Если по условиям эксплуатации печи раскрытие швов футеровки не допускается, то футеровку необходимо проверить на раскрытие швов. Расчет элементов футеровки на раскрытие швов кладки проводят на воздействие расчетных нагрузок по формуле:
Здесь N — расчетная продольная сила; ттр — коэффициент условий работы кладки по раскрытию швов кладки (принимается равным 1,5—3); Rр> и — сопротивление кладки на растяжение при изгибе; у и h — расстояния от центра тяжести сечения до края сечения; W — момент сопротивления кладки при упругой ее работе; / — момент инерции сечения.
Расчет футеровки печи и отдельно стоящей топки на воздействие высокой температуры и внешней нагрузки. При нагревании футеровки печи с внутренней стороны выше 50 °С ее расчет по несущей способности (прочности и устойчивости) можно проводить по тем же формулам, по которым осуществляется расчет ненагретой футеровки, однако с учетом изменения физико-механических характеристик ее кладки (прочности, модуля упругости и т. д.) при нагревании. Изменения этих характеристик в зависимости от температуры устанавливают на основании экспериментальных данных. Расчет футеровки, нагреваемой с внутренней стороны, на раскрытие швов кладки не производят, так как футеровка практически не может работать без раскрытия швов в растянутой зоне из-за возникновения температурного перепада по толщине.
Конструирование кожухов и каркасов печей
Для создания надежной герметичности, необходимой жесткости и прочности печь заключается в металлический кожух, а прямоугольные конструкции — дополнительно в металлический каркас.
Кожух. Если назначением кожуха является только герметизация печи, то его достаточно выполнить сварным из тонкого стального листового материала; если кожухом воспринимаются силовые нагрузки от футеровки и получаемого теплоносителя, то его необходимо выполнять как несущую конструкцию. Даже самые высокие давления газов, которые могут быть в печи, не должны сильно деформировать кожух.
Расчет температурных напряжений в системе кожух—футеровка. При определении температурных напряжений в кожухе и футеровке печи, работающей при высоких и повышенных температурах, можно пользоваться методом, изложенным ниже.
Определение температурных напряжений растяжения в кожухе проводится по формуле:
Здесь <тк — напряжение в кожухе; т — коэффициент перегрева, равный 1,1; аф — коэффициент температурного расширения футеровки, соответствующий тем-