[KAM90]

Здравствуйте!
Ситуация следующая. Есть проект 50 метровой дымовой трубы. Конструкция представляет из себя внешнюю самонесущую дымовую трубу с расположенной в ней газоотводящей трубой.
Диаметр внутренней трубы 1000х4 мм. Материал 12х18н10т. Температура на поверхности этой трубы +850 С (коэф. лин.расшир. при такой температуре = 18,8). Изоляция на внутренней трубе расположена по ее внешнему диаметру с таким расчетом, чтобы температура на поверхности внешней несущей трубы была не более +60 С.
Диаметр и толщина обечайки внешней трубы переменные. От 3600 до 2000 мм и от 12 до 8 мм, соответственно. Материал 09г2с. Температура на поверхности +60С.

Первая схема закрепления такова, что между внутренней и внешней трубой есть скользящие направляющие (примерно через каждые 15 м), которые дают свободно расширяться внутренней трубе на 800 мм вверх. При этом внутренняя труба опирается на свое основание на отметке +3,000 м.
Вторая схема немного не привычна. Внутренняя труба разрезана на 4 части. Каждая часть внутренней трубы опирается (на каркас внешней трубы) в верхнем торце через кронштейны, которые расположены равномерно по диаметру трубы. Т.е. каждая из частей внутренней трубы подвешена в верхний конец.

Допустимое напряжение для внутренней трубы 8,6 МПа (Т=850С). Е=152000МПа (=850С). мю=1,12.

Перемещения горизонтальные этих труб от ветра примерно равны (~350 мм), т.к. они свзязаны скользящими направляющими (кронштейнами во второй схеме). Но основной момент приходится на внешнюю трубу, в силу ее большей жесткости. К внутренней трубе передается только крайне малая часть моментов, которые, в прочем, при Т=850С являются определяющими (из-за очень низкого допускаемого напряжения)

В первой схеме принимаю, что вешняя труба это как поддерживающая решетчатая башня. Скользящие направляющие между внутренней и внешней трубой раскрепляют внутреннюю трубу (как в решетчатой башне). Таким образом расчетная длина внутренней газоотводящей трубы делиться на 3 примерно равны части. Каждая примерно по 15 м.


Во второй схеме моменты при совместном перемещении вообще не возникают во внутренней трубе т.к. схема закрепления (подвешивание за верхний конец и направляющий компенсатор снизу) исключает их полностью.


Важен расчет внутренней трубы из нержавейки (при Т=850С) т.к. с расчетом внешней проблем нет.

Верны ли мои рассуждения по работе схем?
Есть мнение, что при первой схеме вообще не передается ни каких моментов от ветровых нагрузок на внутреннюю трубу. Я с этим не согласен. Они есть. очень малые (порядка 75 кН*м), но есть. И при Т=850С они определяющие для устойчивости внутренней трубы!

Прошу высказать здоровую критику. Случай для меня сложный. Ни когда при такой температуре не проектировал газоотводящие трубы.

Эскизы прикрепляю в пдф. Ссылка на dwg - yadi.sk d qu1JBbPM3ZfDaB (пробелы заменить на /)
Заранее благодарен!

[ProjectMaster]

При расчете внешней трубы предлагаю внутреннюю трубу вообще не учитывать, кроме того, что она сама несет свою массу.

Нужно посчитать только внешнюю трубу от ветра с учетом динамики. При учете динамики массы в динамическом загружении учесть с учетом всей начинки (в т.ч. внутренней трубы).

[KAM90]

Сообщение от ProjectMaster При расчете внешней трубы предлагаю внутреннюю трубу вообще не учитывать, кроме того, что она сама несет свою массу. Нужно посчитать только внешнюю трубу от ветра с учетом динамики. При учете динамики массы в динамическом загружении учесть с учетом всей начинки (в т.ч. внутренней трубы).

С внешней трубой все в порядке!
мне важно посчитать внутреннюю трубу. Которая при Т=850С.
Простите, что сразу не уточнил.

И наверно главный вопрос это правильно ли мое предположение насчет разбития расчетной длины на куски между скользящими направляющими (как в решетчатой башне)?
Второй важный вопрос - это вторая схема с подвешеванием за верхний конец внутренней трубы к внешней. Мне кажется схема рабочая (не вижу противопоказаний к использованию). Но я могу ошибаться. Потому выношу на обсуждение.

