Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins
Analysis of the design calculation of the 08.8111.335 SB emergency-cooldown heat exchanger (ECHE) strength revealed a number of deviations from the requirements of current regulations of Ukraine in nuclear energy, which, in particular, include the lack of information on the calculation of the static...
Збережено в:
| Видавець: | Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
|---|---|
| Дата: | 2020 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/214490 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Репозиторії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-214490 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
emergency cooldown heat exchanger extension of service life design substantiation of safe operation assessment of technical condition thermal stress state of the ECHE FE method UDC 621.039.534.25 539.319 теплообмінник аварійного розхолоджування продовження терміну експлуатації розрахункове обґрунтування безпечної експлуатації оцінка технічного стану термонапружений стан теплообмінника метод скінченних елементів УДК 621.039.534.25 539.319 теплообменник аварийного расхолаживания продление срока эксплуатации расчетное обоснование безопасной эксплуатации оценка технического состояния термонапряженное состояние теплообменника метод конечных элементов УДК 621.039.534.25 539.319 |
| spellingShingle |
emergency cooldown heat exchanger extension of service life design substantiation of safe operation assessment of technical condition thermal stress state of the ECHE FE method UDC 621.039.534.25 539.319 теплообмінник аварійного розхолоджування продовження терміну експлуатації розрахункове обґрунтування безпечної експлуатації оцінка технічного стану термонапружений стан теплообмінника метод скінченних елементів УДК 621.039.534.25 539.319 теплообменник аварийного расхолаживания продление срока эксплуатации расчетное обоснование безопасной эксплуатации оценка технического состояния термонапряженное состояние теплообменника метод конечных элементов УДК 621.039.534.25 539.319 Pyrohov, Tymofii V. Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins |
| topic_facet |
emergency cooldown heat exchanger extension of service life design substantiation of safe operation assessment of technical condition thermal stress state of the ECHE FE method UDC 621.039.534.25 539.319 теплообмінник аварійного розхолоджування продовження терміну експлуатації розрахункове обґрунтування безпечної експлуатації оцінка технічного стану термонапружений стан теплообмінника метод скінченних елементів УДК 621.039.534.25 539.319 теплообменник аварийного расхолаживания продление срока эксплуатации расчетное обоснование безопасной эксплуатации оценка технического состояния термонапряженное состояние теплообменника метод конечных элементов УДК 621.039.534.25 539.319 |
| format |
Article |
| author |
Pyrohov, Tymofii V. |
| author_facet |
Pyrohov, Tymofii V. |
| author_sort |
Pyrohov, Tymofii V. |
| title |
Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins |
| title_short |
Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins |
| title_full |
Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins |
| title_fullStr |
Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins |
| title_full_unstemmed |
Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins |
| title_sort |
analysis of the static strength of the emergency-cooldown heat exchanger with the use of the design tightness value of flange-joint pins |
| title_alt |
Анализ статической прочности теплообменника аварийного расхолаживания с использованием проектного значения затяга шпилек фланцевых соединений Аналіз статичної міцності теплообмінника аварійного розхолоджування з використанням проектного значення затягу шпильок фланцевих з’єднань |
| description |
Analysis of the design calculation of the 08.8111.335 SB emergency-cooldown heat exchanger (ECHE) strength revealed a number of deviations from the requirements of current regulations of Ukraine in nuclear energy, which, in particular, include the lack of information on the calculation of the static strength of heat-exchanger flange elements and the excess of allowable stresses in their pins. This article describes a mathematical model for calculating the ECHE thermal stress state, which is used to simulate the ECHE operation under conditions of normal use. A number of computer calculations of ECHE deformation processes were performed using the described equations of the three-dimensional theory of elasticity. Such calculations were performed, using the finite element (FE) method, to analyze the strength of the ECHE and, in particular, elements of its flange joints. Results of ECHE static strength calculations are given. The calculations were performed using the general FE model of the