7. Розрахунок на міцність і визначення конструктивних розмірів елементів циркуляційного контуру

У ПЗ необхідно розрахувати на міцність товщину стінок труб контуру, ЕН, ТУ, ТХ і ДЄ.

ЦІ розрахунки визначають також розміри фланцевих або ніпельних з'єднань, якими складові частини установки приєднуються до циркуляційного контуру.

6.7.1. Розрахунок на міцність труб.

Розрахунок на міцність труб та циліндричних ємностей полягає у визначенні необхідних розмірів стінки залежно від допустимого номінального напруження, і розрахункового тиску робочого тіла , що діє на цю поверхню [7,19].

Допустимі напруження при розрахунках на міцність труб варто вибирати відповідно до рекомендацій ОСТ 108.031.02-75. Фізико-механічні характеристики матеріалу й допустимі напруження вибирають по розрахунковій температурі. За розрахункову температуру стінки труби, посудини приймають максимальне значення температури стінки.

Значення номінальних допустимих напружень при розрахункових температурах для деяких сталей наведені в табл. 6.2.

Таблиця 6.2 - Механічні властивості сталей [21]

Марка сталі
	Температура, °С
	20	150	200	250	300	350	400	450
22 К І0ГН2МФА 0ХІ8НІ0Т	14,7 25 14,7	13,4 - 13,3	13,4 - 12,7	12,7 - 12,7	12,7 - 12	12 21,5 11,3	- - 11,3	- - 10,7

Як основне навантаження приймають внутрішній тиск робочого середовища.

Для розрахунку товщини стінки циліндричних посудин S, підданих внутрішньому тиску середовищ, що перебувають у них, використовуються формули

(6.38)

або

(6.39)

де - номінальна товщина стінки, - розрахунковий тиск (надлишковий тиск - різниця тисків з двох сторін стінки), МПа; - відповідно внутрішній і зовнішній діаметри посудини; - мінімальний коефіцієнт міцності посудини, ослабленої отворами або зварними швами; - номінальне допустиме напруження [21]; С – технологічна поправка до розрахункової товщини стінки, мм, що враховує зміну товщини стінки в часі (корозію, ерозію, структурні зміни поверхні й ін.).

Формули (6.38) ,(6.39) застосовують для розрахунку товщини циліндричної стінки при виконанні умов:

для формули (6.38) (6.40)

для формули (6.39) (6.41)

Отриману номінальну товщину стінки округляють до найближчого більшого значення, наявного в сортаменті труб. Допускається округлення в меншу сторону на величину, що не перевищує 3%.

Коефіцієнт міцності враховує ступінь ослаблення посудини отворами. Залежно від відстані між краями отворів, товщини стінки посудини, прийнятої при виготовленні, і середнього діаметра стінки цієї посудини, то послаблення може розглядатися як послаблення від одиночного отвору, або як від ряду отворів. Кількість отворів вважається два або більше, якщо відстань між найближчими їхніми краями

(6.42)

Рисунок 6.9 – Труба з отворами

де:

- середній діаметр посудини; - товщина стінки, прийнята при виготовленні посудини.

Якщо умова (6.42) не виконується, то послаблюючі отвори вважаються одиночними.

Коефіцієнт міцності при ослабленні стінки посудини одиночним неукріпленим отвором залежить від величини

(6.43)

і визначається по формулах

(6.44)

6.7.2. Розрахунок на міцність плоских днищ і кришок

Наведена в цьому розділі формула призначена для розрахунку товщини плоских днищ і кришок (суцільних або які мають центральний отвір діаметром не більше 0,75 - внутрішнього діаметра днища).

Товщина стінки плоского днища (кришки) повинна прийматися не менш розрахункової товщини

(6.45)

де К – коефіцієнт форми днища (кришки) – вибирається відповідно до конструктивного виконання й способу кріплення днища (кришки) до посудини.

Для плоского днища, що приварюється до обичайки з однієї сторони по всій товщині

К=0,6;

Значення коефіцієнта в (6.45) приймається в залежності від відношення діаметра отвору , якщо таке є в днищі (кришці),до діаметра :

1. днища й кришки без отворів =1,0;

2. днища й кришки з отвором діаметром :

якщо =1-0,43;

якщо 0,35 =0,85.

Величина напруження для днищ і кришок вибирається по розрахунковій температурі стінки посудини, з яким з'єднується днище (кришка).