Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів (стр. 4 из 12)

- внутрішній діаметр опорної обичайки (для конічних опор – внутрішній діаметр циліндричної частини опорної обичайки), який дорівнює внутрішньому діаметру корпуса колони, мм;

- розрахункове осьове стискальне зусилля в основі опори в робочих умовах, Н;

– розрахунковий згинальний момент в основі опори в умовах випробувань, Н·мм;

- розрахункове осьове стискальне зусилля в основі опори в умовах випробувань, Н.

Мінімальне зведене навантаження слід визначати за формулою

, (29)

Де

– розрахунковий згинальний момент в основі опори в умовах монтажу, Н мм;

- мінімальне розрахункове осьове стискальне зусилля в основі опори (вага колони з опорою) в умовах монтажу, Н.

По зведеним навантаженням

і вибирають опору за галузевим стандартом України [7]. При цьому допускається перевищення зведених навантажень над табличними до 10%.

1.9 Розрахунок корпуса колонного апарата на міцність та стійкість

1.9.1 Перевірка міцності корпуса

Розрахунок напружин слід здійснювати в перерізі

для робочих умов та умов монтажу за стандартом [2].

Подовжні напружини

і , МПа, розраховують за формулами:

з навітряного боку

; (30)

з підвітряного боку

. (31)

Кільцеву напружину

, МПа, розраховують за формулою

. (32)

Еквівалентні напружини

і , МПа, розраховують за формулами:

з навітряного боку

; (33)

з підвітряного боку

, (34)

Де

- коефіцієнт міцності кільцевого зварного шва

Перевірку умов міцності проводять за формулами:

з навітряного боку

; (35)

з підвітряного боку

, (36)

Де

- допустима напружина матеріалу корпуса колони при розрахунковій температурі, МПа;

- коефіцієнт міцності кільцевого зварного шва.

В формулу (35) слід підставляти

, якщо , в формулу (36) – , якщо .

1.9.2 Перевірка корпуса на стійкість

Перевірку корпуса колони на стійкість проводять для робочих умов, умов випробувань та монтажу.

Якщо колонний апарат працює під внутрішнім надлишковим тиском або без тиску та товщина стінки опорної обичайки менше або дорівнює товщині стінки обичайки колони, а механічні властивості матеріалу опорної обичайки не перевищують відповідні властивості матеріалу обичайки колони, розрахунок колонного апарата на стійкість не проводять. У цьому випадку достатньо провести перевірку стійкості опорної обичайки по підрозділу 10.2.

В іншому випадку перевірку стійкості корпуса слід проводити в перерізі

за формулою

, (37)

Де

- допустиме осьове стискальне зусилля, Н;

- допустимий згинальний момент, Н мм.

Навантаження

і приймають відповідно до таблиці 3 для перерізу .

Допустиме стискальне зусилля визначають за формулою

, (38)

де

– допустимі осьові стискальні зусилля за умови відповідно міцності та стійкості в межах пружності, Н.

При цьому допустиме осьове стискальне зусилля за умови міцності для гладкої циліндричної обичайки слід визначати за формулою

, (39)

а допустиме осьове стискальне зусилля за умови стійкості в межах пружності – за формулою

. (40)

У випадку, якщо

. (41)

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови місцевої стійкості в межах пружності визначають за формулою

, (42)

де

– коефіцієнт запасу стійкості.

Коефіцієнти запасу стійкості при розрахунку колонних апаратів слід приймати рівними [11]:

– 2,4 – для робочих умов;

– 1,8 – для умов випробувань та монтажу.

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови загальної стійкості в межах пружності слід визначати за формулою

, (43)

де

– гнучкість корпуса колони.

Гнучкість корпуса колони визначають за формулою

, (44)

де

– зведена розрахункова довжина корпуса колони, мм.

Зведену розрахункову довжину корпуса колони визначають по методичним вказівкам [11].

Допустимий згинальний момент для корпуса колони

, Н·мм, визначають за формулою

, (45)

Де

– допустимий згинальний момент за умови міцності, Н·мм;

– допустимий згинальний момент за умови стійкості в межах пружності, Н·мм.

Допустимий згинальний момент за умови міцності визначають за формулою

, (46)

а допустимий згинальний момент за умови стійкості в межах пружності – за формулою

. (47)

Для колон, що працюють під зовнішнім тиском, перевірку на стійкість в умовах випробувань і монтажу слід проводити за формулою (37), а в робочих умовах – за формулою

, (48)

Де

- допустимий зовнішній тиск, МПа.

Допустимий зовнішній тиск визначають за формулою

, (49)

Де

– допустимий зовнішній тиск за умови міцності, МПа;

– допустимий зовнішній тиск за умови стійкості в межах пружності, МПа.

Допустимий зовнішній тиск за умови міцності визначають за формулою

, (50)

а допустимий тиск за умови стійкості в межах пружності – за формулою