Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 33 из 74)

D4  ^S₂ С

При цьому повинна виконуватися умова P P.

Приклад 3.19

Розрахувати товщину стінки конічного відбортованого днища корпуса апарата зі сталі марки Ст3сп5 (рисунок 3.25). Внутрішній діаметр апарата D=1000 мм, розрахунковий тиск в апараті P=1,0 МПа, розрахункова температура стінки днища t=165 ºС. Коефіцієнти міцності зварних з’єднань прийняти рівними ^p ^_т  0,9 , товщину стінки циліндричної обичайки – S  8 мм, суму добавок до розрахункової товщини стінки – С = 2,8 мм.

Розрахункову довжину перехідної частини з’єднання з тороїдальним переходом визначаємо за формулою (3.80), приймаючи для попереднього розрахунку виконавчу товщину стінки тороїдального переходу, рівною товщині стінки циліндричної обичайки ^S_т  S .

Рисунок 3.25 – Конічне відбортоване днище корпуса апарата Розрахунковий діаметр гладкої конічної обичайки визначаємо за формулою (3.83)

D_к  D  2r 1cos0,7 a₁ sin

 1000 21601cos450,7 60sin45  847 мм.

Допустиму напружину матеріалу стінки днища при розрахунковій температурі t  ¹⁶⁵ ºС визначаємо за таблицею Б.1 додатку Б, _144МПа. Розрахункову товщину стінки днища визначаємо за формулою

(3.86)

Sкр  P Dк  1  1847  1  4,64 мм.

2p  P cos 20,91441 cos45

Виконавчу товщину стінки конічного днища визначаємо за формулою (3.87)

S_к  S_кр  C  4,64  2,8  7,44 мм.

Приймаємо ^S_к  8 мм.

Отримана в результаті розрахунку товщина стінки конічного днища збігається з попередньо прийнятою товщиною стінки тороїдального переходу.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск визначаємо за формулою (3.88)

2 p Sк  С 21440,9 8  2,8

P    1,12МПа.

cosD^к ^S_к  С_ cos84745 _o  8  2,8

Умова міцності

Р  1,0  Р 1,12МПа

виконується.

Умови застосування розрахункових формул:

45^o  70^o ;

0,001 S1 cos  8cos45  0,0057 0,05

D 1000

виконуються.

Виконуємо розрахунок з’єднання конічної і циліндричної обичайок за допомогою тороїдального переходу.

Для визначення товщини стінки тороїдального переходу обчислюємо коефіцієнти , _т і 3 за формулами (3.115), (3.116),

(3.114)

3  max0,5; _т max0,5; 2,2840,439  max0,5; 1,003 1,003. Розрахунковий коефіцієнт міцності зварних швів визначаємо за формулою (3.84)

R  _т  0,9  0,949.

Розрахункову товщину стінки тороїдального переходу визначаємо за формулою (3.113)

P D³ 1,010001,003 3,68_мм.

S_{тp   }

2R  P 20,9491441,0

Виконавчу товщину стінки тороїдального переходу визначаємо за формулою (3.112)

S_т  S_тр  С  3,68  2,8  6,48 мм

і округляємо до найближчої більшої товщини листового прокат, S_т  8 мм.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск за умови міцності перехідної частини визначаємо за формулою (3.117)

2 p Sт С 21440,9498  2,8 1,4 МПа.

P  

D3  S_т С 10001,003 8  2,8

Умова міцності

Р 1,0  Р1,4 МПа

виконується.

Приклад 3.20

Розрахувати товщину стінки конічного невідбортованого переходу колонного апарата, що працює під внутрішнім надлишковим тиском (рисунок 3.23). Внутрішній діаметр нижньої частини колонного апарата D  1200мм, діаметр верхньої частини ^D_м  1000мм. Розрахунковий тиск в апараті P 1,0 МПа, розрахункова температура стінки апарата t  100 °С, матеріал корпуса – сталь марки Ст3сп5. Коефіцієнти міцності зварних з’єднань прийняти рівними ^p ^_т  0,9 , товщини стінок циліндричних обичайок – S  ^S_м  8 мм, суму добавок до розрахункової товщини стінки – С = 1,8 мм.

Приймаємо половину кута при вершині конічного переходу рівною

22,5 . Розрахункову довжину перехідної частини з’єднання без тороїдального переходу визначаємо за формулою (3.77), приймаючи для попереднього розрахунку товщину стінки перехідної частини конічного переходу рівною ^S₁  S

D 1200

a₁  0,7 S₁ C  0,7  8 1,8  62,8 мм. cos cos22,5

Розрахунковий діаметр гладкої конічної обичайки визначаємо за формулою (3.82)

D_к  D 1,4 a₁ sin 12001,462,8sin22,5  1166мм.

Допустиму напружину матеріалу стінки конічної обичайки при розрахунковій температурі t  100 °С визначаємо за таблицею Б.1 додатку Б,

_149МПа. Розрахункову товщину стінки конічної обичайки визначаємо за формулою (3.86)

P  Dк  1  11166  1  4,73мм.

Sкр 

2p  P cos 20,91491 cos22,5

Виконавчу товщину конічної обичайки визначаємо за формулою

(3.87)

S_к  S_кр  С  4,73  1,8  6,53 мм

і приймаємо рівною ^S_к  8 мм.

Отримана в результаті розрахунку товщина стінки конічного переходу збігається з попередньо прийнятою.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск визначаємо за формулою (3.88)

2 p Sк С 21490,98 1,8

P    1,31МПа.

cosDк  Sк С cos116622,5  8 1,8



Умова міцності

Р 1,0 Р1,31МПа

виконується.

Умови застосування формул:

 22,5 ^o70^o ;

a1D  D Dм  2Sм  12001000 28  240,4  a1  62,8мм

2sin 2 sin22,5

виконуються.

Товщини стінок перехідних частин конічної ^S₁ і циліндричної ^S₂ обичайок розраховуємо методом послідовних наближень, попередньо прийнявши ^S₁  ^S_к  8 мм і ^S₂  S  8 мм.

Коефіцієнт  визначаємо за формулою (3.101) 1  149  1.



₂ 149

Для визначення розрахункової товщини стінки перехідної частини циліндричної обичайки визначаємо значення коефіцієнтів  за формулою (3.100) і 1 за формулою (3.99)