Page 89 - 07

Такий же вплив на барабани котлів має місцеве охолодження у зимовий час через
затягування холодного повітря в топку. Градієнтне температурне поле, що вини-
кає всередині металу внаслідок зовнішніх змінних теплових чинників, істотно діє
і на дифузію водню, підвищуючи його локальну концентрацію і збільшуючи ймо-
вірність виникнення тріщин.
Нижче подані основні результати, отримані комп’ютерним моделюванням
деформування барабана котла з отворами за умов його експлуатації.
За розрахункову модель прийняли просторово тривимірний порожнистий
циліндр (із внутрішнім R 1 та зовнішнім R 2 радіусами) з отворами, який наванта-
жений внутрішнім тиском Р за температури Т (рис. 1, 2). Ряди отворів радіуса r
розташовані один від одного на віддалях 2l 1 у коловому напрямі і 2l 2 у напрямі
осі циліндра.

Рис. 1. Розрахункова схема фрагмента барабана котла (а) із прикладеним складним
навантаженням до його внутрішньої стінки (b) та розбиття на скінченні елементи (c).
Fig. 1. Diagram of fragment drum boiler (а) with an applied complex load to its inner wall (b)
and splitting into finite elements (c).

Рис. 2. Умови експлуатації барабана котла.
Fig. 2. Boiler drum operating conditions.
Задача про визначення напруженого стану циліндра за умов експлуатації
полягає у встановленні просторово-часового розподілу температури, переміщень,
деформацій і напружень з нестаціонарного тривимірного рівняння теплопровід-
ності та повної системи рівнянь неізотермічної термопружнопластичності за від-
повідних початкових і крайових умов. Вплив водню на нагромадження пошко-
дженості в металі враховується зміною концентрації водню, яку визначають з не-
стаціонарного тривимірного рівняння дифузії водню залежно від температурного
поля і НДС [2, 5].
Для визначення температурного поля розв’язували рівняння теплопровід-
ності [6]
¶ T 2
= a Ñ T , (4)
t ¶
де а – коефіцієнт температуропровідності; T = T ( , , , )x y z t – температура тіла.

95