Top Banner
CST08 การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมเครื ่องกลแห่งประเทศไทย ครั้งที 25 19-21 ตุลาคม 2554 จังหวัดกระบี การศึกษาการกระจายความเค้นในโครงสร้างโนสริงของหม้อเผาปูนซีเมนต์ แบบหมุนด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose Ring Structures by Finite Element Method อภิเดช จันทพันธ์ 1* และ มนต์ศักดิ ์ พิมสาร 2 1,2 สาขาวิชาวิศวกรรมเครื ่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง เขตลาดกระบัง กรุงเทพมหานคร 10520 * E-mail: [email protected] โทรศัพท์: 66814419402 บทคัดย่อ วัสดุทนไฟถูกนํามาใช้เป็นฉนวนกันความร้อนของหม้อเผาปูนซีเมนต์แบบหมุน โดยที ่วัสดุทนไฟจะถูก หล่อติดกับเหล็กยึดที ่เชื ่อมติดกับแผ่นเหล็กที ่ยึดไว้กับเปลือกหม้อเผาปูนชีเมนต์ ในขณะที ่หม้อเผาปูนชีเมนต์ถูกใช้ งานวัสดุดังกล่าวอยู ่ภายใต้ภาระทางความร้อนเป็นสําคัญ ทําให้เกิดความเค้นจากความร้อน บทความนี ้นําเสนอ การศึกษาการกระจายความเค้นจากความร้อนของโครงสร้างโนสริงหม้อเผาปูนซีเมนต์แบบหมุนและศึกษาผลของ จํานวนของเหล็กยึดต่อความเค้นหลักสูงสุดในเนื ้อวัสดุทนไฟ ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ผลจากการศึกษา พบว่าค่าความเค้นหลักสูงสุดในเนื ้อวัสดุทนไฟจะมีค่าเป็นแรงดึงและมีค่าสูงมากในบริเวณที ่สัมผัสกับเหล็กยึดชนิด A และเมื ่อเพิ่มจํานวนเหล็กยึดมากขึ ้น จะทําให้ความเค้นหลักสูงสุดในเนื ้อวัสดุทนไฟมีแนวโน้มสูงขึ ้นและปริมาตรที เกิดความเค้นสูงจะขยายวงกว้างมากขึ ้น ทั้งนี ้เพราะเหล็กมีการขยายตัวที ่ดีกว่าวัสดุทนไฟ จึงทําให้เหล็กไปดึงให้ วัสดุทนไฟยืดตัวตาม ส่วนความเค้นหลักสูงสุดในเหล็กยึดเป็นความเค้นอัด คําหลัก: วัสดุทนไฟ, เหล็กยึด, หม้อเผาปูนซีเมนต์แบบหมุน, ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ Abstract Refractory materials are employed as an insulation material in a rotary cement kiln. In order to line the refractory materials to the kiln shell, the anchors, welded to the kiln shell, are employed to hold the refractory materials. While the rotary cement kiln is in operation, these materials are subjected to significant thermal load, leading to thermal stress. This paper presents the study of the thermal stress distribution in the rotary cement kiln nose ring structures and effect of the number of anchors on the maximum principal stress in the refractory materials by finite element method (FEM). The results show that the maximum principal stress in the refractory materials is tensile and its value is very high at the area in contact with the type A anchor. When employing more anchors, the maximum principal stress in the refractory material was increased and the high stress region was also expanded. This is due to the thermal expansion mismatch between the steel and the refractory materials. Moreover, the maximum principal stress in the steel was compressive. Keywords: Refractory, Anchor, Rotary cement kiln, Finite element method
8

Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

Dec 07, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 25

19-21 ตลาคม 2554 จงหวดกระบ

การศกษาการกระจายความเคนในโครงสรางโนสรงของหมอเผาปนซเมนต

แบบหมนดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต

Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose Ring Structures

by Finite Element Method

อภเดช จนทพนธ1*

และ มนตศกด พมสาร2

1,2สาขาวชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร

สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง เขตลาดกระบง กรงเทพมหานคร 10520 *E-mail: [email protected] โทรศพท: 66814419402

