Рис. 11.3. Сопряжение рубашки с корпусом а – при помощи отбортовки; б – при помощи кольца
Сопряжение рубашки с днищем приведено на рисунке 11.4.
а ба – коническое; б – кольцевое
Рис. 11.4. Сопряжение рубашки с днищем
Рубашки из полутруб со змеевиковыми каналами применяют для вертикальных стальных сварных сосудов и аппаратов диаметром от 600 до 3000 мм при внутреннем давлении в рубашке не более 6,3 МПа и температуре стенки от минус 70 до плюс 300 °С.
Рубашка из полутруб со змеевиковыми каналами представляет собой полость из полутрубы, приваренную по винтовой линии к цилиндрической обечайке корпуса. На днище аппарата полутрубу приваривают по спирали. Теплоноситель подается отдельно в цилиндрическую и донную часть рубашки. Наружный радиус применяемых полутруб для аппаратов с внутренним диаметром от 600 до 1000 мм составляет R 28,5 мм (рисунок 11.6); для аппаратов с внутренним диаметром от 1200 до 3000 применяются полутрубы с наружным радиусом 28,5 и 44,5 мм. Шаг приварки полутруб составляет t 95 мм для труб с R 28,5 мм и t 125мм для труб с R 44,5 мм. Высота h 22 для труб с R 28,5 мм и h 35 мм для труб с R 44,5 мм.1 – рубашка из полутруб; 2 – отвод; 3 – фланец; 4 – змеевик; 5 – фланец
Рис. 11.5. Сосуды с рубашками из полутруб
Рис. 11.6. Конструктивные элементы рубашек из полутруб
Для интенсификации процесса теплопередачи к корпусу сосуда может привариваться направляющая спираль, позволяющая значительно увеличить скорость движения охлаждающей жидкости. Конструкция рубашки с направляющей спиралью приведена на рис. 11.7.
Рис.11.7. Конструкция рубашки с направляющей спиралью
Введем следующие обозначения для сосудов с рубашками: Ð – расчетное давление в сосуде;
Ð1– расчетное давление в рубашке;
D – внутренний диаметр сосуда; D1– внутренний диаметр рубашки; S – толщина стенки обечайки сосуда;
S1 – толщина стенки обечайки рубашки;
–
допускаемое напряжение материала обечайки сосуда при расчетной температуре;– допускаемое напряжение материала обечайки рубашки при расчетной температуре6
C – сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки сосуда;
Cc – сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки рубашки.
1.
Расчетные формулы применимы при условии, что в рубашке действует внутреннее избыточное давление P2 0 .2. Расчетная температура не превышает следующих значений:
– 380 °С – для углеродистой стали;
– 420 °С – для низколегированной стали; – 525 °С – для аустенитной стали.
3.
При N 103 производят проверку на малоцикловую прочность.4. Для сосудов с U – образной или цилиндрической рубашкой расчетные формулы применимы при соотношении:
– диаметров
D1 1 2, ;D
– толщины стенки и диаметров
0 001,
– толщин стенок
S1 1 2, .S
5. Для сопряжений при помощи конуса расчетные формулы применимы для углов
, и радиуса отбортовки r0 e0 0 5, S1 , 1 cosгде r0 внутренний радиус кривизны отбортовки для
– конических переходов; e0 расстояние от середины стенки рубашки до наружной
– стороны стенки сосуда;
угол конического сопряжения.–
Расстояние e0 определяют по формуле
e0 0,5 D1 S1 D 2S .6. Расчетные формулы для сопряжений применимы при условии полной проварки сварных швов.
7. Расчетные формулы для сопряжения при помощи кольца применимы при исполнительной толщине кольца h0 равной:
h0 1 5, S1 äëÿ U î áðàçí î é ðóáàø êè;0 5, D S h0 S1 äëÿ öèëèí äðè÷åñêî é ðóáàø êè.
8. Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем d1 сосуда согласно рисунку 11.5 должен удовлетворять условию
d1 0 4, D1 .При выполнении этого условия расчет сопряжения рубашки с днищем сосуда не проводят.
Расчет сосудов с рубашками производят в следующем порядке:
1. Определение расчетных параметров для корпуса сосуда и рубашки.
2. Определение толщин стенок элементов корпуса сосуда сначала по давлению в сосуде, затем по давлению рубашки (для тех элементов, которые испытывают давление рубашки). Сравнение полученных толщин и выбор большего значения толщины.
3. Определение допускаемых давлений для элементов сосуда по окончательному значению толщины стенок элементов.
4. Расчет толщин стенок обечайки и днища рубашки от действия давления в рубашке и определение допускаемого давления.
5.
Проверка условия d1 0 4, D1 и расчет мест соединения рубашки с корпусом сосуда.Вспомогательные параметры определяют по формулам:
– коэффициент осевого усилия
A D D1 d12 , (11.1)D12
где d1 – диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем, который принимается по стандарту на рубашки;
– коэффициент, учитывающий расстояние между корпусом сосуда и рубашкой
; (11.2)– коэффициент радиуса конической отбортовки
, (11.3)
где r0 – радиус отбортовки сопряжения рубашки с днищем, который принимается по стандарту на рубашки равным 50 мм;
– коэффициент длины сопряжения
(11.5); (11.6)
– относительная эффективная несущая длина конуса
. (11.8) где – расчетный коэффициент прочности сварного шва сосуда; p1– расчетный коэффициент прочности сварного рубашки;– коэффициент прочности сварного кольцевого шва сосуда;
T1 – коэффициент прочности сварного кольцевого шва рубашки.
Коэффициент сопряжения при помощи конуса
B
X ; X2; X3 , (11.9)где X1, X2, X3– вспомогательные величины.
Вспомогательные величины определяются по формулам:
X1; (11.10)
; (11.11)X3f4 . (11.12)
Коэффициенты прочности f1 – f4 определяют графически или рассчитываю по формулам, приведенным в пособии.