Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 15 из 74)

При цьому повинна виконуватися умова F F.

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

FE1  31010ny6 D2 E 100 DS C2,5 . (3.28) 

Допустиме стискальне зусилля за умови загальної стійкості в гра-

ницях пружності визначають за формулою

FE2  D  S CnSyCE 2 , (3.29)

де  – гнучкість обичайки.

Гнучкість обичайки визначають за формулою

2,83 l_np



, (3.30)

D  S C

де ^l_пр – приведена розрахункова довжина обичайки, мм.

Наведену розрахункову довжину обичайки ^l_np приймають згідно з таблицею 3.9.

Допустимий згинальний момент M, Нмм, розраховують за формулою

M ^П . (3.31)

M 

1  MMПЕ 2



Допустимий згинальний момент за умови міцності M_П , Нмм, розраховують за формулою

М_П  0,25DF_П . (3.32)

Допустимий згинальний момент за умови стійкості в границях пружності M_Е , Нмм, розраховують за формулою

М_Е  0,285DF_Е1 . (3.33)

При цьому повинна виконуватися умова М М.

Допустиме поперечне зусилля Q, Н, розраховують за формулою

Q^П . (3.34)

Q

 Q^П ²

1 

 QЕ _

_

Допустиме поперечне зусилля за умови міцності Q_П , Н, визначають за формулою

Таблиця 3.9 – Наведена розрахункова довжина обичайки

В міліметрах

Розрахункова схема	f l	lпр
	–	l
	–	2,00l
	–	0,70l
	–	0,50l
	0	2,00l
	0,2	1,73l
	0,4	1,47 l
	0,6	1,23l
	0,8	1,06 l
	1,0	1,00l
	0	2,00l
	0,2	1,70l
	0,4	1,40l
	0,6	1,11l
	0,8	0,85l
	1,0	0,70l

Q_П  0,25 DS C. (3.35)

Допустиме поперечне зусилля за умови стійкості обичайки в границях пружності Q_E , Н, визначають за формулою

QE 

2,4 E nSy C2  0,180,33 DlS2C . (3.36)

При цьому повинна виконуватися умова Q  Q.

Приклад 3.8

Колонний апарат, установлений на відкритому майданчику (рисунок 3.9), працює під спільною дією внутрішнього надлишкового тиску, осьового стискального зусилля і згинального моменту від вітрового навантаження.

Робочий тиск в апараті складає ^Р_роб  0,96 МПа, внутрішній діаметр апарата D  1200 мм, розрахункова температура стінки корпуса колони t  100 °С, загальна висота апарата Н_к  30000мм, довжина циліндричної обичайки ^l_ц  27390 мм, висота відбортовки еліптичного днища ^h₁  25мм. Виліти штуцерів прийняти рівними ^h_ш  200 мм. Рівень рідини в кубі колони ^H_c  1100 мм, густина рідини в кубі

c  1150 кг/м³. Матеріал корпуса – сталь марки Ст3сп5. Коефіцієнт міцності зварних з’єднань прийняти рівним 0,9 , добавку для компенсації корозії та ерозії – С1  1 мм.

Тиск в апараті під час дії запобіжного клапана визначаємо за формулою (3.2)

Р_к  1,15 P_роб  1,15 0,96  1,104 МПа.

Тиск, що враховує короткочасне підвищення його в апараті при спрацьовуванні запобіжного клапана, без урахування гідростатичного тиску визначаємо за формулою (3.3)

Р_р  0,9 P_к  0,9 1,104  0,994 МПа.

Гідростатичний тиск середовища визначаємо за формулою (3.1)

Р_г  c  g H_c 10^6  11509,811,110^6  0,012МПа.

Враховуючи, що гідростатичний тиск середовища

Р_г  0,012  0,05 Р_роб  0,05 0,96  0, 048 МПа

складає менше 5 % від робочого, розрахунковий тиск визначаємо за формулою (3.4) без урахування гідростатичного тиску середовища Р  ^P_p  0,994 МПа.

Розрахунковий тиск округляємо в бік збільшення Р  1,0 МПа.

Згідно з таблицею Б.1 додатку Б визначаємо значення допустимих напружин для сталі марки Ст3сп5 при розрахунковій температурі

t  100 ºС 149МПа і температурі ^t_в  20 ºС _₂₀  154МПа. Пробний тиск визначаємо за формулою (3.5) ²⁰ 1,251,0 ¹⁵⁴  1,29 МПа.

Р_пр  1,25 P 

 149

Гідростатичний тиск води в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.1), приймаючи густину води рівною _в  1000кг/м³, а загальну висоту стовпа води в апараті – рівною висоті циліндричної обичайки з урахуванням висоти двох еліптичних днищ зі штуцерами

H_в  l_ц  2 h₁  H  h_ш   27390 2 25 300 200 

 28440мм 28,44 м;

Р_{г води}  _в  g  ^H_в 10^6  10009,8128,4410^6  0,279МПа.

Враховуючи, що гідростатичний тиск води в апараті

Р_{г води}  0,279  0,05 Р_пр  0,05 1,29  0,065 МПа

складає понад 5 % від пробного, розрахунковий тиск в умовах випробувань Р_в приймаємо рівним пробному з урахуванням гідростатичного тиску води

Р_в  ^P_пр  ^P_{г води}  1,29 0,279  1,569 МПа.

Перевіряємо необхідність розрахунку на міцність в умовах випробувань ²⁰ 1,351,0 ¹⁵⁴  1,4МПа .