บทคดยอ

วสดทนไฟถกนามาใชเปนฉนวนกนความรอนของหมอเผาปนซเมนตแบบหมน โดยทวสดทนไฟจะถก

หลอตดกบเหลกยดทเชอมตดกบแผนเหลกทยดไวกบเปลอกหมอเผาปนชเมนต ในขณะทหมอเผาปนชเมนตถกใช

งานวสดดงกลาวอยภายใตภาระทางความรอนเปนสาคญ ทาใหเกดความเคนจากความรอน บทความนนาเสนอ

การศกษาการกระจายความเคนจากความรอนของโครงสรางโนสรงหมอเผาปนซเมนตแบบหมนและศกษาผลของ

จานวนของเหลกยดตอความเคนหลกสงสดในเนอวสดทนไฟ ดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต ผลจากการศกษา

พบวาคาความเคนหลกสงสดในเนอวสดทนไฟจะมคาเปนแรงดงและมคาสงมากในบรเวณทสมผสกบเหลกยดชนด

A และเมอเพมจานวนเหลกยดมากขน จะทาใหความเคนหลกสงสดในเนอวสดทนไฟมแนวโนมสงขนและปรมาตรท

เกดความเคนสงจะขยายวงกวางมากขน ทงนเพราะเหลกมการขยายตวทดกวาวสดทนไฟ จงทาใหเหลกไปดงให

วสดทนไฟยดตวตาม สวนความเคนหลกสงสดในเหลกยดเปนความเคนอด

คาหลก: วสดทนไฟ, เหลกยด, หมอเผาปนซเมนตแบบหมน, ระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต

Abstract

Refractory materials are employed as an insulation material in a rotary cement kiln. In order to

line the refractory materials to the kiln shell, the anchors, welded to the kiln shell, are employed to hold

the refractory materials. While the rotary cement kiln is in operation, these materials are subjected to

significant thermal load, leading to thermal stress. This paper presents the study of the thermal stress

distribution in the rotary cement kiln nose ring structures and effect of the number of anchors on the

maximum principal stress in the refractory materials by finite element method (FEM). The results show

that the maximum principal stress in the refractory materials is tensile and its value is very high at the

area in contact with the type A anchor. When employing more anchors, the maximum principal stress in

the refractory material was increased and the high stress region was also expanded. This is due to the

thermal expansion mismatch between the steel and the refractory materials. Moreover, the maximum

principal stress in the steel was compressive.

