Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 17 из 74)

 MП ² 1  1,05109 ²

1 _ MЕ   2,33109 

Перевіряємо стійкість обичайки, яка знаходиться під спільною дією осьового стискального зусилля та згинального моменту від вітрового навантаження, для робочих умов за формулою (3.24)

F M 144000 7,3810⁸

   0,931,0.

F M 9,010⁵ 9,5710⁸

Умова стійкості виконується.

Для умов випробувань при температурі ^t_в  20 °С модуль подовжньої пружності для сталі марки Ст3сп5 згідно з таблицею 3.8 складає Е  1,99 10⁵ МПа.

Визначаємо допустиме стискальне зусилля за умови місцевої стійкості в границях пружності F_E1 в умовах випробувань за формулою

(3.28)

FE1  31010_n^_y⁶ D² E _100_DS C__^2,5 

 31010^6 12001,8 ² 1,9910⁵ 10012008 1,8^2,5  6 _{. 9,4710 Н}

Визначаємо допустиме стискальне зусилля за умови загальної стійкості в границях пружності F_E2 в умовах випробувань за формулою (3.29)

_F_{E2 } D  S C^_nS_yC E ² _

3,141200 8 1,88 1,81,9910⁵ 3,14 140,8²



1,8

 1,2910⁶ Н.

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови стійкості в границях пружності при l

D 10 в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.27)

F_E  min F_E1; F_E2 min9,4710⁶; 1,2910⁶1,2910⁶ H. Допустиме осьове стискальне зусилля за умови міцності в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.26)

F_П D S CS C_в 

 3,1412008 1,88 1,8227 5,3310⁶ Н.

Допустиме осьове стискальне зусилля в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.25)

FП  5,3310⁶  1,26106 Н.

F

F 2 

1 FПЕ  1 15,,2933101066 2

Допустимий згинальний момент за умови міцності в умовах випробувань розраховуємо за формулою (3.32)

М_П  0,25 DF_П  0,2512005,3310⁶  1,6 10⁹ Н  мм. Допустимий згинальний момент за умови стійкості в умовах випробувань розраховуємо за формулою (3.33)

М_Е 0,285DF_Е1 0,28512009,4710⁶  3,2310⁹ Н  мм. Допустимий згинальний момент в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.31)

М MП  1,6 109 1,43109 Н  мм.

1MMПЕ 2 1 31,,236 101099 2 

Перевіряємо стійкість обичайки, що працює під спільною дією осьового стискального зусилля та згинального моменту, для умов випробувань за формулою (3.24)

F M 144000 7,510⁸

    0,64  1,0 .

F M 1,2610⁶ 1,4310⁹

Умова стійкості виконується.

Приклад 3.9

Розрахувати товщину стінки циліндричної обичайки корпуса колонного апарата (рисунок 3.9), установленого на відкритому майданчику і працюючого під вакуумом. Залишковий тиск в апараті Р_зал 0,01МПа, розрахункова температура стінки обичайки t  100 °С. Внутрішній діаметр апарата D  1200 мм, загальна висота колони ^H_к  30000 мм, довжина циліндричної обичайки ^l_ц  27350 мм, висота циліндричної відбортовки еліптичного днища ^h₁  40мм. Виліти штуцерів прийняти рівними ^h_ш  200 мм. Матеріал корпуса колонного апарата – сталь марки

Ст3сп5. Добавку для компенсації корозії та ерозії прийняти рівною ^C₁  1 мм, коефіцієнт міцності зварних швів –  0,9.

Розрахунковий зовнішній тиск в апараті визначаємо як різницю між атмосферним тиском ^P_a та залишковим тиском в апараті ^P_зал Р  P_a  P_зал  0,10,01 0,09МПа.

При визначенні пробного тиску для колонного апарата, що працює під вакуумом, розрахунковий тиск у формулі (3.5) приймаємо рівним

Р  0,1 МПа. Згідно з таблицею Б.1 додатку Б визначаємо допустимі напружини для сталі марки Ст3сп5:

– при розрахунковій температурі t  100 °С 149МПа;

– при температурі випробування ^t_в  20 °С ^₂₀  154МПа. Пробний тиск визначаємо за формулою (3.5)

²⁰  1,250,1 ¹⁵⁴  0,13МПа. Р_пр  1,25 P

 149

Висоту опуклої частини еліптичного днища розраховуємо за формулою

H 0,25 D 0,251200 300 мм.

Гідростатичний тиск води в апараті визначаємо за формулою (3.1). Густина води складає _в  1000кг/м³, загальна висота стовпа води в апараті дорівнює висоті циліндричної обичайки з урахуванням висоти двох еліптичних днищ зі штуцерами

H_в  l_ц  2 h₁  H  h_ш  27350 240 300 200

 28430мм 28,43 м;

Р_{г воды}  _в  g  ^H_в 10^6  10009,8128,4310^6  0,²⁷⁹ МПа..

Гідростатичний тиск води в апараті

Р_гводи  0,275  0,05 Р_пр  0,050,13  0, 0065 МПа

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

Р_в  Р_пр  Р_гводи  0,13 0,279  0,⁴⁰⁹ МПа.

Перевіряємо умову необхідності розрахунку на міцність в умовах випробувань

²⁰ ;

Р_в 1,35Р



Р_в  0,409 1,350,1

 0,139 МПа.

Умова не виконується, отже потрібно провести розрахунок на міцність для робочих умов та умов випробувань.

За формулою (3.17) визначаємо коефіцієнт ^K₁ , приймаючи коефіцієнт запасу стійкості для робочих умов ⁿy  2,4 , а модуль подовжньої пружності матеріалу обичайки при розрахунковій температурі визначаємо за таблицею 3.8

ny P 2,40,09

K1  0,36

E106  0,36 1,91105 106  0,41.