При проектировании любой конструкции есть два основных элемента, которые нужно проработать:
- прочностной расчет;
- модель и чертежи.
При проектировании простой отдельной стоящей дымовой труб кажется, что первая составляющая проекта (расчеты) – вещь элементарная, однако на деле все оказывается несколько сложнее.
Итак, друзья, разберем процесс проектирования простейшей дымовой трубы на частном примере, так как именно частные примеры с цифрами наиболее понятны и показательны.
В наличии труба высотой 14м и диаметром 950мм. К трубе подключается один твердотопливный котел. Труба имеет простейшую (я ее называю колхозной) схему работы: несущий ствол трубы является одновременно и дымоходом, а утепляется труба снаружи.
Обрисую минусы такой схемы и почему она, в моем понимании, колхозная.
Дело в том, что несущая способность, надежность и устойчивость обеспечивается стенками трубы, а когда эти же самые стенки являются еще непосредственно воспринимающими агрессивную среду в виде тепла и кислот от дыма, то со временем, ввиду утоньшения стенок трубы ввиду выгорания и растворения от кислот, сами понимаете – несущая способность падает. То есть эти факторы нужно учитывать при выборе толщин стенок. И тут толщина будет зависеть от срока эксплуатации трубы: чем дольше, тем бОльший запас нужно брать.
Также из-за того, что несущий ствол трубы нагревается, он будет иметь серьезной удлинение при работе. Что нужно учитывать в обшивке – она должна иметь возможность некоторого сдвига, чтобы ее целостность не нарушалась в переходные процессы.
Поэтому лучший вариант трубы и более грамотный – это несущий ствол наружный с утеплением внутри и дымовыми каналами из нержавеющей стали, выполненными посекционно. Тут сразу две проблемы решаются и с долговечностью – она в разы выше и с расширением и удлинением ствола – оно отсутствует.
Тогда почему применяют колхозную схему, спросите вы? Потому что у любой схемы есть и свои преимущества. В данном случае – это простота изготовления. Ее реально изготовить на достаточно простом производстве, а вот долее надежная конструкция требует точности изготовления и более сложного монтажа.
Расчет в первом приближении для определения предварительной толщины стенок трубы проводим как для консольного вертикального стержня.
Нагрузки, которые действуют в нашем случае на трубу:
- ветровая нагрузка;
- ветровая статическая нагрузка;
- ветровая пульсационная нагрузка;
- ветровое резонансное вихревое возбуждение;
- сейсмика.
Последние два загружения для труб высотой 14 и диаметром под метр можно не учитывать ввиду малой величины усилий от вихревого возбуждения и допустимости не делать расчет на сеймику при такой небольшой высоте. Но мы для надежности все эти загружения учтем.
В нашем случае стенка толщиной 8мм по всей высоте трубы имеет запас по всем параметрам не менее чем в два раза. Казалось бы, можно принимать такую стенку и запускать чертежные работы.
Но, более детальная модель делает картину гораздо менее красочной. Почему более детальная модель нужна в расчетах сейчас поясним.
В трубе есть пара мест, которые являются концентраторами напряжений и которые невозможно отловить на упрощенной стержневой модели, которую мы рассматривали.
Это опорная часть трубы и часть, где примыкает горизонтальный дымоход от котла. Именно в этих местах, собрав детальную конечноэлементную пластинчатую модель, мы видим серьезные концентрации напряжений. При сохранении толщин стенка 8мм расчет не удовлетворяет требованиям по прочности – напряжения выходят за рамки допустимых. Таким образом на основании точной модели мы утолщаем нижние секции дымохода до 12мм, а в месте подключения горизонтальной трубы от котла увеличиваем часть секции до 25мм и дополнительно устанавливаем ребра жесткости вертикально и горизонтально.
Все эти меры предназначены для уменьшения концентраторов напряжений и приведения величины напряжений в них к допустимым значениям.
Также важным элементом дымовой трубы для твердотопливных котлов является искрогаситель, устанавливаемый на выходе.
Как все знают в результате работы дымовых труб образуется пепел, твердые фракции отходов горения и конденсат. Все это нужно из трубы удалять, чтобы она хорошо работала и ее конструкции не гнили и не ржавели. Для этого в нижней части трубы располагается поддон с уклоном к центру и трубой для отвода конденсата, а также выполняется лючок для удаления отходов горения и контроля периодического внутренностей трубы.
Дополнительно в трубе у нас присутствует элемент обеспечивающий чисто транспортную составляющую – стык. Стык нужен для обеспечения длины трубы, не превышающей допустимую для перевозки ее обычным транспортом без сопровождения. Таким образом у нас обеспечивается каждая отправочная марка длиной не превышающей 12м.
Нормативы основные по которым проектируем трубы.
СП Трубы дымовые промышленные.
СП стальные конструкции
СП нагрузки и воздействия.
Из этих нормативов берем основные исходные для расчета и методики расчета.
На этом сегодня все. Подписываемся, жмем все значки уведомления. Заказ проектов и консультации по контактам на нашем сайте традиционно. Всем красивых и надежных проектов.
