Исследование термонапряженного состояния реактора для получения водорода из метана

Проведено исследование теплового и термонапряженного состояния реактора, предназначенного для получения водорода путем пиролиза метана и представляющего собой кварцевый цилиндр, заполненный оловом. При определении температурного состояния задача для двухслойной конструкции (кварц – олово) с использованием функции Хевисайда сводилась к задаче для однослойной конструкции с переменными (кусочно-однородными) свойствами материала. На основе определения положения фронта температурного возмущения и дополнительных граничных условий с помощью интегрального метода теплового баланса получено аналитическое решение, включающее алгебраические полиномиальные функции с коэффициентами, экспоненциально стабилизирующимися во времени. Найденное решение использовано для определения квазистатических температурных напряжений, в случае когда конструкция представляет собой двухслойный полый цилиндр (плоская деформация). С помощью метода сопряжения слоев получено точное аналитическое решение задачи термоупругости, из анализа которого следует, что в точке контакта слоев окружные и осевые напряжения имеют скачок (разрыв) со сменой знака в нем. Показано, что в отдельных режимах пуска окружные и осевые напряжения могут превышать предел прочности кварцевого слоя. С использованием полученных результатов выбраны режимы пуска, в которых напряжения не превышают допустимых величин.