Страница 2: ВСН 315-80. СН 315-80. Инструкция по проектированию футеровок тепловых агрегатов нефтеперерабатывающей промышленности из легкого жаростойкого бетона и теплоизоляционных материалов (41691)

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

* При использовании в более нагретом слое, который подвергается непосредственному воздействию печной среды.

2.5. Виды и основные свойства волокнистых огнеупорных материалов для рабочих слоев футеровок и теплоизоляционные материалы для многослойных конструкций приведены в табл. 5.

2.6. Для изготовления металлических оснований панелей следует применять сталь углеродистую и низколегированную конструкционную, соответствующую требованиям ГОСТ 19282-73 и ГОСТ 19903-74.

2.7. Для окантовочных уголков и ребер жесткости металлических оснований и каркасов панелей применяют стали: прокатную угловую равнополочную и неравнополочную соответственно по ГОСТ 8509-72 и ГОСТ 8510-72, швеллеры - по ГОСТ 8240-72.

2.8. Арматуру для железобетонных панелей и анкеры для крепления футеровки к кожуху следует изготавливать: при нагреве до 400 °С - из горячекатанной арматурной стали класса А-1 и обыкновенной арматурной проволоки, соответствующей ГОСТ 6727-53 и ГОСТ 14085-68; при нагреве более 400 °С - из коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 5632-72 и соответствующую по форме и размерам:

ГОСТ 5582-75 -сталь тонколистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная;

ГОСТ 7350-77 -сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная;

ГОСТ 4986-79 -лента холоднокатанная из коррозионно-стойкой и жаростойкой стали;

ГОСТ 18143-72 -проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали.

2.9. Керамические анкеры следует выполнять из высокоглиноземистого сырья на глиняной или иной связке с содержанием Al2O3 не менее 30 % в соответствии с ГОСТ 4385-68 ("Изделия огнеупорные. Классификация техническая"). Предел прочности при растяжении керамического анкера (при нормальной температуре) должен быть не менее 30 кгс/см2.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ФУТЕРОВОК

3.1. Теплотехнический расчет является основным для футеровок тепловых агрегатов из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов. По его результатам подбирают толщину отдельных слоев и всего ограждения.

Наибольшие значения температуры нагрева легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов и арматуры в сечениях панелей при их эксплуатации следует определять по результатам теплотехнического расчета температур для установившегося теплового потока при проектной температуре рабочего пространства.

Удельную теплоемкость жаростойких бетонов и изоляционных материалов принимают равной 0,25 ккал/(кг . °С).

3.2. Температуры бетона и теплоизоляционных материалов в сечениях элементов ограждающих конструкций определяют в соответствии с "Указаниями по тепловому расчету конструкций тепловых агрегатов" .

3.3. Прочность элементов ограждений тепловых агрегатов из легких жаростойких бетонов и деталей их крепления к кожуху в стадии эксплуатации следует рассчитывать в тех случаях, когда свободные температурные деформации элементов ограничены, и вследствие этого возникают усилия от воздействия температуры.

3.4. Панели из легких жаростойких бетонов и теплоизоляционных материалов следует рассчитывать на нагрузку от собственной массы, возникающую при изготовлении, транспортировании и монтаже.

3.5. Расчет элементов ограждений и их креплений к несущим конструкциям агрегатов следует производить с учетом усилий от воздействия температуры в соответствии с пп. 4.1 - 4.8 настоящей инструкции.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУТЕРОВОК ИЗ ЛЕГКОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Расчет прочности элементов футеровок

4.1. Расчет прочности элементов ограждений и их креплений к несущим конструкциям в стадии эксплуатации производят для футеровок из железобетонных панелей, прикрепляемых к ранее смонтированному кожуху.

4.2. Расчет прочности крепления элементов футеровки к кожуху следует производить, исходя из усилий, действующих при подъеме температуры, выдержке при стационарном температурном режима во время эксплуатации и охлаждении.

4.3. Усилия в креплениях панелей при нагревании (рис. 2, а) определяют при температуре нагретой поверхности tr = 250 °С по формуле:

,(1)

гдеZn - усилие, возникающее в креплении панели, ктс;

Mt - определяемый no CH 482-76 температурный момент в закрепленной панели, кгс . м;

a - расстояние от крепления панели до ее края, м.

Рис. 2. Схема усилий в футеровке:

а - при нагревании; б - при охлаждении

При расчете деформаций для определения усилий при tr = 250 °С принимается треугольная эпюра температуры по сечению панелей. Усилия, возникающие в креплениях панелей при остывании (рис. 2, б) определяют по формуле:

,(2)

гдеMбT - изгибающий момент, воспринимаемый бетоном непосредственно перед появлением трещин и определяется по формуле:

MбT = WT . Rp . mpt,(3)

гдеWt - момент сопротивления сечения для крайнего растянутого волокна, определяемый при охлаждении бетона как для упругого материала методами сопротивления материалов;

Rp - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

mpt - коэффициент условий работы бетона при растяжении, зависящий от температуры;

Температура, °СКоэффициент

5000,5

7000,4

9000,2

d - расстояние от креплений до крайнего усадочного шва панели, а при отсутствии швов - равное половине меньшего расстояния между креплениями панели, м.

4.4. Усилия в креплениях крайних панелей определяют по формулам, приведенным ниже.

Во время подъема температуры (см. рис. 2, а) при tr = 250 °С:

.(4)

При стационарном температурном режиме (см. рис. 2, а):

(5)

гдеZ0 - усилие в горизонтальных креплениях опорных элементов, кгс;

H - толщина панелей, см;

h - расстояние между креплениями рассчитываемого элемента, см;

Nt - продольные усилия от воздействия температуры (см. п. 4.5), кгс;

Nq - нагрузка от собственной массы панелей, кгс;

(H - 3) - расстояние от места действия продольных усилий до менее нагретой поверхности панелей, см;

Yц - расстояние от центра тяжести приведенного железобетонного сечения панели до менее нагретой поверхности панели (см), определяемое по формуле:

,(6)

гдеSn - статический момент приведенного сечения, см3;

Fn - площадь приведенного сечения, см2;

Fa - площадь арматуры, см2;

nt - коэффициент приведения:

,

гдеEat - модуль упругости арматуры в нагретом состоянии, кгс/см2;

Eб - модуль упругости бетона при 20 °С, кгс/см2.

Площадь приведенного сечения равна:

,(7)

гдеi = 1, 2, 3... - количество слоев сечения, в пределах которых свойства бетона принимают постоянными в зависимости от температуры центра слоя;

Fni - приведенная площадь частей, на которые разбивают элемент; ее определяют по формуле:

,(8)

гдеFi - площадь слоя i, см2;

βбi - коэффициент изменения модуля упругости бетона для i-того слоя в зависимости от температуры центра слоя; значения коэффициента βб принимать согласно табл. 6;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от температуры бетона в центре тяжести i-того слоя сечения; значения коэффициента принимают по данным табл. 6;

Eбi и Eб - модуль упругости бетона соответственно i-той части сечения в ненагретом состоянии и бетона менее нагретого слоя, к которому приводится все сечение;

βбi - коэффициент изменения модуля упругости бетона для i слоя в зависимости от температуры центра слоя; значения этого коэффициента принимают по данным табл. 6.

Таблица 6