Keywords: Refractory, Anchor, Rotary cement kiln, Finite element method

Page 2: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

1. บทนา

อตสาหกรรมปนซเมนตเปนอตสาหกรรมพนฐาน

ทสาคญอตสาหกรรมหนงของประเทศ สามารถนา

ผลตภณฑทไดไปเปนวตถดบของอตสาหกรรมการ

กอสรางและอตสาหกรรมตอเนองอนๆ หมอเผา

ปนซเมนตแบบหมน (Rotary Cement Kiln) เปน

อปกรณสาคญในการผลตปนซเมนต หมอ เผา

ปนซเมนตใชพลงงานจากเชอเพลงเพอสรางความรอน

ใหแกวตถดบสาเรจ (Raw Meal) ใหไดอณหภม

ประมาณ 1,200 - 1,400°C ซงจะทาใหเกดปฏกรยา

ทางเคมตามลาดบ จนในทสดวตถดบสาเรจกลายเปน

ปนเมด (Clinker) กอนจะเขาสกระบวนการทาใหปน

เมดเยนลง ในการใหความรอนแกวตถดบสาเรจนนจะ

เปนการใหความรอนโดยตรงจากเปลวไฟของหวเผา

เพอปองกนความรอนจากกระบวนการผลตจงนาระบบ

ไลนนงมาใชภายในหมอเผาปนซเมนตซงมโครงสราง

ประกอบดวย วสดทนไฟทมเหลกยด (Anchor) ฝงอย

ขางในและเชอมตดกบแผนเหลกทยดกบเปลอกหมอ

เผาปนซเมนต ในขณะทหมอเผาปนซเมนตถกใชงาน

วสดดงกลาวจะอยภายใตภาระทางความรอนเปน

สาคญ กอใหเกดการขยายตวจากความรอนไมเทากน

ของวสดในระบบไลนนง งานวจยกอนหนามกจะให

ความสนใจไปทผวดานรอน (Hot Face) โดยมโหลด

การอดภายใตภาระทางความรอนและภายใตเงอนไข

การยดหยนแบบเชงเสน จากงานวจยโดย Wygant

และ Crowley [1] ไดเสนอความสมพนธความเคนกบ

ความเครยดยดหยนแบบเชงเสน การหดตวแบบเชง

เสน การนาความรอนทสมาเสมอและโมดลสความ

ยดหยนสาหรบการคานวณความเคนสงสดของไลนนง

ทสภาวะแบบคงตวทอณหภมทางานของไลนนงของ

ระบบ Fluid Bed Catalytic Unit, (FCU) งานวจย

ตอมาโดย Chen et al [2] บนพนฐานการวเคราะหเชง

ตวเลขและในหองปฏบตการเปนหลกและใชการ

วเคราะหเชงตวเลขและควบคมการทดลองเพอศกษา

เหลกยดมปฏกรยาตอระบบไลนนงทมวสดทนไฟชน

เดยวในทอทรงกระบอก (เสนผาศนยกลาง 2 ฟต) ท

อณหภม 760°C พบวาเหลกยดสงผลกระทบตอไลน

นง 2 ทางดวยกนคอ 1.การลดลงของอณหภมในไลน

นงใกลผวดานรอนกอใหเกดความเคนดงในแนวเสนรอ

บวงในบรเวณนน 2. มแนวโนมผลกดนใหวสดไลนนง

ออกจากผวดานรอนเนองจากการขยายตวจากความ

รอนไมเทากนระหวางวสดไลนนงและวสดเหลกยด

การทดลองแสดงใหเหนวาเปลอกหมอดานรอน (Hot

Shell) มแนวโนมทจะดงออกจากไลนนงทาใหเหลอ

ชองวางในเปลอกหมอดานรอนกบเหลกยด การ

ขยายตวของเปลอกหมอดานรอนสามารถสรางความ

เคนดงในแนวเสนรอบวงไดสงในไลนนง ผลทาใหเกด

การแตกในแนวรศมไดมาก ผวจยสรปวาเหลกยดท

ยดหยน เชนการเคลอบดเหมอนจะดกวาแบบแขงเกรง

ของการตดตงไลนนง อยางไรกตาม ผวจยกลาววา

เหลกยดแบบเรขาคณตและเหลกยดแบบเคลอบด

เหมอนจะไมสงผลกระทบตอการกระจายความเคนใน

แนวเสนรอบวงเ ปนสาคญ งานวจย น น า เสนอ

การศกษาทงการถายเทความรอนและความเคนจาก

ความรอนรวมกนดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต

วตถประสงคการศกษาคอการมปฏกรยาตอกนระหวาง

การกระจายความรอนและสงผลกระทบตอการกระจาย

ความเคนทเหลกยดและวสดทนไฟในสภาวะแบบคง

ตวทอณหภมทางานสงสดนอกจากนนจะทาการศกษา

ปรมาณเหลกยดในแตละแถวจะมผลอยางไรตอความ

เคนจากความรอนในวสดทนไฟและเหลกยด

2. สวนประกอบของโครงสรางโนสรงและ

คณสมบตทางกลของวสด

วสดทนไฟทนามาพจารณามชอทางการคาคอ

Low Cement AndalusiteCastable, (And-LCC) [3]

ทามาจากแรแอนดาลไซดฟมซลกา อลมนา และ

แคลเซยมอลมเนตซเมนต โดยมองคประกอบทางเคม

คอ Al2O3,58%; SiO2,37.5%; CaO,2.3%;

