Тепловое аккумулиров ание энергии

Предварительно напряженные сосуды давления

1.2.1. Общие соображения

Предварительно напряженные сосуды давления отлича­ются от сварных сосудов специальными элементами, уста­новленными для выполнения различных функций:

— пространственная устойчивость обеспечивается стенкой сосуда, которая находится под определенным напряжением и либо однородна, либо состоит из частей в форме колец или секторов;

— арматура, состоящая из стальных тросов, предвари­тельно напряжена, так что они находятся под действием чи­стого растяжения;

— внутреннее давление снижает напряжение сжатия в стенке сосуда и до некоторой степени увеличивает натяжение арматуры;

— изолирующие функции выполняет обшивка (облицов­ка), так как сама стенка сосуда может быть негерметичной •или нестойкой к аккумулирующей среде;

— стенка сосуда должна обеспечивать достаточную про­странственную устойчивость и сопротивление сжатию при ра­бочих температурах;

— материал арматуры должен иметь высокий предел те­кучести при рабочих температурах и низкие остаточные де­формации,

— материал облицовки должен обладать низким модулем упругости, высокой вязкостью и стойкостью в аккумулирую­щей среде.

Еще одним важным элементом является тепловая изоля­ция. Возможны различные ее варианты, которые обычно вы­бирают из конструктивных соображений с учетом теплофизи­ческих и механических характеристик материала.

о) Холодная облицовка. Теплоизоляция находится на по­верхности облицовки в контакте с аккумулирующей средой. Осмотр облицовки затруднен.

б) Горячая облицовка. Теплоизоляция находится между облицовкой и стенкой сосуда и должна поэтому противостоять внутреннему давлению. Облицовка должна воспринимать де­формации, связанные с тепловым расширением, и поэтому дол'жна быть упругой.

вуЧерячая облицовка/горячая стенка сосуда. Теплоизо­ляция располагается между стенкой сосуда и арматурой и поэтому должна противостоять давлению. Стенки сосуда должны иметь высокую теплопроводность и достаточную уста­лостную прочность. Более того, во время нагревания стенки сосуда предварительно подвергаются напряжению в резуль­тате теплового расширения.

г) Горячая облицовка/горячая стенка сосуда/горячая ар­матура. Теплоизоляция находится снаружи арматуры, так же как и на сварных сосудах, работающих под давлением. При рабочих температурах требуется высокая прочность и низкая пластическая деформация тросов.

Предварительно напряженные сосуды давления в зависи­мости от материала стенки бывают двух видов:

— предварительно напряженные бетонные сосуды давле­ния (ПБСД);

— предварительно напряженные чугунные сосуды давле­ния (ПЧСД).

Так как прочность бетона при повышении температуры резко снижается, для бетонных сосудов применимы только варианты (а) и (б) конструкции. Чугунные сосуды могут иметь любую из указанных выше конструкций.

Основное преимущество предварительно напряженных кон­струкций по сравнению с подземными резервуарами давления состоит в том, что, находясь на поверхности земли, они более удобны в отношении обслуживания и ремонта. Так же как и сварные сосуды, они пригодны для установки почти в любом месте. Преимущества предварительно напряженных конструк­ций по сравнению со сварными сосудами давления сле­дующие:

— возможность сборки на месте и, следовательно, возмож­ность создания и использования очень крупных сосудов;

— повышенная безопасность благодаря избыточному коли­честву тросов арматуры и также из-за тенденции к уменьше­нию разброса нагрузок при высоких давлениях;

— более широкие технологические допуски по давлению и объему.