----- добавлено через ~1 ч. -----
Кто ни будь?

[csp]

Сообщение от KAM90 Потому выношу на обсуждение.

Вы изобретатель?

[KAM90]

Сообщение от csp Вы изобретатель?

нет.

----- добавлено через ~2 мин. -----
Инженеры. Ну что-то дельное по внутренней трубе выскажите, пожалуйста.
помощь ваша нужна!

[csp]

Сообщение от KAM90 Цитата: Сообщение от csp Вы изобретатель? нет.

Сообщение от KAM90 помощь ваша нужна!

Не изобретайте велосипед. Он давно изобретен.
Обратитесь в институт... проектный , который разрабатывает типовые проекты дымовых труб.
... и да... дымовая труба весьма сложное сооружение... вплоть до образования конденсата внутри трубы... при неправильном проектировании

[KAM90]

Сообщение от csp Не изобретайте велосипед. Он давно изобретен. Обратитесь в институт... проектный , который разрабатывает типовые проекты дымовых труб. ... и да... дымовая труба весьма сложное сооружение... вплоть до образования конденсата внутри трубы... при неправильном проектировании

Не изобретаю ни чего. Дымовые трубы давно и успешно проектируют по всему миру. И литературы достаточно. Просто в данном случает расчетная температура высокая. Было бы на 200С меньше - и не парился бы. Прошла бы обычная схема труба в трубе с упорами.
За конденсат не беспокоюсь, т.к. приняты соответствующие решения

[deep_tool]

Может, оно и не в тему, но конструкция подвижная и самонесущая:

Разрез соединения двух секций твердотопливного ускорителя челнока: A — стальная стенка толщиной 12,7 мм, B — основное уплотнительное кольцо, C — резервное уплотнительное кольцо, D — укрепление оболочки, E — секции ускорителя, F — теплозащитная изоляция, G — покрытие, H — герметизирующая паста, I — ракетное топливо

[KAM90]

Понимаю, может тема не интересна. Но нужна критика здоровая...

[juri18]

Сообщение от KAM90 Было бы на 200С меньше - и не парился бы. Понимаю, может тема не интересна. Но нужна критика здоровая...

Думаете, все знают механические характеристики стали при температуре 850 гр.?
Предел текучести, модуль упругости?

[Letul]

Коллеги сам таких сооружений не проектировал.
Но со мной работали коллеги (в возросте 60+) они расказывали и показывали проекты газоотводов доменных печей, там трубы отводят газ с температурой 800-1200 град. С.
Может посмотреть в данном направлении.
Но вообще грустно разрыв цепочки, теперь много нужно с нуля самому разбираться и спросить толком не укого(((.

[ProjectMaster]

Внутреннюю трубу подцепить скользящими опорами к внешней, посчитать в двух вариантах:
1. Холодную.
2. С модулем упругости и Ry в горячем состоянии.

Оценить численно устойчивость внутренней оболочки для двух этих случаев.

[KAM90]

Сообщение от juri18 Думаете, все знают механические характеристики стали при температуре 850 гр.? Предел текучести, модуль упругости?

Е=152000Мпа
Сигма предела длительной прочности =8.6 Мпа (уже с коэф.запаса)
коэф.темп.расширения 18.8

[juri18]

Сообщение от KAM90 Е=152000Мпа Сигма предела длительной прочности =8.6 Мпа (уже с коэф.запаса)

Так а в чем проблема тогда? Считайте как и холодную. Расчетная длина = между закреплениями.

[ProjectMaster]

Сообщение от juri18 Не совсем понятно, если внутренняя труба "висит", то о какой вообще устойчивости речь?

Теория составных стержней.

P.S. Оболочки будут работать совместно на горизонтальные силы и устойчивость.

[KAM90]

Что смущает меня.
Схемы слева на право:
Первая. В принципе ничего не смущает. Внутренняя труба вообще не соприкасается с внешней, следовательно, нагрузки только местные от самой трубы. В этом варианте расчет проходит.

Вторая. даже если принять расчетную длину между закреплениями для общей устойчивости, то местная устойчивость не проходит! Либо толщина внутренней будет 12мм+(нужно не более 6 мм с коррозией).

