Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 29 из 74)

D _ cos_{ } S_{1 }C_{ }

де ^D – внутрішній діаметр циліндричної обичайки, мм; S – виконавча товщина стінки циліндричної обичайки, мм;

С – сума добавок до розрахункової товщини стінки обичайки, мм;

 – кут між дотичною до сферичного сегмента (днища) у крайовій зоні та вертикаллю, град.;

 – відношення допустимих напружин матеріалів циліндричної обичайки та сферичного днища.

Тригонометричні функції визначають за формулами:

cos D ; tg   2R _² 1 .

2R  D 

Відношення допустимих напружин визначають за формулою

  ^₁ ,

де _ – допустима напружина матеріалу обичайки при розрахунковій температурі, МПа.

Розрахункову товщину стінки днища в крайовій зоні визначають за формулою

S₁p 

P^D , (3.70)

2 ₁ _к  P

де ^_к – коефіцієнт міцності кільцевого зварного шва по краю днища.

Виконавчу товщину стінки днища ^S₁ , мм, приймають рівною виконавчій товщині стінки днища в крайовій зоні ^S₁ і визначають за формулою

S₁  ^S₁  ^S₁p  C ,

де С – сума добавок до розрахункової товщини стінки днища в крайовій зоні, мм.

Якщо виконавчі товщини стінки днища, визначені за умови їхньої міцності в центральній та крайовій зонах, збігаються, розрахунок припиняють.

У протилежному випадку розрахунок продовжують у наступному порядку. Розраховують нове значення коефіцієнта , виходячи з виконавчої товщини стінки днища в крайовій зоні. Після цього розраховують нове значення виконавчої товщини днища ^S1_p і порівнюють його з попереднім. Розрахунок проводять до збігання двох останніх значень виконавчих товщин стінки днища ^S₁ .

Як виконавчу товщину стінки днища приймають більше з двох значень за умови міцності їх в центральній та крайовій зонах S₁  maxS₁ ; S₁ .

Допустимий надлишковий тиск визначають за формулою

Р min P₁; P₂, (3.71)

де Р1 – допустимий надлишковий тиск за умови міцності крайової зони, МПа;

Р2 – допустимий надлишковий тиск за умови міцності центральної зони, МПа.

^

Р1 2 S^{1 Cк 1} ; (3.72)

D ^S₁ C

Р2  2S^{1 C1} . (3.73)

R  S₁ C

Приклад 3.18

Розрахувати товщину стінки сферичного невідбортованого днища горизонтального резервуара (рисунок 3.20). Тиск у резервуарі – атмосферний, температура середовища t  100°С. Внутрішній діаметр резервуара D = 2000 мм, товщина стінки циліндричної обичайки S=6 мм, матеріал днища – сталь марки 09Г2С, густина рідини в резервуарі _с 1200 кг/м³, група апарата – 5б. Добавку для компенсації корозії та ерозії прийняти рівною C₁ =2 мм.

За розрахунковий тиск в резервуарі приймаємо гідростатичний тиск середовища. Висоту рідини в резервуарі приймаємо рівною діаметру апарата

H_c  D  2000мм.

Гідростатичний тиск рідини визначаємо за формулою (3.1)

Р  Р_г  _с  g H_c 10^6  12009,81210^6  0,024МПа.

Рисунок 3.20 – Горизонтальний резервуар зі сферичними невідбортованими днищами

За розрахункову температуру стінки апарата приймаємо температуру середовища в апараті.

Допустиму напружину матеріалу стінки днища при розрахунковій температурі t  100°С визначаємо за таблицею Б.1 додатку Б, _177МПа.

Для апарата, який відноситься до 5б групи, довжина контрольованих швів від загальної довжини складає не менше 10 %. При цьому значення коефіцієнта міцності зварних стикових швів з двостороннім суцільним проваром дорівнює 0,9.

Розрахункову товщину стінки сферичного невідбортованого днища в центральній зоні визначаємо за формулою (3.68)

^S_{1p } PR _ 0,0242000 _0,15 _мм.

2 ₁  P 21770,9 0,024

Виконавчу товщину стінки сферичного невідбортованого днища приймаємо за таблицею В2 додатку В

S₁  6 мм.

Добавку для компенсації мінусового допуску приймаємо за таблицею 3.4 для листа товщиною 6 мм,

С₂  0,6 мм.

Сума добавок до розрахункової товщини днища складає

С  С₁ С₂  2 0,6  2,6 мм.

Виконавчу товщину стінки днища визначаємо за формулою (3.60) S₁  S₁ p  C  0,15  2,6  2,75 мм.

Виконавчу товщину стінки сферичного невідбортованого днища приймаємо рівною ^S₁  6 мм.

Визначаємо тригонометричні функції кута 

D 2000

cos   0,5;

2R 22000

tg  2R2 1   220002 1  1,732.

 D   2000 

Коефіцієнт  визначаємо за формулою (3.69)

tg

Розрахункову товщину стінки днища в крайовій зоні визначаємо за формулою (3.70)

S1p  P D  0,02420006,3  0, 93мм.

2 ₁ _к  P 21770,9 0,024

Виконавчу товщину стінки днища розраховуємо за формулою

(3.60) з урахуванням суми добавок до розрахункової товщини С  С

S₁  S₁p  C  0,93  2,6  3,53 мм.

Виконавчу товщину стінки сферичного невідбортованого днища в крайовій зоні приймаємо рівною ^S₁  6 мм.

Виконавчу товщину стінки сферичного невідбортованого днища приймаємо рівною

S₁  max S₁; S₁  max6; 6  6 мм.

Допустимий надлишковий тиск за умови міцності крайової зони визначаємо за формулою (3.72)

_P1_ 2S1 C_к 1 _ 26  2,60,9177 _{ 0, 086МПа.} D S₁ C 20006,3  6  2,6

Допустимий надлишковий тиск за умови міцності центральної зони визначаємо за формулою (3.73)

_P2 _ 2S1 C1 _ 26  2,60,9177 _{ 0,541МПа.}

R  S₁ C 2000 6  2,6

Допустимий надлишковий тиск визначаємо за формулою (3.71) P minP₁; P₂ min0,086; 0,541 0,086МПа.

Умова міцності

Р  0,024Р0,086 МПа

виконується.

Умова застосування розрахункових формул