Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 19 из 35)

давлением

Расчетную толщину стенки приближенно определяют по формуле

S_кр

, (10.25)

где ^K₂ – безразмерный коэффициент;

P – расчетное наружное давление;

D_E – эффективный диаметр конической обечайки.

Коэффициент K₂ следует определять по номограмме в зависимости от коэффициентов K₁ и K₃ .

Коэффициент K₁ определяют по формуле (10.7).

Коэффициент K₃ определяют по формуле

K₃

, (10.26)

D_E

где ^l_E – эффективная длина конической обечайки.

Эффективная длина конической обечайки определяется по формуле

D D¹ , (10.27)

l_E

2 sin

где ^D₁ – диаметр меньшего основания конической обечайки.

Рисунок 10.3 – Основные размеры конического перехода

Эффективный диаметр конической обечайки

D_E

,

(10.28) Для предварительного расчета эффективного диаметра конической обечайки D_E рекомендуется принять значение S_к равным исполнительной толщине стенки S цилиндрической обечайки диаметром D, соединяемой с конической обечайкой.

Исполнительную толщину стенки конической обечайки определяют по формуле

S_к S_кp C . (10.29)

При несовпадении полученной толщины конической обечайки с принятой для предварительного расчета толщиной уточняют эффективный диаметр конической обечайки по формуле (10.28), значение коэффициента K₃ по формуле (10.26), коэффициента K₂ , расчетную толщину стенки по формуле (10.25). Расчеты продолжают до совпадения полученной исполнительной толщины стенки конической обечайки с предварительно принятой.

Допускаемое давление определяют по формуле

P

P

, (10.30)

где ^P П – допускаемое давление из условия прочности;

^P _E – допускаемое давление из условия устойчивости;

Допускаемое давление из условия прочности определяют по формуле Р, (10.31)

П

где D_к – расчетный диаметр гладкой конической обечайки, который определяется по формуле (9.22)

–

B₁

. (10.33)

Контрольные вопросы к лекции 10

1. В чем проявляются отличия при нагружении сосуда внутренним и наружным давлением?

2. Какое давление называется критическим?

3. Как проявляется потеря устойчивости формы?

4. Понятие длинных и коротких обечаек.

5. Как определяется расчетная длина гладкой цилиндрической обечайки?

6. По каким критериям определяется толщина цилиндрической обечайки?

7. Особенности расчета обечаек их двухслойных сталей.

8. Чем отличается расчет эллиптических днищ от полусферических днищ?

9. В каких зонах рассчитывается толщина сферических неотбортованных днищ?

10. Чем отличается расчет конических обечаек от цилиндрических?

Лекция 11. Тема "Аппараты с рубашками"

Рассматриваемые вопросы: Назначение рубашек. Конструкции и область применения неразъемных рубашек. Условия применения расчетных формул. Расчет сосудов с рубашками. Расчет мест соединения рубашки с корпусом.

11.1. Конструкции и область применения неразъемных рубашек

Для нагрева или охлаждения среды в сосудах и аппаратах применяются внутренние и наружные теплообменные устройства.

К внутренним устройствам относятся змеевики, трубные пучки и другие теплообменные элементы.

К наружным теплообменным устройствам относятся рубашки. Рубашка сосуда – теплообменное устройство, состоящее из оболочки, охватывающей корпус сосуда или его часть, и образующее совместно со стенкой корпуса сосуда полость, заполненную теплоносителем. Рубашки могут устанавливаться на вертикальных и горизонтальных аппаратах. Наибольшее применение имеют рубашки на вертикальных аппаратах. Рубашки могут быть неразъемными и съемными. Съемные рубашки предназначены для сосудов, изготовленных из материалов, которые плохо свариваются с углеродистой сталью (чугун, цветные металлы и т.д.). Съемные рубашки также применяются в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется периодическая чистка и осмотр корпуса под рубашкой.

Неразъемные рубашки привариваются к корпусу сосуда. Неразъемные рубашки являются более простыми по конструкции и получили наиболее широкое применение из-за простоты изготовления и надежности в работе.

По конструкции сосуды с неразъемными рубашками подразделяют на следующие типы:

– сосуды с цилиндрическими рубашками (рис. 11.1); – сосуды с U-образными рубашками (рис. 11.2); – сосуды с рубашками из полутруб (рис. 11.5).

Цилиндрические рубашки применяют для вертикальных стальных сварных сосудов и аппаратов. Внутренний диаметр рубашек – от 1500 до 3100 мм, внутреннее избыточное давление в рубашке – не более 0,6 МПа, температура стенки от минус 70 до плюс 300 °С.

Цилиндрическая рубашка представляет собой сварную цилиндрическую обечайку, концентрично охватывающую цилиндрическую часть корпуса аппарата и приваренную к корпусу аппарата в верхней и нижней части с помощью конуса или кольца.

Рис. 11.1. Сосуды с цилиндрическими рубашками:

а – сопряжение рубашки с корпусом при помощи отбортовок; б – сопряжение рубашки с

корпусом при помощи колец

Внутренний диаметр рубашек с эллипсоидным днищем для вертикальных стальных сварных сосудов и аппаратов составляет от 325 до 3200 мм, внутреннее избыточное давление в рубашке не более 1,6 МПа, температура стенки от минус 70 до плюс 300 °С.

Стальная сварная рубашка с эллипсоидным днищем состоит из цилиндрической обечайки, концентрично охватывающей цилиндрическую часть корпуса аппарата и приваренной к корпусу аппарата в верхней части с помощью конуса или кольца, и эллипсоидного днища. В зависимости от конструкции нижней части корпуса аппарата (без штуцера или со штуцером в нижнем днище) рубашки могут иметь два исполнения:

1 – рубашки без штуцера в нижней части днища корпуса аппарата; 2 – рубашки со штуцером в нижней части днища корпуса аппарата.

Для рубашек со штуцером в нижней части днища корпуса аппарата сопряжение рубашки с днищем корпуса может быть выполнено с помощью отбортовки или через обечайку меньшего диаметра.

а – сопряжение рубашки с корпусом при помощи отбортовок; б – сопряжение рубашки с корпусом при помощи колец

Рис. 11.2. Сосуды с U-образными рубашками

Конические днища рубашек могут иметь угол при вершине 90 или 60°.

Внутренний диаметр рубашек с коническим днищем с углом при вершине 90° вертикальных стальных сварных сосудов и аппаратов составляет от 450 до 3200 мм, внутреннее избыточное давление в рубашке не более 1,6 МПа, температура стенки от минус 70 до плюс 300 °С.

Внутренний диаметр рубашек с коническим днищем с углом при вершине 60° вертикальных стальных сварных сосудов и аппаратов составляет от 450 до 2400 мм, внутреннее давление в рубашке не более 1,6 МПа, температура стенки от минус 70 до плюс 300 °С.

Стальная сварная рубашка с коническим днищем состоит из цилиндрической обечайки, концентрично охватывающей цилиндрическую часть корпуса аппарата и приваренной к корпусу аппарата в верхней части с помощью конуса или кольца, и конического днища. Коническое днище рубашки приваривается к коническому днищу аппарата с помощью отбортовки.

U-образные и цилиндрические рубашки изготовляют с торообразними отбортовками с углами конуса 30 и 45° (рис.11.3а) и с кольцами (рис.11.3б) для присоединения к корпусу аппарата. Стандартные рубашки выполняют с отбортовкой с углом 45° и радиусом отбортовки 50 мм.