Fe2O3,0.9% ความหนาแนน 2,600 kg/m3 พฤตกรรม

ทางกลของการทดสอบแรงดงหลงจากผานการให

ความรอน โดยทดสอบทอณหภมหองในแตละกลมชน

ทดสอบทไดร บการใหความรอนมากอน อณหภม

แตกตางกนท100, 250, 500, 700, 900 และ

1,100°C ดงแสดงในรปท 1 การเพมขนของอณหภม

ทาใหโมดลสยดหยนลดลงขณะทความเครยดเพมขน

Page 3: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

2.1 ลกษณะของหมอเผาปนซเมนตและสวน

ประกอบของโครงสรางโนสรง

หมอเผาปนซเมนตทนามาเปนกรณศกษาใน

ง า น ว จ ย ม ล ก ษ ณ ะ เ ป น ร ป ท ร ง ก ร ะ บ อ ก

เสนผาศนยกลาง 5 เมตรวางเอยงตามแนวนอน 1-4

องศาและหมนรอบตวเองอยางชาๆในชวงระหวาง 30

กบ 250 รอบตอชวโมงเปลอกหมอเผาปนซเมนตทา

จากเหลกกลาคารบอนความหนา 0.05 เมตร ภายในบ

ดวยวสดทนไฟมเหลกยดฝงอยขางใน การทางาน

วตถดบสาเรจจะถกปอนเขาไปตรงทสวนปลายดานบน

ของรปทรงกระบอกดงทแสดงในรปท 2 ขณะทหมอ

เผาปนชเมนตหมนวตถดบสาเรจจะคอยๆเคลอนตว

ไปทางสวนปลายดานลาง กาซรอนจะผานไปตามหมอ

เผาปนซเมนต ในทศทางตรงกนขาม (Counter-

Current) กาซรอนอาจจะกอใหเกดบรเวณทมความ

รอนภายในมาก หรออาจจะกอใหเกดเปลวไฟภายใน

หมอเผาปนซเมนตเปลวไฟดงกลาวถกพนจากทอหว

เผา ขณะทวตถดบสาเรจเคลอนตวภายใตเปลวไฟ

อณหภมของวตถดบสาเรจขนสงสดแลวเคลอนตวผาน

บรเวณโนสรงดงแสดงในรปท 3 กอนทตกลงจากหมอ

เผาปนชเมนตไปยงหมอเยน (Cooler) ตอไป

2.2 คณสมบตของวสดทางกลและทางความรอน

โครงสรางโนสรงทนามาศกษานทามาจาก วสด

ทนไฟ (And-LCC) เหลกยดสแตนเลส (310S) และ

แผนเหลกกบเปลอกหมอเผาทาจากเหลกกลาคารบอน

มคณสมบตทางกลและทางความรอนทเกยวของคอ

ตารางท 1 คณสมบตทางกลของวสดทนไฟสแตนเลส

และเหลกกลาคารบอนขอมลจาก [3-6] วสด T E T α T ν (°C) (GPa) (°C) (×10

-6⋅°C-1) (°C)

110 68 450 7.6 110 0.15

250 50 900 7.6 1100 0.23

วสด 500 44

ทนไฟ 700 39 900 21 1100 13

100 200 100 15.9 20 0.30

สแตน 200 185 500 17.1

เลส 400 170 1000 18.9 800 135

100 200.6 100 11.70 25 0.29

200 197.2 200 12.06

300 193.7 300 12.42

เหลกกลา 400 191.0 400 12.78

คารบอน 500 186.8 500 13.14 600 182.0 600 13.32 700 174.4 700 13.68

*สญญลกษณ T,E, α, และν แทนคาของ อณหภมโมดลสความยดหยน

สมประสทธการขยายตวจากความรอนและอตราสวนปวซองตามลาดบ

สมประสทธการนาความรอนสมประสทธการขยายตว

จากความรอนโมดลสความยดหยน และอตราสวนปว

ซองซงเปนคณสมบตทแปรเปลยนตามอณหภม ดง

แสดงไวในตารางท 1 และ 2

3. การจาลองดวยระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต

รปท 1 พฤตกรรมทางกลของวสดทนไฟ จากการ

ทดสอบแรงดงทอณหภมแตกตางกนขอมลโดย

GhassemiKakroudi [3]

รปท 2 ลกษณะของหมอเผาปนซเมนต

รปท 3 สวนประกอบของโครงสรางโนสรง

Page 4: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

ในงานวจยนไดทาการศกษาโครงสรางโนสรงดง

แสดงในรปท 3 ทอยภายใตภาระทางความรอน

ตารางท 2 คณสมบตทางความรอนของวสดทน

ไฟสแตนเลส และเหลกกลาคารบอนขอมลจาก [3-6] วสด T การนาความรอน

(°C) (W⋅m-1⋅°C-1)

100 1.30

วสดทนไฟ 600 1.33

1400 1.65

100 13.80

200 13.95

สแตนเลส 400 16.28

500 18.70

600 19.77

100 47.77

200 48.11

300 47.25

เหลกกลาคารบอน 400 45.86

500 44.48

600 43.10

700 41.71

โดยสมมตฐานของการวเคราะหมดงน1.ระบบอยใน

สภาวะคงตว 2.วสดทกชนดมสมบตเปนเนอเดยวกน

และเปนไอโซทรอปก (Isotropic) 3.การสมผสของวสด

เปนแบบยดแนนถาวร (Perfect Bonding) 4.

