2. Розрахунок відкритої посудини.

Теоретичні посилання під час розрахунку відкритої посудини такі ж як і при розрахунку закритої посудини. Тому теоретична чистина в даному розділі не приводиться.

2.1 Приклад розрахунку відкритої посудини.

Зміст розрахункової роботи:

Завдання до розрахунку

Визначення геометричних розмірів апарату

Визначення напружень в апараті по його зонам

Зона 1;

Зона 2;

Зона 3;

Визначення товщини стінки апарата.

Побудова епюр напружень закритої оболонки.

Перевірка розрахунків в програмі “АРМ Конструктор”

Вихідні дані:

(Вибираються згідно варіанту з таблиці завдань).Варіант №19

Дано:

Продуктивність установки :Q=27 кг/с

Радіус днища апарату: R_д1=5м

Висота встановлення опор: Н_о1=6м

Діаметр апарату: D₁=3,2 м

Густина рідини :ρ=1000 кг/м³

Час накопичення рідини в апараті – 1 година.

Матеріал – 12хМ

Рис.1 Схема апарата.

Визначення геометричних розмірів апарату.

Для визначення недостаючи розмірів апарату проведемо наступний розрахунок.

Визначаємо об’єм рідини:

.

де Q – продуктивність установки;

=3600с – час накопичення рідини.

Об’єм рідини циліндра ,

де V_к.с. – об’єм рідини в кульовому сегменті.

;

;

;

Визначаємо висоту рідини:

м

H₁ = H_p /0,9; H₁ = 11,9/0,9=13,22 м

Визначення напружень в апараті по його зонам.

Для визначення напружень в апараті розділимо весь апарат на зони, перехід між якими визначається зміною форми апарату, товщини стінки або будь якими другими елементами (наприклад наявність опор).

Зона І

Зона І розміщається від верху циліндричного апарату до рівня рідини в ньому.

Для Ι-ї зони у зв’язку з наявністю опор і відсутністю надлишкового тиску

σ_м = σ_к = 0

Зона іі

Зона ІІ знаходиться від рівня рідини в апараті до місця кріплення опор.

Відсікаємо частину апарата по даній зоні коловим перерізом 1-1 і відкидаємо нижню частину. Дію відкинутої частини апарата на ту, що залишилася, замінюємо дією меридіональних сил N_м. У цьому випадку частина апарата перебуває у стані рівноваги.

Згідно рівняння Лапласа:

; так як для циліндра - R_м = ∞

Меридіональні напруження:

σ_м = 0 Па - у зв'язку з наявністю опор і відсутністю надлишкового тиску.

Зона ііі

Зона ІІІ включає в себе ділянку циліндричної обичайки від місця кріплення опор до сферичного днища незмінною за своєю геометрією та навантажену також незмінними за своїм характером зовнішніми силами. →

Для визначення σ_м складаємо рівняння рівноваги сил:

Р_г.м + G_ц + G_к.с. - N_м = 0,

де Р_г.м – результуюча сила від дії гідростатичного тиску

G­­_ц – вага рідини циліндричної частини нижче нашого перерізу;

G_к.с. – вага рідини в кульковому елементі.

P_г.м =