4). Особенности расчета толстостенных сосудов.

Толстостенные сосуды, работающие под давлением от 10 до 100 МПа, рассчитывают с учетом их предельных состояний. До­пускаемую величину р находят из формулы

, (10.19)

где ,

С учетом поправки на коррозию С

. (10.20)

При расчете толстостенных сосудов следует учитывать темпе­ратурные напряжения. Наиболее опасна низкая температура t_в внутри сосуда, особенно когда она значительно ниже наружной t_н . При этом дополнительное температурное напряжение на внутренней стенке сосуда составляет

, (10.21)

где R_н = D_н/2; R_в = D_в/2;

E, α и μ, — соответственно модуль про­дольной упругости, температурный коэффициент линейного рас­ширения и коэффициент Пуассона для данной стали при средней температуре стенки сосуда.

Суммарное напряжение на внутренней стенке сосуда

(10.22)

должно быть не ниже [σ]_t.

При этом сосуд снаружи должен быть окрашен, с тем чтобы поправку на коррозию снаружи С_н можно было принять равной нулю. Для уменьшения температурных на­пряжений сосуды рекомендуется покрывать снаружи изоляцией.

5). Днища сосудов с внутренним давлением

Имеют различную форму.

а). Полушаровые днища.

Такие днища обычно применяют в аппаратах большого диаметра (D_в > 4 м). Днища выполняют сваркой отдельных, заранее отштампованных частей-лепестков с одинаковой кривизной (рис. 10.1). Расчетная толщина стенки днища

. (10.23)

б). Днище коробовой формы.

Центральная часть днища (рис. 10.2) получается вращением кривой bс вокруг оси сосуда, а переходная часть - вращением кривой ab. Радиусы кривых со­ставляют соответственно R_в и r, причем R_в ≤ D_в (внут­ренний диаметр

Рисунок 10.1 – Полушаровое днище

сосуда. Высота цилиндрического борта днища h = 50—110 мм. Толщина стенки днища

. (10.24)

Для стандартных днищ R_в = 0,9 и r/ R_в = 0,19, глубина днища Н =0,25·D_в и y = 1,3.

Рисунок 10.2 – Днище коробовой формы

в). Эллиптические днища.

Меридиальная кривая днища выполняется по полуэллипсу (рис. 10.3). Толщина стенки днища

. (10.25)

Эти днища менее напряжены, чем коробовые. Для стандарт­ных днищ R = D_в, Н = 0,25 D_в и h = 50—100 мм.

Эллиптические и коробовые днища малых диаметров (159—720 мм) предназначены для присоединения к трубам, и поэтому для них номинальным ба­зовым размером вместо D_в служит наружный диаметр трубы D_н.

Для днищ диаметром 400—4000 мм, предназначенных для цилин­дрических сосудов, в качестве базового размера служит D_в со­суда. Днища с D_в от 1800 до 4000 мм выполняют сварными из двух листов и при расчете толщины стенки в формулу вводят коэффициент φ.

Рисунок 10.3 – Эллиптическое днище

г). Конические днища и переходы.

Конические днища обеспечивают полное удаление вязкой или сыпучей среды из ап­парата. Конические переходы используют при переходе от боль­шего диаметра аппарата к меньшему. Такие днища и переходы можно выполнять с отбортовкой и без нее (рис. 10.4). Опасное сечение будет в месте перехода от цилиндра к конусу. В этом сечении толщина стенки

, (10.26)

где α – половина угла конуса;

р_в – суммарное внутреннее дав­ление в месте перехода.

При наличии внутреннего давления р_в^' и столба жидкости высотой Н и плотностью ρ

. (10.27)

Конические днища и переходы необходимо проверять на на­пряжение изгиба, действующее в меридиональном направлении в месте перехода (по образующей конуса). Необходимая при этом толщина стенки

, (10.28)

где у_к — коэффициент перенапряжения днища. Для днищ без отбортовки обычно берут 2α = 60° и r/D_в = 0,01, у_к = 2,7.

Рисунок 10.4 – Коническое днище без отбортовки (а) и с отбортовкой (б)

д). Плоские круглые крышки (рис. 10.5)

Рисунок 10.5 – Плоская крышка с овальной металлической прокладкой (а) и с мягкой прокладкой (б)

В общем случае толщина плоской круглой крышки зависит от способа

закреплепления и оп­ределяется по формуле

, (10.29)

где К и D — соответственно коэффициент для учета формы крышки, а также способа ее закрепления и расчетный диаметр крышки. Для крышки на рис. 5, а, б

. (10.30)

где Q_б — нагрузка на болты в условиях эксплуатации;

Q_D — равнодействующая внутреннего дав­ления на площадь по среднему диаметру прокладки D_н,

. (10.31)

Другие формы плоских крышек менее распространены.