Третья. Так как внутренняя труба "висит", то моменты от ветровой нагрузки стремятся к 0. Это позволяет выполнить расчет фактически только на продольные и поперечные усилия оболочки и сделать ее совсем тонкой (3...4 мм). Но сама схема очень необычная для решения газоотводящих труб (мне так кажется). Хотя по всем расчетам она проходит (в ней я просто не уверен, хотя она довольна проста).
Вот и сомневаюсь.
Ручные расчеты не сходятся с программой. Это тоже настораживает.

----- добавлено через ~4 мин. -----

Сообщение от ProjectMaster Теория составных стержней. P.S. Оболочки будут работать совместно на горизонтальные силы и устойчивость.

вот есть такая литература Ржаницын "Составные стержни и пластинки"

[juri18]

Сообщение от KAM90 Первая. В принципе ничего не смущает. Внутренняя труба вообще не соприкасается с внешней, следовательно, нагрузки только местные от самой трубы. В этом варианте расчет проходит. Вторая. даже если принять расчетную длину между закреплениями для общей устойчивости, то местная устойчивость не проходит! Либо толщина внутренней будет 12мм+(нужно не более 6 мм с коррозией).

Как так? В первом случае расчетная длина 100 м! А во втором - 12,5.

[KAM90]

Сообщение от juri18 Как так? В первом случае расчетная длина 100 м! А во втором - 12,5.

в первом мю равно 1,12 (для труб по сп 43.13330 п.9.3.31). Не два!

[TVN]

Перепроверьте температуру газа, что-то очень много.

[Дмитррр]

Задача сложная.
Не разбираюсь в таких трубах, но в рамках мозгового штурма вот что надо обдумать и предусмотреть:
1. Внешняя труба деформируется от ветра? Эта деформация должна бы передаваться на внутреннюю. Нужно определить какое НДС при этом будет. Всё-таки не думаю, что трубы совсем независимы.
2. Возводиться всё будет в холодном состоянии. При разогреве до проектной Т возникнут изначальные напряжения и деформации. Надо их определить.
3. Надо предусмотреть и перерывы в работе, когда температура будет охлаждаться. Возможно за несколько дней при высокой Т напряжения из вопроса 2 уйдут. И тогда возникнут обратные напряжения уже при охлаждении.
4. Что с погодой? Стакан трескает если в него налить кипяток. Когда резко охладить разогретый - тоже. А если в трубу попадёт дождь/снег?
5. Теплоизоляция между внутренний и внешней трубами. Из чего? Насколько долговечна? Не горит? Фенолы и прочую пакость не выделяет при такой температуре? Тоже самое про различные уплотнения.
6. Внешнюю трубу надо всё же сделать жаростойкой. Ещё не хватало чтобы вся труба рухнула из-за повреждения утеплителя в одном месте.
7. Мостики тепла в местах крепления. Из чего? Как? Это важно.
8. Все заклёпки, сварки и прочие тоже надо продумать.
9.

Сообщение от KAM90 Изоляция на внутренней трубе расположена по ее внешнему диаметру с таким расчетом, чтобы температура на поверхности внешней несущей трубы была не более +60 С.

Уверен? Когда я наливаю кипяток в термос он снаружи холодный. И спустя полчаса холодный. Но спустя часов 12 он-таки нагревается немного. Может быть, имеет смысл подумать над вентиляцией между утеплителем и внешней трубой.
10. Консультации со сталеварами обязательна по всем элементам.

[KAM90]

Сообщение от TVN Перепроверьте температуру газа, что-то очень много.

Температура верна. Т=850С +/- 5..10С

[TVN]

Это энергетика, металлургия..? Если не секрет. Т.к. 850 гр. в трубу-деньги на ветер.

[wvovanw]

Были дымовые трубы в практике, но делал я их в каркасе по типу https://dwg.ru/dnl/8725 https://dwg.ru/dnl/8724. Рассмотрите, может и поменяете конструктив.
ps^ можно еще по форуму поискать, я когда-то эти типовые (3 шт.) сюда скидывал.

[Fogel]

Сообщение от Letul Но со мной работали коллеги (в возросте 60+) они расказывали и показывали проекты газоотводов доменных печей, там трубы отводят газ с температурой 800-1200 град. С.

