вычисленные согласно подразделам 6.3.3, 6.3.4 и 6.3.5 расчетные температуры металла труб и трубной решетки используются для определения допускаемого напряжения [] согласно разделу 2 Норм.

6.4. Выбор основных размеров трубной решетки, днищ, обечаек и труб

6.4.1. Условные обозначения

6.4.1.1. В формулах для расчета трубных решеток приняты обозначения, представленные в таблице 6.5.

Таблица 6.5

Символ	Название	Единица измерения
DF	Внутренний диаметр жаровой трубы (для конической трубы - средний внутренний диаметр, для волнистой трубы - наименьший внутренний диаметр)	мм
DFa	Наружный диаметр жаровой трубы	мм
D	Внутренний диаметр корпуса или отбортовки днища	мм
LF	Длина жаровой трубы или расстояние между соседними кольцами жесткости	мм
R	Внутренний радиус сферической части днища	мм
l1	Расстояние между центрами соседних связей в одном ряду	мм
l2	Расстояние между рядами связей	мм
t1, t2	Расстояние между центрами связей при неравномерном их расположении	мм
d0	Диаметр наибольшей окружности, которая может быть вписана касательно к расположенным на стенке креплениям	мм
d	Диаметр отверстия в трубной, решетке для анкерной связи или анкерной трубы	мм
c	Прибавка к расчетной толщине стенки	мм
t0max, t1max	Максимальная для данного режима работы котла средняя по длине и толщине стенки температура металла продольных связей, соответствующих внутренней и наружной кромкам расчетной кольцевой пластины	°С
0, 1	Коэффициент линейного расширения металла этих же продольных связей в диапазоне температуры 20°С - tmax	1/°С
L	Расчетная длина продольных связей, равная половине расстояния между трубными решетками	мм
tpl	Средняя температура металла трубной решетки	°С
В	Изгибное напряжение в трубной решетке	МПа

6.4.2. Расчет плоских стенок и трубной решетки

6.4.2.1. Номинальная толщина плоской стенки, укрепленной распорными болтами, связями, анкерными трубами или косынками, должна быть не менее определенной по одной из следующих формул:

при равномерном размещении анкерных болтов, связей или труб (рисунок 6.7)



при неравномерном размещении анкерных болтов, связей или труб (рисунок 6.8)



при укреплении плоской стенки угловыми или иного вида креплениями





Рисунок 6.7



Рисунок 6.8

Коэффициент К принимается равным:

0,45 - при односторонней приварке болтов, связей или труб к стенке (рисунок 6.9);

0,42 - при двухсторонней приварке болтов, связей или труб к стенке;

0,39 - если распорные болты или связи имеют снаружи шайбу толщиной не менее 0,8 толщины укрепляемой стенки и наружным диаметром не менее 0,6 расстояния между центрами соседних связей (рисунок 6.10);

0,36 - если распорные болты или связи, ввернутые на резьбе, имеют снаружи гайку и шайбу толщиной не менее толщины укрепляемой стенки и наружным диаметром не менее 0,8 расстояния между центрами соседних укреплений.

Если плоская стенка имеет разные виды укреплений, то толщина ее должна приниматься наибольшей из вычисленных для разного вида укреплений.

6.4.2.2. Прибавка к расчетной толщине стенки должна приниматься в соответствии с подразделом 1.5.

6.4.2.3. При закреплении труб в трубной решетке с применением вальцовки толщина плоской стенки должна быть не менее определенной по формуле s=0,125d+5 мм, но не менее 13 мм.

6.4.2.4. После выбора толщины стенки проверяются максимально и минимально допустимые размеры просветов согласно подразделам 6.4.3 и 6.4.4.

Если значение просветов не соответствует установленным максимальным и минимальным значениям, то толщина стенки должна быть увеличена или уменьшена.



Рисунок 6.9



Рисунок 6.10



Рисунок 6.11

6.4.3. Наибольшие допустимые размеры неукрепленных участков трубной решетки

6.4.3.1. Диаметр наибольшей окружности, которая может быть вписана касательно к расположенным на трубной решетке связям, корпусу или трубам (рисунок 6.11), должен удовлетворять условию



6.4.3.2. Размеры просветов (см. рисунок 6.1) между волнистой жаровой трубой и корпусом а, дымогарными трубами b, угловой связью e или анкерной тягой h должны удовлетворять условию



6.4.3.2.1. Коэффициент К при 0,1r₀/r₁<0,8 определяется по рисунку 6.12 в зависимости от вида просвета (см. рисунок 6.1).

При 0,8r₀/r₁<1 коэффициент К для просветов а, b,e и h равен 0,58.

