Материал: Vasilyev_09_03_2017

=9,8 – ускорение свободного падения, м/с²;

– плотность жидкости, кг/м³;

– расстояние от уровня жидкости до нижней точки рассчитываемого элемента, м.

При расчете на прочность стенок рубашки принимается

,

где - рабочее давление теплоносителя, Па.

Расчетное наружное давление при проверке стенок корпуса на устойчивость определяется по формулам.

Для элементов корпуса без рубашки:

, (2.2)

где - расчетное наружное давление, Па;

=10⁵ - атмосферное давление, Па;

- остаточное давление в корпусе (при работе аппарата в условиях вакуума), Па.

Для элементов корпуса, находящихся под рубашкой:

_.

где – давление в рубашке, Па. (2.3)

Расчетная температура. За расчетную температуру принимается температура среды в аппарате.

Допускаемое напряжение для выбранного материала определяет­ся по формуле

, (2.4)

где - допускаемое напряжение, для данного типа материала, Па;

- поправочный коэффициент, учитывающий пожароопасность и взрывоопасность среды в аппарате;

- допускаемое напряжение, принятое для дальнейших расчетов, Па.

Для взрыво- и пожароопасных сред =0,9, в остальных случаях принимают =1,0.

Прибавка для компенсации коррозии к расчетным толщинам конструктивных элементов, находящихся в контакте с агрессивной средой, определяется по формуле

, (2.5)

где - скорость коррозии в рабочей среде, мм/год,

- срок службы аппарата, количество лет.

2.3.1. Оболочки, нагруженные внутренним давлением

1) расчет толщины стенки цилиндрической обечайки (рис. 2.1).[31]

, (2.6)

при , где - внутренний диаметр корпуса;

- расчетное давление;

- допускаемое напряжение;

- коэффициент прочности продольного сварного шва обечайки;

- прибавка на коррозию;

Рис. 2.3. Расчетные схемы корпусов аппаратов:

а) с эллиптическим днищем и крышкой;

б) со съемной крышкой, эллиптическим днищем и рубашкой;

в) со съемной крышкой и коническим днищем.

С - дополнительная прибавка на округление до стандартной толщины листа, которую определяют по минимальному значению ближайшей меньшей толщины листа сортамента.

Для стыковых и тавровых сварных швов с двухсторонним проваром, выполненных автоматической сваркой, допускается принимать φ=1,0, а при ручной сварке φ=0,95. Для односторонних сварных швов φ=0,9 [7].

2) расчет эллиптической крышки (днища) (рис. 2.3, а).

Для стандартных крышек исполнительная толщина стенки

, (2.7)

где – толщина стенки эллиптической крышки, м;

3) расчет конического днища с тороидальным переходом (рис. 2.3, в).

Для стандартных днищ при угле конуса α=45⁰ толщина цилиндрической части S_o принимается равной толщине конического элемента:

, (2.8)

где – толщина стенки конического днища, м;

D_p=0,8D - расчетный диаметр конического днища, м.

2.4. Расчет корпуса при нагружении наружным давлением

Расчетные схемы элементов корпуса представлены на рис. 2.3.

1. Толщина стенки цилиндрической обечайки предварительно определяется по формуле

. (2.9)

Коэффициент К₂ определяется по номограмме, приведенной на рис. 2.4, в зависимости от вспомогательных коэффициентов:

,

где = 2,4 - коэффициент запаса устойчивости в рабочем состоянии;

- модуль продольной упругости для материала обечайки при расчетной температуре стенки;

- расчетная длина гладкой обечайки (см. рис. 2.3);

- внутренний диаметр аппарата.

После предварительного определения толщины стенки обечайки проверяют допускаемое наружное давление по формуле

, (2.10)

где допускаемое давление из условия прочности

, (2.11)

а допускаемое давление из условия устойчивости

, (2.12)

где .

Рис. 2.4. Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости обечаек, работающих под наружным давлением

2. Толщина стенки стандартного эллиптического днища, работающего под наружным давлением, определяется по формуле:

. (2.13)

3. Расчет конического днища. Толщину стенки предварительно определяют по формуле (2.9), условно считая оболочку цилиндрической.

После определения толщины стенки проверяют допускаемое наружное давление:

,

где - допускаемое давление из условия прочности;

- допускаемое давление из условия устойчивости.

; (2.14)

. (2.15)

Коэффициент .

За расчетную длину принимают

. (2.16)

Расчетный диаметр конической обечайки определяется по формуле

; (2.17)

где -внутренний диаметр аппарата;

- внутренний диаметр нижнего штуцера;

- угол при вершине конуса.

2.5. Варианты конструкций корпусов

Типы, параметры и размеры корпусов аппаратов

Таблица 2.4

Параметры конструкции корпуса типа 00 по ОСТ 26-01-1246-75

Таблица 2.5

Параметры конструкции корпуса типа 01 по ОСТ 26-01-1246-75 (размеры H₆, h, h₁, b, δ (табл. 2.4)