Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 18 из 74)

Довжину прилеглого елемента ^l₃ для опуклих днищ визначаємо за формулою (3.18)

H 300

l₃    100 мм.

3 3

Розрахункову довжину циліндричної обичайки визначаємо за формулою l  l_ц  2 h₁  2 l₃  27350  240  2100  27630 мм.

Коефіцієнт ^K₃ визначаємо за формулою (3.19)

l 27630

К3    23,03.

D 1200

За номограмою на рисунку 3.7 визначаємо коефіцієнт К2 0,8. Розрахункову товщину стінки обичайки визначаємо за формулою

(3.16)

S p  maxK2 D102;

1,1 PD 

 2 ^ _

 max^_0,8120010^2;

^{1,10,091200}_  max9,6; 0,4 9,6 мм.

 2149 

Згідно з таблицею Б.6 додатку Б визначаємо границю текучості матеріалу обичайки при температурі t  20 °С, ^R_e²⁰  250 МПа. Коефіцієнт запасу міцності при гідравлічних випробуваннях згідно з таблицею 3.1 дорівнює ⁿ_т  1,1. Допустиму напружину в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.9)

Re20 250 _в  nт 

1,1  227МПа.

Для умов випробувань розрахункову товщину стінки визначаємо за формулою (3.13)

S_{p } Pв D _ 0,4091200 _ 1,2_мм.

2 __в  P_в 22270,9 0,409

Виконавчу товщину стінки обичайки без урахування добавки для компенсації мінусового допуску визначаємо за формулою (3.14) по більшому із значень ^S _p з урахуванням добавки на корозію та ерозію С1

S  S _p  C₁  9,6 1  10,6 мм.

Визначаємо виконавчу товщину стінки циліндричної обичайки з урахуванням добавки на мінусовий допуск С2 0,8 мм для листа товщиною 12 мм

S  S _p  C₁  C₂  9,6 10,8  11,4 мм.

Приймаємо виконавчу товщину стінки обичайки рівною S  12 мм.

Перевіряємо необхідність урахування добавки для компенсації мінусового допуску сталевого листа товщиною 12 мм

C₂  0,8  0,05S  0,0512  0,6 мм.

Добавку враховуємо, тому що вона складає понад 5 % від товщини листа.

Сума добавок складає

С  С1 С2  10,8  1,8 мм.

Визначаємо допустимий тиск за умови міцності Р_П за формулою (3.21)

РП  2DSSCC  21200149121211,,88  2,51МПа .

Безрозмірний коефіцієнт В1 визначаємо за формулою (3.23)

B1  min1,0 ; 9,45 D D  

_ l 100S  C_

 min^_1,0 ; 9,45 ^{1200 1200 }_^  min 1; 0,445 0,445.

_ 27630 100121,8_

Допустимий тиск за умови стійкості в границях пружності РЕ 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 12001,9110⁵ _100121,8_^2,5

 2,4 0,445 27630  1200 _  0,108МПа.

_{  }

Допустимий зовнішній тиск в робочих умовах визначаємо за формулою (3.20)

P^П  ^2,51  0,107МПа.

P

 РП ² 1 02,108,51 ²

1  РЕ  



Умова міцності в робочих умовах

Р 0,09 Р0,107МПа

виконується.

Для прийнятого значення виконавчої товщини стінки обичайки розраховуємо допустимий внутрішній тиск в умовах випробувань за формулою (3.15)

2 ^в ^p S C^ 22270,9121,8^

P_в  _{D }_{S C}  _1200_121,8  3,44МПа.

Умова міцності в умовах випробувань

Р 0,409Р 3,44МПа

виконується.

Умова застосування розрахункових формул

S C 121,8

  0,0085 0,1

D 1200

виконується.

Для колонного апарата, установленого на відкритому майданчику, із співвідношенням ^H_к

D  10 необхідно враховувати вітрове навантаження.

Маса колони при товщині стінки обичайки, що дорівнює S 12 мм:

– у робочих умовах 18070 кг; – в умовах випробувань 46820 кг.

В результаті розрахунку колони на вітрове навантаження (у даному прикладі не приводиться) визначені згинальні моменти в перерізі Z-Z, які складають:

– в робочих умовах 7,45·10⁸ Н·мм; – в умовах випробувань 7,52·10⁸ Н·мм.

Перевірку стійкості обичайки, яка працює під дією зовнішнього тиску, осьового стискального зусилля та згинального моменту проводимо за формулою (3.24), в якій приймаємо поперечне зусилля рівним Q=0. Осьове стискальне зусилля F в перерізі Z-Z приймаємо рівним вазі колони в робочих умовах, тобто

F  mg 180709,81177000H,

де m – маса апарата в робочих умовах, кг; g – прискорення вільного падіння, м/с².

Проводимо перевірку стійкості корпуса колонного апарата для робочих умов і умов випробувань.

Визначаємо допустимі осьове стискальне зусилля та згинальний момент для робочих умов.

Модуль подовжньої пружності для сталі марки Ст3сп5 для робочих умов (при температурі t=100 °С) визначаємо згідно з таблицею 3.8, Е  1,9110⁵МПа.

Допустиме осьове стискальне зусилля визначаємо за умови місцевої стійкості в границях пружності за формулою (3.28)

FE1  31010n6y D2  E 100DS C2,5 

31010^6 1200² 1,9110⁵ _100121,8_^2,5 2,3710 ⁷ Н.

 2,4  1200 _ 

_

Наведену розрахункову довжину визначаємо згідно з таблицею 3.9 l_пр  2,0 l  2 H_к  230000 6 10⁴ мм.

Гнучкість обичайки визначаємо за формулою (3.30)

2,83l_np 2,836 10⁴

   140,3 .

D  S C 1200 121,8

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови загальної стійкості в границях пружності визначаємо за формулою (3.29)

FE2  D  S  C_nS_y  C E ² 

 3,141200 121,812 1,81,9110⁵ 3,14 140,3² 