6.4.3.2.2. В случае укрепления трубной решетки анкерной тягой как при волнистой, так и при гладкой жаровой трубе для просвета h должно выполняться условие (см. рисунок 6.1)



где r₁^(h)=r₀^(h)+h.

6.4.3.3. Расчет по п. 6.4.3.2 производится в зависимости от назначения расчета.

6.4.3.3.1. Если размеры а (или b, е, h), r₀ и r₁ заданы, то производится проверка выполнения условия п. 6.4.3.2.

6.4.3.3.2. В том случае, когда при проектировании новых котлов требуется определить наибольшие допустимые размеры указанных просветов, расчет по п. 6.4.3.2 ведется методом последовательных приближений.

При определении размеров а или b задается (или задано) значение r₀.

В первом приближении размер просвета а или b принимается равным



Определяется наружный радиус в первом приближении:



По отношению r₀/r₁ и графику на рисунке 6.12 находят значение К и определяют размер просвета и радиус r₁⁽²⁾ во втором приближении:

.(илиК,⁰¹/!;





По отношению r₀/r₁⁽²⁾ определяют новые значения K₁⁽²⁾ , а⁽³⁾, r₁⁽³⁾ и т.д.



Рисунок 6.12.

1 - для просветов а и b; 2- для просветов е и h.

Для просветов е и h в первом приближении принимают



и расчет производят последовательными приближениями аналогично предыдущему случаю; при этом задано значение r₁.

Радиусы r₀^(e) и r₀^(h), изображенные на рисунке 6.1, определяются на основании величин просветов, найденных в каждом приближении:

r₀⁽¹⁾=r₁-e⁽¹⁾ (или h⁽¹⁾);

r₀⁽²⁾=r₁-e⁽²⁾ (или h⁽²⁾);

Процесс приближения быстро сходится.

6.4.3.3.3. Вместо последовательных приближений можно задаваться меньшими размерами просветов по сравнению с их первоначальными значениями и производить проверку согласно п. 6.3.3.2.

6.4.4. Наименьшее допустимое расстояние между укрепляющими деталями трубной решетки

6.4.4.1. Для просветов a, b, е, h (гладкая жаровая труба), с, g (см. рисунок 6.1) должно выполняться условие



где K₂- коэффициент, зависящий от отношения r₀/r₁; при 0,1r₀/r₁<0,8 K₂ определяется по рисунку 6.13; при 0,8r₀/r₁<1 К₂ вычисляется по формуле



w - относительное смещение кромок расчетной кольцевой пластины, определяемое по формуле



Здесь |........| - знак абсолютной величины.



Рисунок 6.13

6.4.4.1.1. Температуры t_0max, t_1max, t_pl определяются согласно подразделу 6.3. Величины E^t, ₀, ₁ определяют согласно приложению к главе 5; E^t берется для металла решетки при температуре t_pl; ₀ и ₁ определяются для металла продольных связей в интервале температур (20-t_0max) и (20-t_1max) соответственно.

6.4.4.1.2. Допускаемое напряжение [] определяется для металла трубной решетки согласно разделу 2 при температуре t_pl.

6.4.4.1.3. При определении размеров просветов а, b, с, е, g, h следует выбрать положение условной кольцевой пластины для каждого случая. Указания по выбору радиуса внутренней кромки пластины r₀ приведены на рисунке 6.1. Например, для просвета а внутренней кромке пластины соответствует гладкая жаровая труба, а наружной кромке пластины - обечайка корпуса, для просвета g - кромка косынки и дымогарные трубы соответственно и т.д.

6.4.4.1.4. Значения коэффициента в зависимости от вида просвета принимаются: 0,80 для просветов а, b; 0,75 для просвета с; 1,50 для просветов e, g; 1,00 для просвета h.

6.4.4.2. При проектировании новых котлов минимально допустимые размеры просветов проверяют по формуле



6.4.4.2.1. Коэффициент К₃, зависящий от отношения r₀/r₁, при 0,1r₀/r₁<0,9 определяется по рисунку 6.14. При 0,9r₀/r₁<1 коэффициент К₃=1,8.



Рисунок 6.14

6.4.4.2.2. После того как определены размеры просветов, определяют радиусы расчетной кольцевой пластины:

r₀=r₁-а (или b, c, e, g, h), если задан наружный радиус;

r₁=r₀+а (или b, c, e, g, h), если задан внутренний радиус.

6.4.4.2.3. Для полученных размеров расчетных пластин проверяется выполнение условия п.6.4.4.1. Если это условие не выполняется, то размер просвета несколько увеличивают, определяют радиус расчетной кольцевой пластины согласно п. 6.4.4.2.2 и повторяют проверку.

6.4.4.3. Если условие п. 6.4.4.1 не выполняется, то производится расчет на малоцикловую усталость согласно подразделу 6.6.