Да ладно? Вродь отходящие газы 200 градусов две атмосферы... Вот горячее дутье это да, температура там повыше.
Дымовые трубы я не проектировал, но вот горячие газоходы довольно много. Короче, самое простое решение это эжектор - добавьте в отходящие газы холодного воздуха с улицы через "подсос" и считайте на спокойные четыре сотни градусов. Температура/количество обсуждаемы, но головной боли резко меньше становится.

[KAM90]

Сообщение от wvovanw Были дымовые трубы в практике, но делал я их в каркасе по типу https://dwg.ru/dnl/8725 https://dwg.ru/dnl/8724. Рассмотрите, может и поменяете конструктив. ps^ можно еще по форуму поискать, я когда-то эти типовые (3 шт.) сюда скидывал.

С данными сериями знаком. Но они не подходят в данном случае. Все вопросы ко внутренней трубе...

[Хмурый]

на мой взгляд, труба в трубе- неремонтнопригодное сооружение. Обычно трубу футеруют изнутри для прохождения горячих газов, футеровку периодически меняют...

[Pin]

Возможно, уже поздно, но всё-равно напишу). Во второй схеме вертикальные нагрузки передаются на внешнюю трубу и расчет на общую устойчивость не нужен. Для расчета по напряжениям представить внутреннюю трубу как перевернутую консоль загруженную со свободного конца нагрузкой вызывающей перемещение, равное разнице перемещений внешней трубы в местах крепления кронштейнов от ветровой нагрузки и сил инерции от внешней трубы. Не понял как соединяются секции внутренней трубы между собой во втором случае (втулка?).
Для первого случая довольно любопытно узнать как будет проверяться устойчивость совместно с напряжениями от теплового расширения. Думаю лучше их задать как распределенную по образующим нагрузку в нескольких местах по сечению. З.Ы для себя: а вы считаете трубу равномерно нагретой на все 50 м?

Сообщение от KAM90 при первой схеме вообще не передается ни каких моментов от ветровых нагрузок на внутреннюю труб

При расчёте внутренней просто задавайте вынужденные горизонтальные перемещения как загружения: статическое от ветра, и динамическое от колебаний внешней трубы и динамического ветра.

[ProjectMaster]

Сообщение от Pin Возможно, уже поздно, но всё-равно напишу). Во второй схеме вертикальные нагрузки передаются на внешнюю трубу и расчет на общую устойчивость не нужен.

Нужен расчет устойчивости внутренней оболочки от совместного перемещения внутренней и внешней оболочки (потеряет устойчивость стенка ближе к нижнему сечению).
Проще всего - сделать общий расчет устойчивости. Можно попробовать вручную посчитать устойчивость внутренней оболочки, но для случая составной оболочки (2-х связанных слоев с разными модулями упругости) поиск аналитического решения может быть трудной задачей.

Сообщение от Pin При расчёте внутренней просто задавайте вынужденные горизонтальные перемещения как загружения: статическое от ветра, и динамическое от колебаний внешней трубы и динамического ветра.

В одну схему загнать можно обе оболочки. Тогда перемещения и усилия во внутренней оболочке будут чуть меньше.

[Pin]

Сообщение от ProjectMaster Нужен расчет устойчивости внутренней оболочки от совместного перемещения внутренней и внешней оболочки

Это,наверное, только для первой схемы, для второй схемы:

Сообщение от KAM90 Т.е. каждая из частей внутренней трубы подвешена в верхний конец

т.е внутренняя труба получается растянутой и её устойчивости ничего не угрожает, то от совместного перемещения оболочек стоит проверить только на прочность.

Сообщение от ProjectMaster Теория составных стержней

Offtop: Я всё же не знаю как нижний конец внутренней трубы состыкуется с верхним концом нижележащей секции
Совет давал предполагая, что конструктивно схема работает именно как консоль подвешенная сверху, о чём и писал. Если внутренняя труба предполагалась в работу как составной стержень, прошу сказанное мной ко второй схеме игнорировать.

Сообщение от KAM90 с расчетом внешней проблем нет

Сообщение от ProjectMaster В одну схему загнать можно обе оболочки

Можно, но сам никогда не делал таких расчётов при совместной работе оболочек, разных модулях, и нескольких вариантах температуры для каждой. Мне было бы понятнее читать результаты с двух схем, а при необходимости и объединить не сложно.