ECHE, the model including all its basic elements. In addition, individual FE models of ECHE flange joint elements DN2130 and DN2080 were developed, on whose basis their static strength calculations were performed. As a result of calculations of the strength of the main ECHE elements, it is concluded that the operating stresses for the considered groups of categories of design stresses in the design zones of the ECHE design do not exceed the allowable values, and, accordingly, the static strength conditions are met. Given the symmetry of ECHE flange joints, FE models of the half-period of one bolted joint were used to calculate their static joint strength. The main boundary conditions for all calculations were: the tightening force of pins, as well as the pressure and temperature of the operating environment. The calculation of the static strength of the flange joint elements DN2130 and DN2080, using the design value of the pre-tightening force of the pins, showed that the conditions of static strength are not met for the considered groups of categories of design stresses |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/214490 |
| work_keys_str_mv |
AT pyrohovtymofiiv analysisofthestaticstrengthoftheemergencycooldownheatexchangerwiththeuseofthedesigntightnessvalueofflangejointpins AT pyrohovtymofiiv analizstatičeskojpročnostiteploobmennikaavarijnogorasholaživaniâsispolʹzovaniemproektnogoznačeniâzatâgašpilekflancevyhsoedinenij AT pyrohovtymofiiv analízstatičnoímícnostíteploobmínnikaavaríjnogorozholodžuvannâzvikoristannâmproektnogoznačennâzatâgušpilʹokflancevihzêdnanʹ |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:32Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:32Z |
| _version_ |
1809016162602713088 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2144902020-10-16T09:28:05Z Analysis of the Static Strength of the Emergency-Cooldown Heat Exchanger with the Use of the Design Tightness Value of Flange-Joint Pins Анализ статической прочности теплообменника аварийного расхолаживания с использованием проектного значения затяга шпилек фланцевых соединений Аналіз статичної міцності теплообмінника аварійного розхолоджування з використанням проектного значення затягу шпильок фланцевих з’єднань Pyrohov, Tymofii V. emergency cooldown heat exchanger extension of service life design substantiation of safe operation assessment of technical condition thermal stress state of the ECHE FE method UDC 621.039.534.25 539.319 теплообмінник аварійного розхолоджування продовження терміну експлуатації розрахункове обґрунтування безпечної експлуатації оцінка технічного стану термонапружений стан теплообмінника метод скінченних елементів УДК 621.039.534.25 539.319 теплообменник аварийного расхолаживания продление срока эксплуатации расчетное обоснование безопасной эксплуатации оценка технического состояния термонапряженное состояние теплообменника метод конечных элементов УДК 621.039.534.25 539.319 Analysis of the design calculation of the 08.8111.335 SB emergency-cooldown heat exchanger (ECHE) strength revealed a number of deviations from the requirements of current regulations of Ukraine in nuclear energy, which, in particular, include the lack of information on the calculation of the static strength of heat-exchanger flange elements and the excess of allowable stresses in their pins. This article describes a mathematical model for calculating the ECHE thermal stress state, which is used to simulate the ECHE operation under conditions of normal use. A number of computer calculations of ECHE deformation processes were performed using the described equations of the three-dimensional theory of elasticity. Such calculations were performed, using the finite element (FE) method, to analyze the strength of the ECHE and, in particular, elements of its flange joints. Results of ECHE static strength calculations are given. The calculations were performed using the general FE model of the ECHE, the model including all its basic elements. In addition, individual FE models of ECHE flange joint elements DN2130 and DN2080 were developed, on whose basis their static strength calculations were performed. As a result of calculations of the strength of the main ECHE elements, it is concluded that the operating stresses for the considered groups of categories of design stresses in the design zones of the ECHE design do not exceed the allowable values, and, accordingly, the static strength conditions are met. Given the symmetry of ECHE flange joints, FE models of the half-period of one bolted joint were used to calculate their static joint strength. The main boundary conditions for all calculations were: the tightening force of pins, as well as the pressure and temperature of the operating environment. The calculation of the static strength of the flange joint elements DN2130 and