ความสมพนธของความเคนและความเครยดเปนไป

ตามกฎของฮค (Hooke’s Law) การวเคราะหการ

ถายเทความรอนและความเคนถกดาเนนการดวย

ระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต โดยโครงสรางโนสรงถก

แบงออกเปน 36 สวน อยางไรกตาม จากหลกการ

สมมาตรแบบไซคลก (Cyclic Symmetry) แบบจาลอง

1 สวนจะถกนามาใชในการวเคราะห ซงแบบจาลอง

ประกอบดวยวสดทนไฟ เหลกยด แผนเหลก และ

เปลอกหมอเผาปนซเมนตดงแสดงไวรปท 4 วสดทน

ไฟมผว 2 สวนทสมผสกบวตถดบสาเรจโดยตรงไดแก

ผวในระนาบ X และในระนาบ Y ถกกาหนดใหม

อ ณ ห ภ ม 1,200°C แ ล ะ 1,000°C ต า ม ล า ด บ

นอกจากนยงมกระแสลมรอนจากหมอเยนอณหภม

800°C สมผสกบผววสดทนไฟบรเวณดานลาง การ

ถายเทความรอนผานโครงสรางและเปลอกหมอเผา

ปนซเมนตจากนนออกสสภาวะแวดลอมรอบๆทม

อณหภม 35°C โดยการพาความรอนแบบบงคบซงม

สมประสทธการพาความรอน 190 W/m2⋅°C-1

ผวสมผสดานขางของไลนนงถกกนไวดวยกระดาษ

แขงมความหนา 5 มลลเมตร

เพอยอมใหมการขยายตวไดการวเคราะหความเคนถก

สมมตใหดานขางของโครงสรางไมอยภายใตแรงจาก

ภายนอกและการกระจดเปนอสระทกทศทางเงอนไข

ขอบเขตของอณหภมและการกระจดแสดงดงในรปท 5

ชนดเอลเมนตทใชในแบบจาลองม 2 แบบคอ เอล

เมนตแบบจตรมขหรอปรามด (Tetrahedron) 4 โนด

ใชกบโครงสรางวสดทนไฟ และเอลเมนตแบบรปลม

(Wedge) 6 โนด ใชกบโครงสรางเหลกยด แผนเหลก

และเปลอกหมอเผาปนซเมนต การวเคราะหแบงตาม

จานวนเหลกยดเปน 3 กรณดงน 1.จานวนเหลกยด

รปท 4 แบงโครงสรางโนสรงออกเปน 1 สวนและ

จาแนกชนสวนประกอบของโนสรง

รปท 5 เงอนไขขอบเขตของอณหภมและการ

กระจด(a) ระนาบแกน X-Y (b) ระนาบแกน Y-Z

Page 5: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

10 อน (5 แถวๆละ 2 อน) 2.จานวนเหลกยดเปน 15

อน (5 แถวๆละ 3 อน) ซงใชงานอยในปจจบน 3.

