8. Последовательность расчета сварных цистерн.

Расчет выполняют в следующей последовательности.

1. Составляют расчетную схему цистерны (рис.4.19) с указанием необходимых геометрических размеров.

2. Определяют внутреннее давление в цистерне по данным техничес­ких характеристик или характеристик транспортируемого материала.

1. Вычисляют толщину обечайки и днищ цистерны.

Рис.4.19

Толщину обечайки рассчитывают по уравнению

где - допускаемое напряжение для материала стенки цистерны;

-коэф. учитывающий влияния сварки

4. Проверяют устойчивость формы цистерны от воздействия внешне­го давления и давления при вакууме по критическому давлению р_кр, ко­торое зависит от геометрической формы, размеров цистерны и механи­ческих свойств материала

где Е - модуль упругости материала; l_ - расстояние между уголками ко­лец жесткости, определяется из условия, чтобы замыкаемый между ними объем не превышал 5000 ; n - число волн, образующихся в результате смятия цистерны (п=6...8).

Для обеспечения устойчивости цистерны должно выполняться условие

3. Проверяют прочность цистерны на восприятие изгибающего мо­мента, рассматривая цистерну как балку, лежащую на двух опорах и на­груженную распределенной нагрузкой от сил тяжести цистерны G , тех­нологического оборудования G_T и материала G_M:

Условие прочности имеет вид:

где - напряжение при изгибе. М мах – макс. Изгибающий момент; W – момент сопротивления цистерн

6. Проверяют устойчивость цистерны цилиндрической формы при вос­приятии изгибающего момента по критическому напряжению _кр в край­нем волокне изгибаемой цистерны. Ориентировочно

7. Проверяют возможность вмятия цистерны под опорой по критичес­кой нагрузке:

где k- коэффициент (k=3 при отсутствии распорных стержней и k=8 при наличии распорной рамы); Е – модуль упругости материала; J – момент инерции стенки вместе с подкладным листом на длине l=(20…30)

8. Днища и обечайки, ослабленные отверстиями, укрепляют с помо­щью привариваемых воротников, штуцеров и фланцев. Укрепление явля­ется обязательным при диаметре присоединенного к отверстию патрубка более 50 мм или при диаметре отверстия для цилиндрической обечайки:

9. Схема расчета прочности сварных трубопроводов.

При действии внутреннего давления р трубопроводы рас­считывают как горизонтальные цилиндрические резервуары.

При понижении внешней температуры в поперечных сечениях трубо­провода образуются напряжения, определяемые по формуле

где а_т - коэффициент линейного расширения материала; Т=Т₁-Т₂ -разность температур; Е - модуль продольной упругости.

Если труба будет испытывать изгибающий момент М от собственного веса и веса жидкости , то при расчете следует учитывать напряжения от изгиба, определяемые по формуле

-

где W - момент сопротивления кольцевого сечения трубы.

Суммарное напряжение в поперечном сечении трубы:

При расчете на устойчивость трубопровод принимают за длинную ци­линдрическую трубу без закрепления; тогда критическое давление

где J - момент инерции относительно собственной оси продольного се­чения стенки трубопровода длиной 1 м; и - соответственно наруж­ное и внутреннее давления.

~ Расчет технологических трубопроводов начинают с определения рас­четного внутреннего диаметра

где Q - расход продукта, м³/ч; v - скорость течения жидкости или газа в трубопроводе, которую в зависимости от вязкости жидкости принимают в пределах 0,5. ..2,5 м/с, а для газов - 3...60 м/с.

Полученный в результате расчета внутренний диаметр округляют до стандартного условного прохода.

Расчетную толщину стенки трубы определяют по формуле

где 8_р - расчетная толщина стенок; р, р_у - расчетное и условное внутреннее давление в трубопроводе; D_H - наружный диаметр трубы; - расченый коэффициент прочности; - допускаемые напряжения в элементах трубопровода

Сварные стыковые швы принимаются равнопрочными основному металлу с учетом расчетного коэффициента прочности. Расчет угловых швов, соединяющих штуцер (врезку) с трубой, производят по формуле

где К - минимальный расчетный размер углового шва; - расчетная толщина стенки штуцера; d_H - расчетный наружный диаметр штуцера, d_В - расчетный внутренний диаметр штуцер