Обозначение | Ду, мм | dт, мм | давление условное Pу, МПа | Sт, мм | Hт, мм |
А | 250 | 273 | 16 | 20 | 335 |
Б, Д | 100 | 108 | 16 | 10 | 220 |
В, Е | 150 | 159 | 16 | 16 | 260 |
Г | 200 | 219 | 16 | 20 | 315 |
И | 50 | 57 | 4 | 6 | 230 |
К, Р, С | 50 | 57 | 2,5 | 6 | 165 |
М | 50 | 57 | 1,6 | 6 | 165 |
3.4 Сопряжение узлов
Цель расчета: определить напряжение в сопряжение цилиндрической оболочки с эллиптическим днищем в условиях нагружения внутренним давлением.
Расчетная схема к определению краевых сил и моментов приведена на рисунке 4.
Исходные данные для расчета:
- расчетное давление PR = 11МПа;
- диаметр колонны D=1200 мм;
- допускаемое напряжение при T=250 °С, [s]=145 МПа;
- коэффициент прочности сварного шва j=1;
- общая прибавка к толщине металла С=2 мм.
- соединение цилиндрической оболочки с эллиптическим днищем; 2 – расчетная схема.
Рисунок 4 – Схема к определению краевых сил и моментов
Определим краевые силы и моменты из уравнения совместимости деформацией для места стыка обечайки с эллиптическим днищем
(13)где
- соответственно радиальные и угловые перемещения края цилиндрической оболочки под действием нагрузок P, Q0, и М0;- соответственно радиальные и угловые перемещения края эллиптической оболочки под действием нагрузок P, Q0 и М0.
Подставляем в уравнение (13) соответствующие значения деформаций
(14)где b=bЭ, R=a=600 мм, b=300 мм.
, (15)где m - коэффициент Пуассона, m=0,3.
, , , .Определим суммарные напряжения на краю эллиптического днища, меридиальное и кольцевое соответственно по формулам
(16) (17)где
- соответственно меридиальные напряжения действующие от нагрузок Р, Q0, М0; - соответственно кольцевые напряжения действующие от нагрузок P, Q0, M0.Подставим соответствующие значения нагрузок в уравнение (16), (17)
, (18) , (19) МПа,Определим суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки, меридиальное и кольцевые соответственно
, (20) , (21)где
- соответственно меридиальные и кольцевые напряжения, действующие от нагрузок P, Q0, M0.Подставим соответствующие значения погрузок в уравнение (20), (21)
, (22) , (23) МПа,Определим максимальное напряжение на краю эллиптического днища и цилиндрической обечайке соответственно
, , , (24)139,29 МПа < 145 МПа,
139,36 МПа < 145 МПа.
Таким образом, напряжения на краю соединяемых эллиптической и цилиндрической оболочек smaxЭ=139,29 МПа и smax=139,36 МПа меньше критического допускаемого напряжения [s]кр=145 МПа, т.е. условие прочности в месте сопряжения элементов выполняется.
4 Расчет укрепления отверстий
Цель расчета: определение размеров укрепляющих элементов.
Расчетные схемы штуцеров приведена на рисунке 5.
Исходные данные для расчета:
- расчетное давление в колонне PR = 11 МПа;
- внутренний диаметр колонны D=1200 мм;
- исполнительная толщина обечайки и днища s=50 мм;
- допускаемое напряжение при T=250 °С и s=50 мм, [s]=145 МПа;
- допускаемое напряжение при T=250 °С и s<50 мм, [s]=162 МПа;
- коэффициент прочности сварного шва j=1;
- общая прибавка к толщине металла для корпуса колонны с=2 мм;
- общая прибавка к толщине металла для штуцера cs=1 мм.
Рисунок 5— Основная расчетная схема соединения штуцера со стенкой сосуда
4.1 Выбор материала
Удаление материала стенки в вырезе эквивалентно удалению каких - то связей в системе и для сохранения ее равновесия необходима их компенсация.
Для изготовления штуцеров применяется сталь 16ГС допускаемое напряжение для которого при tR=250 °C равно [s]250=162 МПа.
Для условного давления Ру=11 МПа выбираются тонкостенные штуцера с фланцами по ОСТ 26-1410-76. Все размеры штуцеров заносятся в таблицу 2.
Таблица 2 — Таблица штуцеров
штуцер | Условный проход Ду, мм | Внутренний диаметр штуцера dт, мм | Толщина стенки s1, мм | Длина штуцера Hт, мм | Условное давление Ру, МПа |
А | 250 | 273 | 20 | 335 | 16 |
Б, Д | 100 | 108 | 10 | 220 | 16 |
В, Е | 150 | 159 | 16 | 260 | 16 |
Г | 200 | 219 | 20 | 315 | 16 |
И | 50 | 57 | 6 | 230 | 4 |
К1, К2, Р, С | 50 | 57 | 6 | 165 | 2,5 |
М1, М2 | 50 | 57 | 6 | 165 | 1,6 |
Ж1, Ж2, Жn | 450 | 450 | 28 | 200 | 16 |
4.2 Расчетные диаметры
4.2.1 Расчетные диаметры укрепляемых элементов определяются по формулам