จานวนเหลกยด 20 อน (5 แถวๆละ 4 อน) โดยแตละ

แบบจ าลองมจ านวนเอลเมนต รวม 1,066,527,

1,457,600 และ 2,399,392 ตามลาดบ

4. ผลการวเคราะหและการอภปรายผล

4.1 ผลการกระจายอณหภม

ผลการกระจายอณหภมในแบบจาลองทง 3 กรณ

ปรากฏวามความแตกตางกนเพยงเลกนอย โดยพบวา

วสดทนไฟจะเกดอณหภมสงสดตรงบรเวณมมโนสรง

และสงผลใหเกดอณหภมสงสดทปลายเหลกยดชนด A

ตรงบรเวณดงกลาวดวย ซงมอณหภม 1,182°C และ

1,026°C ตามลาดบ การกระจายตวของอณหภม

สงเกตไดจากรปท 6 ซงจะเหนไดวากลมเหลกยดชนด

A มอณหภมสงกวากลมเหลกยดชนด B สงเกตความ

แตกตางไดจากรปท 7 และการกระจายตวของ

อณหภมของเหลกยดทงหมดจากกราฟในรปท 8 การ

ถายเทความรอนทเกดขนภายในโครงสรางโนสรงไป

ยงเปลอกหมอเผาปนซเมนตมอณหภม 140°C ผล

การกระจายอณหภมแสดงไวในกราฟรปท 9 จาก

ตาแหนง a ถง b

4.2 ผลการกระจายความเคน

จากผลการวเคราะหแบบจาลองทง 3 กรณ พบวา

มการกระจายความเคนทแตกตางกน กลาวคอ การ

เพมจานวนเหลกยดสงผลใหเกดความเคนดงในเนอ

วสดทนไฟมากขนซงความเคนดงจะเกดขนรอบๆเนอ

วสดทนไฟทสมผสกบเหลกยดมลกษณะแผรอบเหลก

ยดเมอระยะหางของเหลกยดนอยลง (เพมจานวน

เหลกยด) การกระจายความเคนจะขยายกวางและ

ตอ เ น อ งกนดง แสดง ในรปท 10 เพ อ ใหทร าบ

ปรากฎการณของความเคนในเนอวสดทนไฟตรง

บรเวณกลางแถวเหลกยดทระดบความลกตางๆ โดย

แบงระนาบสวนตด ออกเปน 3 สวนไดแก a-a, b-b

และ c-c ดงแสดงในรปท 11

แบบจาลองทง 3 กรณถกนามาเปรยบเทยบความเคน

หลกสงสด ทระดบผวดานรอน (Hot Face), 30, 60,

90 และ 120 มลลเมตร ผลการกระจายความเคนหลก

รปท 6 การกระจายอณหภมของวสดทนไฟและ

เหลกยด

รปท 7 การกระจายอณหภมของเหลกยดทง 2

ชนด

รปท 8 การกระจายอณหภมของเหลกยดทงหมด

ตามแนวเสนในรปท 7

รปท 9 การกระจายอณหภมผานโครงสรางโนสรง

จากผววสดทนไฟถงเปลอกหมอเผา ตามเสน a-b

Page 6: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

สงสดของสวนตด a-a ดงแสดงในรปท 12 พบวาการ

กระจายความเคนมมากในแบบจาลองกรณท 3 และม

แนวโนมทเกดความเคนอดใกลกบผวดานรอนสงกวา

ทงกรณท 1 และ 2 ยกเวนบรเวณมมโนสรงทเกด

ความเคนดง ดงกราฟในรปท 13 จากนนวสดทนไฟทง

3 กรณจะอยภายใตความเคนดงทระดบความลก 30

มลลเมตรดงกราฟในรปท 14 อทธพลจากเหลกยด

ปรากฏไดชดเจนมากทระดบความลก 60 มลลเมตรซง

เปนบรเวณปลายของเหลกยดแถวท 3 ดงกราฟในรป

ท 15 ตอจากนนความเคนจะมคาใกลเคยงกนทระดบ

ความลก 90 มลลเมตรดงกราฟในรปท 16 และเกด

ความเคนสงมากจากอทธพลการขยายตวของแผน

เหลกและเปลอกหมอเผาปนซเมนต

ดงกราฟในรปท 16 จากอทธพลการขยายตวของแผน

เหลกและเปลอกหมอเผาปนซเมนตทความลก 120

มลลเมตรดงกราฟในรปท 17 ในสวนของผลการ

กระจายความเคนหลกสงสดของระนาบสวนตด b-b

ดงแสดงในรปท 18 พบวาขนาดความเคนหลกสงสด

ทง 3 กรณแตกตางกนเพยงเลกนอยเชนเดยวกนกบ

ผลการกระจายความเคนหลกสงสดของระนาบสวนตด

c-c ดงแสดงในรปท 19

อยางไรกตาม การกระจายความเคนหลกสงสดม

แนวโนมกระจายตวกวางขนตามการเพมของจานวน

เหลกยดการกระจายความเคนหลกสงสดในเหลกยด

สงเกตไดจากรปท 20 ซงจะเหนไดวาทงเหลกยดชนด

รปท 10 การกระจายความเคนหลกสงสดในเนอวสดทนไฟ ภาพตดบรเวณมมโนสรง

