2. В чем состоит оптимизация размеров, объемов, поверхностей, материалоемкости аппаратов при заданных условиях?

К числу основных вопросов проектирования аппаратов отно­сится выявление оптимальной конструктивной формы и наивыгод­нейших размеров принятой конструкции.

Наиболее распространенной формой корпусов аппаратов яв­ляется цилиндрическая. Днища аппаратов выполняют плоскими, коническими, сферическими и эллипсоидальными в зависимости от их назначения и технических условий. Крышки выполняют той же формы, что и днища; исключение составляет коническая крышка. Пространственные (не плоские) днища и крышки эконо­мичнее плоских.

Размеры аппаратов, работающих под внутренним давлением, зависят в основном от требуемого объема. В ряде случаев выбор размеров аппаратов производят с учетом использования металла меньшей массы при заданных объеме и рабочем давлении.

Помимо этих критериев, вытекающих из обоснования возмож­ностей изготовления, существует критерий, обусловленный тех­нической и экономической целесообразностью — наибольшая вме­стимость бака.

В других случаях критерием качества разработанной на стадии проектирования конструкции аппарата могут быть минимальные затраты на конструкционные материалы и эксплуатационные рас­ходы, обусловленные, например, необходимостью компенсации тепловых потерь в окружающую среду.

3. Какова специфика расчета и конструирования цилиндрических аппаратов, работающих под внутренним давлением?

5. Назовите методы укрепления вырезов отверстий аппарата.

При укреплении выре­зов (рис. 106) напряженное состояние в области выреза выравнивается и снижается концентрация напряжений. Степень концентрации на­пряжений у неукрепленных круговых вырезов определя­ется геометрическими соот­ношениями между размерами отверстия и аппарата. Так, для цилиндрических оболо­чек концентрация напряжений в области круговых вырезов возрастает с увеличением отношения радиуса выреза к радиусу обечайки и уменьшением отношения толщины стенки обечайки к ее радиусу. Укрепления можно разделить на две основные группы: с па­трубками, примыкающими к корпусу (рис. 106, а, б, в, и), и с патрубками, пропущенными (сквозными) через стенку корпуса (рис. 106, д, з). Последние более эффективны, так как усилива­ется поверхность корпуса, для которой характерна наибольшая концентрация напряжений. Укрепляющее действие примыкающего патрубка снижается по мере увеличения толщины стенки корпуса сосуда.

Укрепления вырезов сварным кольцом и примыкающим патруб­ком, сквозным патрубком к сварным кольцам (рис. 106, г, ж, з) являются предпочтительными,, так как сварку производят вне зоны наибольших напряжений.

Соединения (рис. 106, б, в), в которых патрубок прилегает к стенке выреза не по всей поверхности, не рекомендуют приме­нять при циклических нагрузках.

Укрепление отверстий рассчитывают при проектировании со­судов, работающих под давлением. В основу расчета положен метод, основанный на предельных нагрузках. Площадь продольного сечения выреза компенсируется применением накладок или усилен­ных патрубков.