DN2080, using the design value of the pre-tightening force of the pins, showed that the conditions of static strength are not met for the considered groups of categories of design stresses Анализ проектного расчета прочности теплообменника аварийного расхолаживания 08.8111.335 СБ (ТОАР) выявил ряд отклонений от требований действующих нормативных документов Украины в атомной энергетике, в частности, к ним относится отсутствие сведений по расчету статической прочности элементов фланцевых соединений теплообменника и превышение значений допустимых напряжений в шпильках. В данной статье описана математическая модель расчета термонапряженного состояния ТОАР, которая использовалась для моделирования его работы в условиях нормальной эксплуатации. С использованием описанных уравнений трехмерной теории упругости выполнен ряд компьютерных расчетов процессов деформирования рассматриваемого теплообменника. Данные расчеты проведены с целью анализа прочности ТОАР и его элементов фланцевых соединений в частности, а также выполнены с использованием метода конечных элементов. Приведены результаты расчетов статической прочности ТОАР, выполненных с использованием общей конечноэлементной модели теплообменника, включающий все основные его элементы. Дополнительно разработаны отдельные конечноэлементные модели элементов фланцевых соединений Дн2130 и Дн2080 ТОАР, на основе которых выполнены расчеты их статической прочности. В результате проведенных расчетов прочности основных элементов ТОАР сделан вывод, что действующие напряжения по рассмотренным группам категорий приведенных напряжений в расчетных зонах конструкции теплообменника не превышают допустимых значений, соответственно – условия статической прочности выполняются. Учитывая симметрию фланцевых соединений теплообменника, для их расчета на статическую прочность использовались конечноэлементные модели полупериода одного болтового сцепления. Основными граничными условиями для всех расчетов были: сила затяга шпилек, давление и температура рабочей среды. Расчет статической прочности элементов фланцевого соединения Дн2130 и Дн2080, с использованием проектного значения силы предварительного затяга шпилек, показал, что условия статической прочности не выполняются для рассматриваемых групп категорий приведенных напряжений Аналіз проектного розрахунку міцності теплообмінника аварійного розхолоджування 08.8111.335 СБ (ТОАР) виявив низку відхилень від вимог чинних нормативних документів України в атомній енергетиці, зокрема, до них належить відсутність відомостей щодо розрахунку статичної міцності елементів фланцевих з’єднань теплообмінника та перевищення значень допустимих напружень у шпильках. У цій статті описано математичну модель розрахунку термонапруженого стану ТОАР, за допомогою якої виконано моделювання його роботи в умовах нормальної експлуатації. З використанням описаних рівнянь тривимірної теорії пружності виконано ряд комп’ютерних розрахунків процесів деформування розглянутого теплообмінника. Такі розрахунки проведені з метою аналізу міцності ТОАР та його елементів фланцевих з’єднань, зокрема, та виконані з використанням методу скінченних елементів. Наведено результати розрахунків статичної міцності ТОАР, виконаних з використанням загальної скінченноелементної моделі теплообмінника, що включає усі основні його елементи. Додатково розроблено окремі скінченноелементні моделі елементів фланцевих з’єднань Дн2130 та Дн2080 ТОАР, на основі яких виконано розрахунки їх статичної міцності. В результаті проведених розрахунків міцності основних елементів ТОАР зроблено висновок, що діючі напруження за розглянутими групами категорій наведених напружень в розрахункових зонах конструкції теплообмінника не перевищують допустимих значень, відповідно, умови статичної міцності виконуються. Враховуючи симетрію фланцевих з’єднань теплообмінника, для їх розрахунку на статичну міцність використовувались скінченноелементні моделі напівперіоду одного болтового зчеплення. Основними граничними умовами для всіх розрахунків були: сила затягнення шпильок, тиск та температура робочого середовища. Розрахунок статичної міцності елементів фланцевих з’єднань Дн2130 та Дн2080, з використанням проектного значення сили попереднього затягнення шпильок, показав, що умови статичної міцності не виконуються для розглянутих груп категорій наведених напружень Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2020-10-16 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/214490 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 23 No. 3 (2020); 37-45 Проблемы машиностроения; Том 23 № 3 (2020); 37-45 Проблеми машинобудування; Том 23 № 3 (2020); 37-45 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/214490/214631 https://journals.uran.ua/jme/article/view/214490/214632 Copyright (c) 2020 Tymofii V. Pyrohov https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |