Расчет на прочность радиатора отопления

[dolivanov 7]

Считаем стальной радиатор отопления. Интересует расчет на прочность при рабочем и испытательном внутреннем давлении – 9 и 13.5 Атм.

Сделали модель радиатора в 3D, на ее основе создали оболочечную модель. Нагрузили изнутри давлением. Получили:

При рабочем давлении 9 Атм - эквивалентные напряжения на уровне 250 МПа, что ниже предела текучести стали (DC01), но довольно высоки.

При испытательном давлении 13.5 Атм - эквивалентные напряжения на уровне 380 МПа, что близко к пределу прочности.

Сделали расчет в 3D, уровни напряжений получили примерно те же.

 

Возникло сомнение в верности граничных условий, а именно в нагружении изнутри по всей поверхности рабочим и испытательным давлением. Может быть следует рассчитать связанную задачу? Но тогда неясно, какой перепад давления задавать между входом и выходом из радиатора, то есть мы не знаем гидравлическое сопротивление радиатора.

Или не стоит заморачиваться, а принять полученные значения несмотря на то, что кажутся завышенными.

 

 

[Jesse 958]

6 минут назад, dolivanov сказал:

При рабочем давлении 9 Атм - эквивалентные напряжения на уровне 250 МПа

так 250 - это максимум на шкале. Там где оранжевое судя по  эпюре в районе 160-170 будет

[статист 608]

ГОСТ Вам в помощь.

https://docs.cntd.ru/document/556344844

Смотрите мембранные и изгибные напряжения.

[dolivanov 7]

Сделал более детальный рисунок.

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

[статист 608]

1 минуту назад, dolivanov сказал:

Сделал более детальный рисунок.

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

Вас же интересуют 13.5 амт? Есть ли при таком давлении картинка?

[Jesse 958]

5 минут назад, dolivanov сказал:

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

ну, 190 не 250. Максимум, наверно, в заделке)

[dolivanov 7]

3 минуты назад, статист сказал:

Вас же интересуют 13.5 амт? Есть ли при таком давлении картинка?

Считаем и при 9, и при 13.5.

 

Первое - рабочее, второе - тестовое (этим давлением радиатор проверяют на протечки).

 

Основной вопрос даже не в том, что анализировать, а в том, верно ли мы понимаем, что в качестве граничного условия надо задавать внутреннее давление 9 Атм или же надо решать связанную задачу, выяснить распределение давления теплоносителя и его использовать в прочностном расчете, так как есть предположение, что в этом случае давление на стенках будет меньше заданного 9 Атм.

1 минуту назад, Jesse сказал:

ну, 190 не 250. Максимум, наверно, в заделке)

Неа, в заделке там больше, его сознательно не учитываем.

 

Вот на картинке 228 МПа.

[Jesse 958]

10 минут назад, dolivanov сказал:

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

@статист даже если по мембранным смотреть (в данном случае именно они критерий, т.к. в месте максимум оболочка гладкая и изгиба не будет как я понимаю), то многовато 190 получается. У нас для нержавейки для 50 град по ПНАЭ 130 допускаемые.. 190 и "для гражданки" много будет..))

[статист 608]

1 минуту назад, dolivanov сказал:

Считаем и при 9, и при 13.5.

 

Первое - рабочее, второе - тестовое (этим давлением радиатор проверяют на протечки).

 

Основной вопрос даже не в том, что анализировать, а в том, верно ли мы понимаем, что в качестве граничного условия надо задавать внутреннее давление 9 Атм или же надо решать связанную задачу, выяснить распределение давления теплоносителя и его использовать в прочностном расчете, так как есть предположение, что в этом случае давление на стенках будет меньше заданного 9 Атм.

Я полагаю что числа 9 и 13.5 даны с некоторым запасом. Если вы по нему проходите по прочности, то можно на этом остановиться. Если нет, то у вас два пути - или изменять конструкцию, например, делать радиатор толще, или проводить дополнительное исследование связанной задачи. Я подозреваю, первый путь легче.

[dolivanov 7]

Да, забыл сказать, сталь DC01 или 08Ю.

 

 

[Jesse 958]

4 минуты назад, dolivanov сказал:

Вот на картинке 228 МПа.

ужс)
Радиатор кто конструировал?)

[dolivanov 7]

Только что, статист сказал:

Я полагаю что числа 9 и 13.5 даны с некоторым запасом. Если вы по нему проходите по прочности, то можно на этом остановиться. Если нет, то у вас два пути - или изменять конструкцию, например, делать радиатор толще, или проводить дополнительное исследование связанной задачи. Я подозреваю, первый путь легче.

Да, верно. 9 Атм, как нам сказали, в реальности не достигается, это максимальное рабочее. 

 

Задача в утолщении стенок радиатора  не стоит, они выпускаются и менять конструкцию никто не будет. Сейчас надо показать, что при данной толщине стенок и давлении ничего не разрушится. 

2 минуты назад, Jesse сказал:

ужс)
Радиатор кто конструировал?)

не скажу)

 

Вот этот ужс меня сильно смущает. 

[Jesse 958]

4 минуты назад, dolivanov сказал:

это максимальное рабочее. 

скорее расчётное *при нормальном рабочем режиме

Изменено 4 июня 2021 пользователем Jesse

[dolivanov 7]

1 минуту назад, Jesse сказал:

скорее расчётное *при нормальном рабочем режиме

Если быть точным , то это давление называется рабочее избыточное до 9 Атм.

[Jesse 958]

8 минут назад, dolivanov сказал:

Задача в утолщении стенок радиатора  не стоит, они выпускаются и менять конструкцию никто не будет. Сейчас надо показать, что при данной толщине стенок и давлении ничего не разрушится. 

сейчас вам надо доказать, что считать надо на мЕньшие нагрузкиобычное дело. Привыкайте

[статист 608]

9 минут назад, Jesse сказал:

@статист даже если по мембранным смотреть (в данном случае именно они критерий, т.к. в месте максимум оболочка гладкая и изгиба не будет как я понимаю), то многовато 190 получается.

Мембранные будут меньше.

Напряжения = Мембранные + изгибные.

Но там скорее все изгибные будут на перепадах. Но в принципе, надо просто посмотреть.

7 минут назад, dolivanov сказал:

Задача в утолщении стенок радиатора  не стоит, они выпускаются и менять конструкцию никто не будет. Сейчас надо показать, что при данной толщине стенок и давлении ничего не разрушится.

При данной толщине стенок еще надо толщину на коррозию нужно отбросить.

Посчитайте по госту с запасами. Запасы можно даже поменьше брать, у Вас же не газ, но это уже нужно обосновывать. И после этого уже можно говорить о дальнейшем исследовании.

[Кварк 126]

Подскажите, что почитать, где доходчиво про расчёт оболочек говорится. Сопромат на среднем уровне. 

[Jesse 958]

1 минуту назад, статист сказал:

Мембранные будут меньше.

Напряжения = Мембранные + изгибные.

не. Я про выбор критерия. В нормах, бывает, оценивают только мембранным (допускаемые суть только мембранные напряжения). А бывает критерий мембрана+изгиб. Когда какой критерий выбирать тоже нетривиальная задачка..

[dolivanov 7]

2 минуты назад, статист сказал:

Мембранные будут меньше.

Напряжения = Мембранные + изгибные.

Но там скорее все изгибные будут на перепадах. Но в принципе, надо просто посмотреть.

При данной толщине стенок еще надо толщину на коррозию нужно отбросить.

Посчитайте по госту с запасами. Запасы можно даже поменьше брать, у Вас же не газ, но это уже нужно обосновывать. И после этого уже можно говорить о дальнейшем исследовании.

С коррозией следующий этап.

1 этап - считаем без коррозии.

2 этап - делаем стенку тоньше. Я нашел данные для радиаторов отопления ежегодное снижение толщины стенки в зависимости от жесткости воды. Был эксперимент, исследовались такие же радиаторы.

[статист 608]

1 минуту назад, Кварк сказал:

Подскажите, что почитать, где доходчиво про расчёт оболочек говорится. Сопромат на среднем уровне. 

Тимошенко Пластины и оболочки или Новожилов Теория тонких оболочек