основы проектирования хим произв дворецкий

Обечайки, нагруженные изгибающим моментом

Допускаемый изгибающий момент определяется по зависимости

где допускаемый изгибающий момент из условия прочности

[M ]p = π4 D(D + s − c)[σ] ,

а допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости

Для рабочих условий ( ny = 2,4) допускаемый изгибающий момент можно вычислять по формуле

[M ]= π4 D(D + s − c)(s − c)ϕ3.

Коэффициент ϕ3 следует определять по графику, приведенному на рис. 3.12.

Обечайки, нагруженные поперечным усилием

Допускаемое поперечное усилие определяется по зависимости:

где допускаемое поперечное усилие из условия прочности

[Q]p = 0,25[σ]πD(s − c),

а допускаемое поперечное усилие из условия устойчивости в пределах упругости

Рис. 3.12. График для определения коэффициента ϕ1, ϕ2, ϕ3

Обечайки, работающие под совместным действием наружного давления, осевого сжимающего усилия, изгибающего момента и поперечного усилия

Примером совместного действия всех силовых факторов может служить колонный вакуумный аппарат, установленный на открытой площадке. Помимо наружного давления, обусловленного действием внешнего барометрического давления, он будет нагружен осевым сжимающим усилием от собственного веса, ветровым изгибающим моментом и поперечным усилием, обусловленным реакцией трубопроводов.

Приваривают кольца жесткости обычно прерывистым швом с каждой стороны кольца так, чтобы общая длина каждого шва составляла не менее половины длины наружной окружности кольца жесткости.

Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные внутренним избыточным давлением

Для определения необходимости укрепления обечайки кольцами жесткости служит коэффициент

Если K4 ≤ 0, то укрепление обечайки кольцами жесткости не требуется. В диапазоне 0 < K4 < 2φт /φр – 1 расстояние между двумя кольцами жесткости

рассчитывается по формуле

где площадь поперечного сечения кольца

Aк ≥ l1(s − c) [[σσ]]кϕϕpк K4 ,

здесь [σ]к – допускаемое напряжение материала кольца жесткости, МПа; φк – коэффициент прочности сварного шва кольца жесткости и обечайки.

При определении площади поперечного сечения кольца жесткости следует учитывать прибавку с1 для компенсации коррозии. Высота кольца жесткости должна выбираться таким образом, чтобы выполнялось требование h2 /D ≤ 0,2. В случаях, когда кольца жесткости установлены неравномерно, значения b и l1 необходимо подставлять для того участка, на котором расстояние между двумя соседними кольцами жесткости максимальное (если l2 > l1, то в качестве расчетной длины принимается l2) (рис. 3.14).

Если K4 > 2φт /φр – 1, то толщину стенки обечайки необходимо увеличить до такого размера, чтобы выполнялось условие 0 < K4 < < 2φт /φр – 1.

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется из условия

[p]= min{[p]1; [p]2},

где допускаемое внутреннее избыточное давление, определяемое из условий прочности всей обечайки,

а допускаемое внутреннее избыточное давление из условий прочности обечайки между двумя соседними кольцами жесткости

Прочность всей обечайки целесообразно повышать увеличением площади поперечного сечения колец жесткости, а прочность обечайки между кольцами жесткости – уменьшением расстояния между двумя смежными кольцами жесткости.

Обечайки с кольцами жесткости, нагруженные наружным давлением

Допускаемое наружное давление определяют из условия p = min{[p]1; [p]2}.

Допускаемое наружное давление, определяемое из условий устойчивости всей обечайки, будет рассчитываться по зависимости

где допускаемое наружное давление [p]1p соответствует величине [p]1, рассчи-

танной по зависимости (3.28) при значениях коэффициентов φр = 1,0 и φт = 1,0, а допускаемое наружное давление [p]1Е из условий устойчивости в пределах

упругости определяется по зависимости

Коэффициент жесткости k обечайки, подкрепленной кольцами жесткости, рассчитывается по уравнению

где эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости равен

при определении эффективного момента инерции, м; t – ширина поперечного сечения кольца жесткости в месте его приварки к обечайке, м.

Допускаемое наружное давление, определяемое из условий устойчивости обечайки между кольцами жесткости [p]2, соответствует давлению [p] в формуле (3.20) при условии l = max{b; l1 −t / 2} в уравнении (3.21).

Днища и крышки приварные

Днищем называют элемент сосуда или аппарата, ограничивающий корпус снизу, сверху или с боков (в зависимости от положения аппарата) и разъемно или неразъемно связанный с ним. Днища, также как и обечайки, являются одним из основных элементов аппарата. Чаще днища крепятся к корпусам неразъемно

спомощью сварки, реже – разъемно на фланцах.

Влитых аппаратах днища обычно отливают вместе с корпусом. Форма днища зависит от способа изготовления, нагрузки, которое оно должно воспринимать, а также его назначения – должно оно только ограничивать корпус аппарата или обеспечивать какую-либо дополнительную функцию (например, вывод из аппарата сыпучих материалов). В сосудах и аппаратах применяют стандартные или нормализованные днища: полусферические, эллиптические, торосферические, сферические неотбортованные, конические отбортованные и неотбортованные, плоские.

Полусферические и эллиптические днища

Полусферические (полушаровые) днища целесообразно применять в аппаратах больших диаметров (D≥4000 мм), работающих под избыточным давлением свыше 0,07 МПа. Стандартные стальные полушаровые днища изготавливаются с внутренним базовым диаметром D = 3600…12 000 мм и толщиной стенок 10…36 мм. Изготавливаются полушаровые днища сварными из штампованных лепестков и шарового сегмента рис. 3.14.

Для крупногабаритных полушаровых днищ отдельные лепестки до штамповки в плоском состоянии могут свариваться из нескольких частей. Количество лепестков выбирается исходя из размеров листа и рационального раскроя. Если по центру днища устанавливается штуцер, то шаровой сегмент допускается не изготавливать. Минимальное расстояние между меридиональными швами l1 в месте их примыкания к шаровому сегменту или штуцеру, должно быть более

Допускаемое наружное давление рассчитывают по формуле (3.20), где допускаемое давление из условия прочности [P]p определяют по зависимости

(3.30), а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости

Приведенные расчетные зависимости применимы при условии, что расчетные температуры не превышают значений, при которых учитывается ползучесть материалов. При отсутствии данных их можно принимать 380 ºС для днищ из углеродистой стали, 420 ºС – низколегированной и 525 ºС – аустенитной.

Торосферические днища. Торосферические днища (или как их еще часто называют – коробовые) представляют собой часть сферы радиуса R плавно отбортованную на цилиндр радиусом торового перехода r1 (рис. 3.18). При этом радиус центральной части днища R не должен превышать внутреннего диаметра днища, радиус отбортовки r должен быть не менее 0,095D, а высота выпуклой части H не менее 0,2D. Напряжения в переходной части днища могут значительно превышать напряжения в его центральной части, при этом степень концентрации напряжений будет тем больше, чем меньше отношение r/D. По этой причине торосферические днища уступают в прочностном отношении эллиптическим днищам, в которых распределение напряжений более равномерное вследствие постепенного и непрерывного изменения радиуса кривизны от центра

ккраю.

Взависимости от соотношения параметров R, D1, r1 приняты следующий типы торосферических днищ: тип А – R = D1, r ≥ 0,095D1; тип В – R = 0,9D1,

r ≥ 0,170D1; тип С – R = 0,8D, r ≥ 0,150D1.

Длина отбортованной цилиндрической части h1 должна составлять не менее 50 мм. Расположение отверстий на торосферических днищах допускается в пределах центрального