Расчёт конденсатора паровой турбины

5. Механические расчеты конденсатора

5.1. Механический расчет трубок.

Конденсаторные трубки подвержены действию как внутреннего давления так и внешних сил. Внутреннее давление определяется напором охлаждающей воды внутри трубок и вакуумом вне них. Это давление стремится разорвать трубку. Напряжение от внутреннего давления определяется как:

, где  толщина стенки трубки.
Внешние силы складываются из массы трубок, массы воды в ней, конденсата на ней и динамического напора паровоздушной струи.
Эти внешние силы приводят к возникновению напряжения изгиба в трубках. Обычно влиянием конденсата на трубках и динамическим напором пренебрегают. Тогда напряжение изгиба в трубках опреде­ляется как для балки свободно опертой по концам с равномерной нагрузкой:
, где
Q_н  суммарная нагрузка на трубку:
;
W_c  момент сопротивления трубки:
;
_тр  плотность материала трубки, _тр 8500 кг/м³ для латуни Л68.
l  расстояние между опорами.
_в - плотность охлаждающей воды (см. рис. 2).
Таким образом, напряжения изгиба определяются как:
.
Обычно эти напряжения не должны превышать:
МН/м².
Максимальный прогиб трубки можно определить как:
,где
Е  модуль упругости материала трубки(Е=0,9810¹¹ Н/м²  для Л68). Максимальный прогиб трубки (y_max) для латуни Л68 не должен превышать y_max = 0,0020 … 0,0025 м.
В современных конденсаторах величина прогиба может быть значи­тельно больше максимального, поэтому в конденсаторах устанавли­вают промежуточные трубные доски. При наличии таких перегородок трубку следует рассматривать уже как многопролётную неразрезную балку. Рекомендуется устанавливать трубные промежуточные доски так, чтобы пролет был не более 1,5 м /3/. Кроме этих расчетов необходимо трубки проиверить на условия вибрации, т.е. проверить, чтобы частота собственных колебаний трубок не совпала с частотой вра­щения турбины.
Рассматривая трубку как многопролетную балку, частоту соб­ственных колебаний можно определить /3/ как:
, где
ll_кр  длина крайнего пролета (см. рис. 7);
Е  модуль упругости;
I - экваториальный момент инерции сечения трубки:
;
 удельная нагрузка 1 погонного метра трубки с водой.

Рис. 7 Схемы многопролётных балок.
Коэффициент К определяется, исходя из способа заделки балки, числа пролетов и номера гармоники /5/ по графикам на рис. 8 и рис. 9. При пользовании графиком на рис. 9 надо иметь в виду, что коэффициент К для колебаний 1-го, 2-го, 3-го и т.д. порядков двухпролётных трубок численно равен коэффициенту К 2-го, 4-го и т.д. порядков для четырёхпролетных балок. При выбранном расположении промежуточных трубных досок запас от резонанса ближайшей к частоте вращения турбины частота колебаний трубки какого-то порядка должны быть не менее 12-15%.



Рис. 8 Коэффициенты К для трёхпролётных балок.



Рис. 9 Коэффициенты К для четырёхпролётных балок.