Optymalizacja nagrzewania i ochładzania grubościennych elementów kotłów
Wariant tytułu
Determining optimum temperature changes during heating and cooling of thick-walled boiler components
Autor
Dzierwa, Piotr
Promotor
prof. dr hab. inż. Jan Taler
Data wydania
2006
Wydawca
[s.n]
Język
polski
Abstrakt
W pracy przedstawiono cztery metody wyznaczania optymalnych przebiegów czasowych zmian temperatury czynnika podczas nagrzewania i ochładzania ciśnieniowych elementów konstrukcyjnych kotłów, tak aby naprężenia maksymalne wywołane ciśnieniem i różnicą temperatur nie przekraczały naprężeń dopuszczalnych. Optymalne zmiany temperatury czynnika w metodzie pierwszej wyznaczone zostały przy zastosowaniu dyskretnej postaci całki Duhamela z wykorzystaniem tzw. kroków przyszłościowych. Optymalne zmiany temperatury czynnika wynikające z metody pierwszej trudno jest zrealizować w praktyce. Metoda druga oparta jest na niemieckich przepisach kotłowych TRD - 301, które bazują na quasi - stacjonarnym rozkładzie pola temperatury w elemencie. Współczynniki koncentracji naprężeń cieplnych i pochodzących od ciśnienia przyjęto zgodnie z tymi przepisami. W trzecim sposobie współczynniki koncentracji naprężeń wyznaczono za pomocą trój- wymiarowej analizy pola naprężeń przy użyciu Metody Elementów Skończonych (MES). W ostatnich dwóch metodach nie dopuszcza się skokowych zmian temperatury czynnika. Z tego względu zaproponowano czwarty sposób optymalnego nagrzewania elementu. Na początku nagrzewania temperatura czynnika wzrasta skokowo. Dopuszczalną wartość skoku temperatury otrzymuje się z podzielenia naprężeń dopuszczalnych przez maksymalną wartość funkcji wpływu, która reprezentuje naprężenia obwodowe wywołane jednostkowym, skokowym wzrostem temperatury czynnika. Dalszy optymalny przebieg temperatury czynnika wyznaczony jest przy założeniu quasi- stacjonarnego pola temperatury i naprężeń w elemencie grubościennym.
The following paper presents four methods for determining optimum medium temperature changes in time during heating and cooling of structural pressure elements of a boiler while the maximum stresses, caused by pressure and temperature differences, are prevented from exceeding the allowable stresses. In the first method, optimum temperature changes of a medium were determined using a discrete form of the Duhamel integral in conjunction with the so called future time steps. The optimum medium temperature changes obtained from the first method are difficult to accomplish in practise. The second method relies on the German boiler regulations, TRD-301, which are based on the quasi-steady state temperature distribution inside an element. The concentration coefficients of thermal load and pressure caused stresses were assumed in compliance with those regulations. In the third method, stress concentration coefficients were determined from the three-dimensional analysis of a stress field using the Finite Element Method (FEM). Temperature step-changes of a medium are not allowed for in the last two methods. For that reason, the fourth method was developed for the optimum heating of an element. At the beginning of the heating process, there is a step-like increase in the medium temperature. The allowable value of a temperature jump is obtained when the allowable stresses are divided by the maximum value of the influence function, which represents the circumferential stresses caused by a unitary medium temperature step-increase. Further optimum temperature changes of the medium are determined under the assumption of the quasi-steady temperature stress and stress field in a thick-walled element.
Klasyfikacja PKT
440000 Energetyka
Wydział
Wydział Mechaniczny
Licencja
Licencja PK. Brak możliwości edycji i druku.
Prawa dostępu
Zasób dostępny wyłącznie z komputerów Biblioteki PK
