Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 13 из 74)

Коефіцієнт запасу стійкості при розрахунку посудин та апаратів на стійкість по нижнім критичним напружинам у границях пружності необхідно приймати рівним:

– ⁿ_y  2,4 – для робочих умов;

– ⁿ_y  1,8 – для умов випробувань і монтажу.

Розрахункову довжину циліндричної обичайки l , мм, навантаженої зовнішнім тиском (вакуумом) визначають за формулами:

– для апаратів за рисунками 3.2 і 3.4,б l  ^l_ц ;

– для апаратів за рисунком 3.3,а l  lц  2h1  l3 ;

– для апаратів за рисунком 3.3,б

l  lц  2l3 ;

– для апаратів за рисунками 3.4,а і 3.5

l  lц  h1  l3 ,

де ^l_ц – довжина циліндричної обичайки, навантаженої зовнішнім тиском, мм; ^h₁ – висота циліндричної частини (відбортовки) днища, мм; ^l3 – довжина прилеглого елемента, мм.

Довжини прилеглих елементів ^l₃, мм, визначають за формулою

H / 3  дляопуклихднищ 

^maxr  sin; D /6 tg для конічнихобичайокз відбортовкою,^ l  _ ,

 алене більшедовжиниконічного 

_ елемента _

(3.18)

де  – половина кута при вершині конічної обичайки, град. Коефіцієнт ^K₃ визначають за формулою

K₃  l

D, (3.19)

де ^l – розрахункова довжина гладкої обичайки, мм.

Виконавчу товщину стінки S , мм, визначають за формулою (3.14), а допустимий зовнішній тиск – за формулою

P^П , (3.20)

P

1 РРПЕ 2

де P_П – допустимий тиск за умови міцності, МПа;

P_E – допустимий тиск за умови стійкості в границях пружності, МПа.

Допустимий тиск за умови міцності визначають за формулою

Р_П 

²_D^_^_^_S^S_^_C^C_^. (3.21)

Допустимий тиск за умови стійкості в границях пружності визначають за формулою

РЕ  20,8ny10 B16Dl  E  100 DS  C2,5 , (3.22)

де

B₁  min^_1, 0; 9,45 ^{D D }_. (3.23)

_ l 100 S C_

При цьому повинна виконуватися умова P P.

Приклад 3.6

Розрахувати товщину стінки циліндричної обичайки корпуса вертикального апарата з приварними еліптичними днищами і сорочкою (рисунок 3.8) внутрішнім діаметром ^D₁  1000 мм. Тиск в апараті – атмосферний, розрахунковий тиск в сорочці – Р1 0,63 МПа, матеріал корпуса – сталь марки Ст3сп5, розрахункова температура стінки обичайки t  165 °С. Довжина циліндричної обичайки під сорочкою ^l_ц 700 мм,

висота відбортовки еліптичного днища ^h₁  40мм. Добавку для компенсації корозії та ерозії прийняти рівною:

– з боку робочого середовища – ^C₁  2 мм; – з боку теплоносія – ^C₁  1 мм.

Коефіцієнт запасу стійкості при розрахунку апарата на стій-

кість по нижнім критичним напружинам в границях пружності для робочих умов приймаємо рівним ⁿ_y  2,4 .

Згідно з таблицею 3.8 модуль подовжньої пружності матеріалу обичайки при розрахунковій температурі t  165 °С визначаємо методом лінійної інтерполяції, E  1,85 ¹⁰⁵ МПа.

Рисунок 3.8 – Вертикальний апарат з U-подібною сорочкою

Коефіцієнт ^K₁ визначаємо за формулою (3.17)

ny P 2,40,63

K1  0,36

E 106  0,36 1,85105 106  2,94.

Висоту опуклої частини еліптичного днища визначаємо за формулою

Н  0,25D  0,25 1000  250 мм.

Розрахункову довжину прилеглого елемента еліптичного днища ^l₃ визначаємо за формулою (3.18)

H 250

l₃    83,3 мм .

3 3

Розрахункову довжину циліндричної обичайки визначаємо за формулою

l  l_ц  h₁  l₃ 700  40  83,3  823,3 мм.

Коефіцієнт ^K₃ визначаємо за формулою (3.19)

l 823,3

K₃    0,823.

D 1000

Згідно з номограмою на рисунку 3.7 визначаємо коефіцієнт К2  0,65.

Розрахункову товщину стінки обичайки визначаємо за формулою

(3.16)

Sp  maxK2 D102;

1,1PD 

 2 

 max0,651000102;

1,10,631000  max6,5; 2,4 6,5 мм.

 2144 

Добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової товщини стінки обичайки (з урахуванням двосторонньої корозії з боку робочого середовища і теплоносія) складає

C₁  С₁ С₁  2 1 3 мм.

Добавка для компенсації мінусового допуску до розрахункової товщини стінки обичайки згідно з таблицею 3.4 для товщин 8-12 мм складає С2 0,8 мм.

Сума добавок до дорівнює

С  С1 С2  30,8  3,8 мм. Виконавчу товщину стінки обичайки визначаємо за формулою

(3.14)

S  S_p  C  6,5  3,8  10,3 мм.

Приймаємо виконавчу товщину стінки обичайки рівною

S  12 мм.

Допустимий зовнішній тиск за умови міцності при 1 визначаємо за формулою (3.21)

РП  2DSSCC  21000144121233,,88  2,34МПа.

Безрозмірний коефіцієнт ^B₁ визначаємо за формулою (3.23)

B₁  min^_1,0 ; 9,45 ^{D D }_ 

_ l 100S C_

 1000 1000 

 min1,0 ; 9,45   min1,0; 12,68 1.

_ 823,3 10012 3,8_

Допустимий зовнішній тиск за умови стійкості в границях пружності визначаємо за формулою (3.22)

20,8 10^6 D E 100S C_^2,5

РЕ  ny  B1 l  D  

20,810^6 10001,8510⁵ _10012 3,8_^2,5

 2,41823,3  1000 _  1,18 МПа.

Допустимий зовнішній тиск розраховуємо за формулою (3.20)

P^П  ^2,34  1,05МПа.

P

 Р 2  2,342

1  РПЕ  1  1,18 



Умова міцності

Р  0,63 P 1,05МПа

виконується.

Умова застосування розрахункових формул

S C 123,8