Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Экспериментальные исследования работоспособности затвора с двухконусным обтюратором в условиях повышенных температур проводили на сосуде емкостью 190 л с диаметром горловины 500 мм. Определение фактических напряжений и перемещений корпуса и затворной части (фланца, крышки, обтюратора и шпилек) выполнено при эксплуатации промышленного сосуда ем-246 костью 1500 л. Термопары, замеряющие температуру внутренней среды, размещали в специальных карманах. Термостойкие терморезисторы с базой 10 мм устанавливали по схеме самотер-мокомпенсирования на поверхностях исследуемых деталей. Установка тензорезисторов на деталях нижнего затворного узла приведена на рис. 81. На деталях верхнего затворного узла тензорезисторы были размещены на крышке, обтюраторе и фланце в сечениях VIII, IX и X, аналогичных сечениям I, II и III (см. рис. 81) в деталях нижнего затвора. Температура деталей фиксировалась термопарами, устанавливаемыми вблизи тензорезисторов. Замеры деформаций и температур производили как при вводе, так и при установившемся режиме.
Наблюдения за работой сосудов с затворами с двухконус-ным обтюратором в рабочих режимах показали, что использование обтюраторов, изготовленных из стали с меньшим коэффициентом линейного расширения, нежели корпус сосуда и шпильки, приводило к нарушению герметичности соединения. Следует также избегать применения наружного обогрева в зоне расположения обтюратора, что в первую очередь увеличивает температурную деформацию фланца, ухудшая эффект самоуплотнения затвора.
Распределение температур в деталях затворной части сосуда емкостью 1500 л (см. рис. 81). На основании опытных данных можно сделать вывод, что разница в величинах температур деталей в затворной части колеблется от 50 0C до 180 0C в зависимости от характера теплоизоляции. Наибольший перепад температур наблюдается по толщине крышки в случае отсутствия теплоизолирующего кожуха.
Результаты тензометрирования деталей сосуда емкостью 1500 л показали, что при неустановившемся режиме (ввод или останов сосуда) можно выделить три характерных участка зависимости напряжений от давления и температур. На первом участке давление отсутствует в сосуде, а температура деталей достигает 200—250 °С. Замеры деформаций деталей на этом этапе ввода сосуда в режим дают представления о характере напря-
247
Рис. 81. Распределение температур в деталях несущего промышленного аппарата синтеза:
1 — термодатчик. Цифрами даны температуры (в °С) через 60 (первая цифра) н через ПО ч (вторая цифра) после включения обогрева аппарата; 2 — тензо-резистор и его номер женного состояния, возникающего только от влияния температурного поля. Величины напряжений в деталях сравнительно невелики и составляют не более 30 % от величины напряжений при установившемся режиме. Наблюдается расхождение в величинах напряжений в сечениях между и напротив отверстий под шпильки. Напряжения в шпильках только от температурного поля (случай без теплоизолирующего кожуха затворной части) имеют сжимающий характер и сравнительно невелики. Однако напряжения сжатия в шпильках приводят к падению усилия затяжки, что может ухудшить условия герметичности соединения.
На втором участке, характеризуемом началом подъема давления, отмечается нарушение однозначной зависимости между напряжениями в деталях сосуда и температурой, а также давлением. Это связано, очевидно, с меняющимся характером условий трения на уплотнительных поверхностях и температурного поля.
На третьем участке при непрерывном росте температуры и давления величины напряжений корпуса, обтюратора и шпилек определяются в основном действием давления, а крышки — как действием давления, так и температуры. Причем в связи с разной теплоизоляцией верхней и нижней крышек характер напряжений в них различается.
При установившемся режиме наблюдается стабильность величин напряжений и температур в течение всего длительного цикла. Как в неустановившемся, так и в установившемся режиме во фланцах и крышках имеет место разница между величинами напряжений в сечениях между и напротив отверстий под шпильки. Величины напряжений в деталях верхнего и нижнего затворов отличаются друг от друга на 20—30 % ввиду различия собственных температурных полей. Определены области действия максимальных напряжений в каждой исследуемой детали. Для оценки напряженного состояния в установившемся режиме (с учетом затяжки затворов) рассчитаны и приведены ниже величины эквивалентных напряжений (в МПа) по энергетической теории прочности в местах установки тензорезисторов (см. рис. 81).
I II III IV V VI VII VIII IX X
275 280 310 135 80 96 105 130 270 215
195 — 325 285 105 — — 150 — 305
В числителе даны величины напряжений в сечениях между отверстиями под шпильки, в знаменателе — в сечениях напротив отверстий. Заметная разница в величинах напряжений наблюдается между верхней и нижней крышками, что объясняется различными температурными полями. Таким образом, в технологическом цикле при совместном действии давления и температур с учетом затяжки затворов величины эквивалентных напряжений в местах исследования деталей сосуда лежат в допустимых пределах. По результатам выполненных исследований даны рекомендации по эксплуатации партии промышленных сосудов емкостью 1500 л. 248 Глава 11
