основы проектирования хим произв дворецкий

Рис. 3.20. Графики для определения коэффициента β2

Торосферические днища, нагруженные наружным давлением. Торосфери-

ческие днища, нагруженные наружным давлением, следует рассчитывать по приведенным выше зависимостям при значении коэффициента Kэ = 1,0.

Сферические неотбортованные днища

Сферические неотбортованные днища представляют собой шаровой сегмент, который приваривается непосредственно к обечайке или фланцу (рис. 3.21). Радиус сферы днища R должен быть не более внутреннего диаметра обечайки D и не менее 0,85D. Днища весьма просты по конструкции, но основным недостатком их являются значительные краевые напряжения, возникающие в месте соединения днища с обечайкой, которые могут в несколько раз превосходить напряжения в центральной части днища. Сферические неотбортованные днища допускается применять только в сосудах и аппаратах, работающих под наливом или нагруженных внутренним избыточным давлением, не превышающим 0,07 МПа. В аппаратах, работающих при давлении свыше 0,07 МПа или под вакуумом, данные днища допускается применять только в качестве элемента фланцевых крышек. Соединение их с обечайкой должно осуществляться сварным швом со сплошным проваром.

Расчет проводят до тех пор, пока разница между полученным значением s1′′R и принятым s1 при определении коэффициента β не будет превышать 5%.

В качестве расчетной толщины стенки днища или крышки принимают большее из двух значений.

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяют по формуле p = min{[p]1; [p]2},

где [p]1 – допускаемое избыточное давление из условия прочности краевой зоны:

[p]1 = 2(s1 −c)ϕТ[σ];

Dβ + (s1 −c)

[p]2 – допускаемое избыточное давление из условия прочности центральной зоны:

[p]2 = 2(s1 − c)ϕ[σ].

R + (s1 − c)

Коэффициент β определяют в соответствии с ГОСТ Р 5287.2 в зависимости от конструкции днища.

Сферические неотбортованные днища и крышки, нагруженные наружным давлением. Толщину стенки сферического сегмента днища или крышки предварительно вычисляют по формулам (3.34) и (3.35) с последующей проверкой по формулам (3.36) – (3.38).

Допускаемое наружное давление вычисляют по формуле

где [p]р – допускаемое наружное давление из условия прочности в центральной зоне:

[p]E – допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости:

Коэффициент K C определяют по ГОСТ Р 5287.2 в зависимости от парамет-

ра RC /(s1 − c) .

Плоские круглые днища

Плоские днища представляют собой круглые пластины, приваренные к обечайке. Некоторые конструкции плоских днищ и способы соединения их с обечайкой представлены в табл. 3.9.

3.9. Конструкции плоских днищ

104Глава 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Впрочностном отношении они менее совершенны, чем описанные выше типы днищ. Поэтому плоские днища применяют обычно в аппаратах, работающих под атмосферным или небольшим избыточным давлением. В аппаратах, работающих под давлением они обычно используются только в тех случаях, когда это обусловлено какими либо конструкционными особенностями, необходимостью размещения внутренних устройств (например, трубные решетки теплообменников), а также в качестве крышек люков и заглушек. Плоские днища больших диаметров при необходимости могут быть укреплены элементами жесткости (ребрами), которые привариваются по радиусу от центрально расположенного кольца или параллельно диаметру. Плоские днища, применяемые в сосудах 1, 2, 3, 4-й групп (табл. 3.5), изготавливают из поковок.

Расчет плоских круглых днищ

Толщина днищ, работающих под внутренним избыточным или наружным давлением, рассчитывается по формулам:

где DR – расчетный диаметр днища, м.

Коэффициент K в зависимости от конструкции днища и способа его соединения с обечайкой выбирают по табл. 3.8. Для других конструкций днищ значения коэффициента K приведены в ГОСТ Р 5287.2.

Коэффициент ослабления днища отверстиями Kо для днищ, имеющих одно отверстие определяют по формуле

а для днищ, имеющих несколько отверстий по формуле

Коэффициент Kо определяют для наиболее ослабленного сечения. Максимальную сумму длин хорд отверстий в наиболее ослабленном диаметральном сечении

днища определяют по рис. 3.22 по формуле ∑di = max{(d1 + d2 ); (b1 +b2 )}. Для

днищ без отверстий значение коэффициента Kо принимают равным 1,0. Допускаемое давление на плоское днище рассчитывают по уравнению

3.22. Пример расположения отверстий в плоских днищах

Приведенные формулы применимы для расчета плоских днищ при условии (s1 −c) / DR ≤ 0,11. Если данное условие не выполняется, то величина допускае-

мого давления, определенного по формуле (3.40), должна быть умножена на поправочный коэффициент

При Kр[p]< p толщину днища следует увеличивать так, чтобы было выполнено условие Kр[p]> p . Во всех случаях присоединения днища к обечайке

минимальная толщина плоского круглого днища должна быть не менее толщины обечайки.

Расчет днищ и крышек плоских круглых с радиальными ребрами жесткости подробно изложен в ГОСТ Р 5287.2.

Конические днища

Конические днища представляют собой усеченные конические обечайки, приваренные расширенной частью к цилиндрической части корпуса. Днища изготавливаются вальцовкой из заготовки, состоящей из цельного или составного листа, и последующей сваркой.

Конические днища обычно применяют в конструкциях вертикальных сосудов и аппаратов, из нижней части которых необходимо выводить сыпучие материалы или вязкие среды. Конические переходы используют для соединения обечаек разных диаметров.

Рис. 3.23. Конические днища:

а – неотбортованные; б – с тороидальным переходом

Конструктивно конические днища выполняют неотбортованными и отбортованными с тороидальным переходом (рис. 3.23). Днища с тороидальным переходом обеспечивают меньшую концентрацию напряжений в переходной зоне, поэтому в аппаратах, работающих под давлением более 0,07 МПа используются только отбортованные конические днища с тороидальным переходом. Стандартные конические днища выпускаются с углом при вершине 2α1 = 60, 90, 120 и 140°.

Конические днища, нагруженные внутренним избыточным давлением. Толщи-

ну стенки гладкой конической обечайки определяют

В этих формулах Dк – расчетный диаметр гладкой конической обечайки. Для днищ без тороидального перехода он определяется как Dк = D −1,4a1 sin α1, а для

днищ с тороидальным переходом – Dк = D − 2[r(1−cosα1) +0,7a1 sin α1]. Расчетные длины переходных частей для конической части a1 = 0,7 D(s1 − c) / cosα1 ; для цилиндрической части при отсутствии перехода a2 = 0,7 D(s2 − c ), а при наличии тороидального перехода a2 = 0,5 D(s1 − c).

Допускаемое внутреннее избыточное давление

а)

б)

Рис. 3.24. Диаграмма для определения коэффициента β:

а – при расчете толщин стенок переходов; б – при выполнении проверочного расчета

Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление из условия прочности переходной части рассчитывают по зависимости

[p]= 2[σ]ϕp (s2 − c) ,

Dβ1 + (s2 − c)

(s1 −c) ≥ (s2 −c). Если (s1 − c) ≥ (s2 − c) , то при проверочном расчете следует

принимать (s1 − c) = (s2 − c).

Для днища с тороидальным переходом (рис. 3.23, б) толщину стенки перехода рассчитывают по формулам

где β3 = max{0,5; β; βт}.

Коэффициент β определяют по диаграмме (рис. 3.24, а), а коэффициент βт по диаграмме (рис. 3.25, а).

а)

б)

Рис. 3.25. Диаграмма для определения коэффициента β:

а – при расчете толщин стенок переходов; б – при выполнении проверочного расчета