รปท 12 การกระจายความเคนหลกสงสดในเนอวสดทนไฟ บนระนาบสวนตด a-a

รปท 11 แสดงลกษณะสวนตด a-a, b-b และ c-c

ระหวางกลางของเหลกยด

Page 7: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

A และ B มขนาดความเคนหลกสงสดใกลเคยงกนและ

อยภายใตความเคนอดเปนสวนใหญยกเวนบรเวณ

สวนโคนซงสงเกตไดจากกราฟในรปท 21 และพบวา

การกระจายความเคนเกดขนมากตรงบรเวณสวนแยก

ของเหลกยดเพราะเกดความหนาแนนจากการ

เปลยนแปลงรปรางของเหลกยด แตอยางไรกตาม

แบบจาลองทง 3 กรณมขนาดความเคนหลกสงสด

ใกลเคยงกน

5.สรป

การหาคาทเหมาะสมของการออกแบบจานวน

เหลกยดสาหรบโครงสรางโนสรงในหมอเผาปนซเมนต

แบบหมนเปนปญหาททาทายแกผออกแบบ ใน

งานวจยนจงทาการศกษาเพอทจะประเมนผลกระทบ

ของจานวนเหลกยดในวสดทนไฟตอการกระจายความ

รอนและความเคนภายในสวนประกอบโนสรงหมอเผา

ปนซเมนตแบบหมน จากผลการวเคราะหสรปไดวา

การกระจายความเคนหลกสงสดในวสดทนไฟจะถก

ควบคมดวยเกรเดยนอณหภมทผานวสดทนไฟและ

ลกษณะการขยายตวจากความรอนของวสดทนไฟวสด

เหลกยด และวสดแผนเหลก เนองจากวสดทนไฟม

สมประสทธการขยายตวจากความรอนนอยกวาเหลก

ยด และแผนเหลกทาใหเกดความเคนหลกสงสด ซง

เปนความเคนดงกบวสดทนไฟทบรเวณโดยรอบเหลก

ยด และเกดความเคนอดกบเหลกยด เมอเพมจานวน

เหลกยดมากขนจะทาใหความเคนมแนวโนมสงขนและ

การเกดความเคนดงกลาว มการขยายวงกวางมากขน

6. กตตกรรมประกาศ

งานวจยนไดรบการสนบสนนจากบรษท สยาม

วสดทนไฟจากดทเออเฟอขอมลของขนาดโนสรงทใช

ในการทาแบบจาลองไฟไนตเอลเมนตและการทดสอบ

สมบตเชงกลบางสวนของวสด

รปท 13 การกระจายความเคนหลกสงสดของวสด

ทนไฟทผวรอน (hot face)

รปท 14 การกระจายความเคนหลกสงสดของวสด

ทนไฟทระดบ 30 มลลเมตร

รปท 15 การกระจายความเคนหลกสงสดของวสด

ทนไฟทระดบ 60 มลลเมตร

รปท 16 การกระจายความเคนหลกสงสดของวสด

ทนไฟทระดบ 90 มลลเมตร

รปท 17 การกระจายความเคนหลกสงสดของวสด

ทนไฟทระดบ 120 มลลเมตร

Page 8: Study of Stress Distribution in Rotary Cement Kiln Nose ...

CST08

7.เอกสารอางอง

7.1 บทความจากวารสาร(Journal)

[1] J.F.Wygant, M.S.Crowley, 1964 “Design of

Monolithic Refractory Lining”, A.Cera.Soc.Bull.,43

[2] E.S.Chen, L.W.Dicks, O.Buyukozturk,1990

“Anchor Lining Interaction in a Hot Shell

Refractory Lining”, Am.Ceram.Soc.Bull., 69

[3] Ghassemi-Kakroudi, M.,Huger, M., Gault,

C.Chotard, T., 2009”Damage evaluation of two

alumina refractory castables “, J.Eur.Cera.Soc.,29 7.2หนงสอ

[4] D.Gandy, 2007“Carbon Steel Handbook”

[5] Allegheny Ludlum company, 2002 “Technical

Data Blue Sheet stainless steel Type 309 310”

7.3 เวบไซด

[6] MatWeb.com Database, a Division of

Automation Creations,Inc.http://www.matweb.com.

รปท 18 ภาพตด b-b การกระจายความเคนหลกสงสดในเนอวสดทนไฟระหวางกลางแถวท 1 กบ 2

รปท 19 ภาพสวนตด c-c ของการกระจายความเคนหลกสงสดในเนอวสดทนไฟระหวางกลางแถวท 4 กบ 5

รปท 20 การกระจายความเคนหลกสงสดของ

เหลกยดทง 2 ชนด

รปท 21 การกระจายความเคนหลกสงสดของ

เหลกยดทงหมด ตามแนวเสนดงในรปท 20