ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ КОРПУСА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ №7 ОАО «ГОРНОЗАВОДСКЦЕМЕНТ»
Аннотация
Актуальность проблемы.
Вращающиеся печи широко применяются в различных отраслях промышленности. Так как их корпус сделан из стальных обечаек, его необходимо защищать от высокой температуры. Это необходимо, т.к. с повышением температуры сталь теряет свои прочностные свойства. Для защиты корпуса печи применяют огнеупорные материалы и теплоизоляцию, чтобы понизить температуру наружной поверхности.
Футеровка представляет собой кладку из огнеупорного кирпича. Прочность, а особенно устойчивость ее ниже, чем отдельного кирпича. При любых деформациях стального корпуса в кладке возникают некоторые деформации и напряжения, которые могут привести к потере устойчивости или разрушению. Из-за этого печь необходимо останавливать и восстанавливать футеровку, т.к. локальный нагрев стального корпуса печи, может привести к большим деформациям и разрушения футеровки.
В данной работе с помощью различных методов расчета определим, какие возникают напряжения и деформации в корпусе при различной нагрузке (статической и температурной).
Цель работы.
Исследование деформаций, возникающих в корпусе печи под действием статической нагрузки и температурного воздействия (при двух вариантах загружения).
Задачи работы.
Для достижения поставленной цели в первую очередь проведем тепло-технический расчет футеровки в зоне спекания. Это необходимо для того, чтобы уменьшить тепловой поток через корпус печи и как следствие умень-шить температуру наружной поверхности.
Далее проведем статический расчет корпуса печи при двумерной рас-четной схеме с помощью двух методов расчета. Сравним результаты методов. Благодаря этим расчетам будут получены усилия (напряжения), возникающие в корпусе печи и деформации, относительно оси корпуса.
Затем проведем расчет на температурное воздействие. Для этого необходимо смоделировать объемную расчетную схему печи, определить и приложить температурные нагрузки. Расчет проведем в двух вариантах. При первом варианте футеровку в зоне спекания оставим такой, какая она есть. При втором варианте футеровку примем из теплотехнического расчета. Сравним результаты расчетов двух вариантов температурного воздействия на корпус печи.
Научная новизна результатов исследования.
По результатам расчета на температурное воздействие (при двух вариантах задания нагрузки) было замечено, что если температура наружной поверхности корпуса печи одинакова во всех высокотемпературных зонах, то поперечные деформации меньше, чем при градиентном распределении температуры по корпусу печи.
Также при расчете трехмерной расчетной модели были получены изо-поля деформаций и напряжений, что наглядно показывает в какой зоне и в какой части корпуса печи максимальные значения, которые могут привести, например, к разрушения кладки футеровки.
Практическая значимость работы
В данной работе большинство расчетов на определение напряжений и деформаций в корпусе печи были проведены с помощью программного комплекса ЛИРА-САПР 2013. Это показало возможность машинного расчета с высокой точностью построенного на методе конечных элементов, с помощью данного комплекса, предназначенного для расчета строительных конструкций и сооружений. По сравнению с ручными методами расчета, например, таким как метод уравновешивания моментов, проектировщик или конструктор экономит время и вероятность ошибки расчета, при правильном заданий расчетной схемы, сводится к нулю.
Структура и объем магистерской диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, вывода, библиографического списка из 18 наименований. Работа изложена на 109 страницах машинописного текста, включая 165 формул, 6 таблиц и 77 рисунков.
Вращающиеся печи широко применяются в различных отраслях промышленности. Так как их корпус сделан из стальных обечаек, его необходимо защищать от высокой температуры. Это необходимо, т.к. с повышением температуры сталь теряет свои прочностные свойства. Для защиты корпуса печи применяют огнеупорные материалы и теплоизоляцию, чтобы понизить температуру наружной поверхности.
Футеровка представляет собой кладку из огнеупорного кирпича. Прочность, а особенно устойчивость ее ниже, чем отдельного кирпича. При любых деформациях стального корпуса в кладке возникают некоторые деформации и напряжения, которые могут привести к потере устойчивости или разрушению. Из-за этого печь необходимо останавливать и восстанавливать футеровку, т.к. локальный нагрев стального корпуса печи, может привести к большим деформациям и разрушения футеровки.
В данной работе с помощью различных методов расчета определим, какие возникают напряжения и деформации в корпусе при различной нагрузке (статической и температурной).
Цель работы.
Исследование деформаций, возникающих в корпусе печи под действием статической нагрузки и температурного воздействия (при двух вариантах загружения).
Задачи работы.
Для достижения поставленной цели в первую очередь проведем тепло-технический расчет футеровки в зоне спекания. Это необходимо для того, чтобы уменьшить тепловой поток через корпус печи и как следствие умень-шить температуру наружной поверхности.
Далее проведем статический расчет корпуса печи при двумерной рас-четной схеме с помощью двух методов расчета. Сравним результаты методов. Благодаря этим расчетам будут получены усилия (напряжения), возникающие в корпусе печи и деформации, относительно оси корпуса.
Затем проведем расчет на температурное воздействие. Для этого необходимо смоделировать объемную расчетную схему печи, определить и приложить температурные нагрузки. Расчет проведем в двух вариантах. При первом варианте футеровку в зоне спекания оставим такой, какая она есть. При втором варианте футеровку примем из теплотехнического расчета. Сравним результаты расчетов двух вариантов температурного воздействия на корпус печи.
Научная новизна результатов исследования.
По результатам расчета на температурное воздействие (при двух вариантах задания нагрузки) было замечено, что если температура наружной поверхности корпуса печи одинакова во всех высокотемпературных зонах, то поперечные деформации меньше, чем при градиентном распределении температуры по корпусу печи.
Также при расчете трехмерной расчетной модели были получены изо-поля деформаций и напряжений, что наглядно показывает в какой зоне и в какой части корпуса печи максимальные значения, которые могут привести, например, к разрушения кладки футеровки.
Практическая значимость работы
В данной работе большинство расчетов на определение напряжений и деформаций в корпусе печи были проведены с помощью программного комплекса ЛИРА-САПР 2013. Это показало возможность машинного расчета с высокой точностью построенного на методе конечных элементов, с помощью данного комплекса, предназначенного для расчета строительных конструкций и сооружений. По сравнению с ручными методами расчета, например, таким как метод уравновешивания моментов, проектировщик или конструктор экономит время и вероятность ошибки расчета, при правильном заданий расчетной схемы, сводится к нулю.
Структура и объем магистерской диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, вывода, библиографического списка из 18 наименований. Работа изложена на 109 страницах машинописного текста, включая 165 формул, 6 таблиц и 77 рисунков.