3. Расчёт корпуса аппарата, нагруженного внутренним давлением.

1. Цилиндрическая обечайка.

Расчётная толщина стенки обечайки определяется выражением:

S_R = p_PB · Д / (2φ · [σ] - p_PB) [1, ф.1, стр.20]

Исполнительная толщина стенки обечайки находится из условия:

S ≥ S_R + C [1,ф.2, стр.20]

где S_R – расчётная толщина стенки обечайки, мм;

S – исполнительная толщина стенки обечайки, мм;

р_РВ – расчётное внутреннее давление, МПа;

Д – внутренний диаметр обечайки, мм;

[σ] – допускаемое напряжение для материала при расчётной

температуре, МПа;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

С – сумма прибавок к расчётной толщине, мм.

S_R = =6,5 (мм),

С=1,0+0,6=1,6 мм [2, табл.П2.5, стр.26 ].

S ≥ 6,5 +1,60 = 8,1 (мм)

Принимаем S = 9,00 (мм).

Допускаемое внутреннее избыточное давление по условию прочности определяется как:

[р_В] = 2 [σ] · φ · S_R / (Д + S_R) [1, стр.20]

[р_В] = = 1,63 (МПа)

[р_В] > р_РВ , условие прочности выполняется.

2. Эллиптическая крышка.

Для стандартных эллиптических крышек высота соответственно эллиптической части крышки (Н_К) (без учёта цилиндрической части отбортовки) принимается равной:

Н_К = 0,25 · Д [1,стр.20]

Н_К = 0,25 · 1200 = 300 (мм)

Радиус кривизны в вершине крышки (R) принимается равным:

R = Д [1, стр.20]

R = 1200 (мм)

Расчётная толщина стенки крышки (S_1R) вычисляется по формуле:

S_1R = p_PB · R / (2φ · [σ] - 0,5 p_PB) [1, стр.20]

S_1R = = 6,48 (мм).

Исполнительная толщина находится из условия:

S₁ ≥ S_1R + C [1, стр.21]

S₁ ≥ 6,48 + 1,60 = 8,08 (мм);

Принимаем S₁ = 9,00 (мм).

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется из условия прочности:

[р_В] = 2 [σ] · φ · S_1R / (0,5S_1R + R) [1, стр.20]

[р_В] = =1,64 (МПа)

[р_В] > р_РВ, условие прочности выполняется.

3. Коническое днище.

Для стандартных днищ (радиус тороидального перехода r = 0,15Д) при α= 45°расчётная толщина конической части днища принимается равной:

S_KR = ( D_К/ cos α) · р_РВ / (2φ ·[σ]- р_РВ) [1, стр.21]

S_K ≥ S_KR + C

где S_KR – расчётная толщина конической части днища, мм;

S_K – исполнительная толщина стенки днища, мм;

D_К ≈ 0,8D – расчётный диаметр конического днища, мм.

D_К = 0,8 · 1200 = 960 (мм);

S_KR = = 3,67 (мм);

S_K ≥ 3,67 + 1,6 = 5,27 (мм);

Принимаем S_K = 8,00 (мм).

Допускаемое внутреннее избыточное давление находят из условия:

[р_В] = 2 [σ] · φ · S_КR / (S_КR + D_К / cos α) [1, стр.21]

[р_В] = = 2,55 (МПа)

[р_В] > р_РВ , условие прочности выполняется.

3. Расчёт толщины стенки обогревающей рубашки.

1. Цилиндрическая обечайка обогревающей рубашки рассчитывается по тем же формулам, что и толщина стенки корпуса.

S_R = p_PB · D₁ / (2φ · [σ] - p_PB)

Исполнительная толщина стенки обечайки обогревающей рубашки находится из условия:

S ≥ S_R + C

р_РВ = р_П = 1,76 МПа;

S_R = = 10,53 (мм)

S ≥ 10,53 + 1,40 = 11,93(мм)

Принимаем S = 12,00 (мм).

Допускаемое внутреннее избыточное давление по условию прочности определяется как:

[р_В] = 2 [σ] · φ · S_R / (D₁ + S_R)

[р_В] = = 2,00 (МПа)

[р_В] > р_РВ , условие прочности выполняется.

2. Коническое днище обогревающей рубашки рассчитывается по тем же формулам, что и толщина конического днища корпуса.

S_KR = ( D_К/ cos α) · р_РВ / (2φ ·[σ]- р_РВ)

S_K ≥ S_KR + C

D_К = 0,8 · 1300 = 1040 (мм);

S_KR = = 5,89 (мм);

S_K ≥ 5,89 +1,4 = 7,29 (мм);

Принимаем S_K = 9,00 (мм).

Допускаемое внутреннее избыточное давление находят из условия:

[р_В] = 2 [σ] · φ · S_КR / (S_КR + Д_К / cos α)

[р_В] = = 2,65 (МПа)

[р_В] > р_РВ, условие прочности выполняется.

3. Расчёт корпуса аппарата, нагруженного наружным давлением.

1. Цилиндрическая обечайка.

Расчётная и исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки могут быть определены по выражениям:

S_ER = 1,122 · D^0,6 (р_РН · l_P / E)^0.4 [1, ф.3, стр.23]

S_E ≥ S_ER + C [1, ф.4, стр.23]

Допускаемое наружное давление [р_Н] определяется по выражению:

[p_H] = ( [p_H]_σ · [p_H]_E ) / { ( [p]_σ)² + ( [p_H]_E )² }^0,5 [1, ф.5, стр.23]

где [p_H]_σ – допускаемое давление из условия прочности, рассчитываемое по формуле:

[p_H]_σ = 2[σ] · S_ER / (D + S_ER), [1, ф.6, стр.23]

а [p_H]_E – допускаемое давление из условия прочности, определяется как:

[p_H]_E = 0,75Е · (D / l_P) · (S_ER / D)^2,5 [1, ф.7, стр.23]

В приведённых формулах использованы следующие обозначения:

S_ER – расчётная толщина стенки цилиндрической обечайки из условия

устойчивости, мм;

S_E – исполнительная толщина стенки обечайки, мм;

р_РН – расчётное наружное давление, МПа;

Е – модуль продольной упругости для материала обечайки при расчётной

температуре, МПа;

l_P – расчётная длина гладкой (неподкреплённой кольцами)

цилиндрической обечайки, этот параметр рассчитывается по

следующей формуле:

l_P = l_Ц + h + r*sin45⁰

Е·10^-5 = Е₁ + ;

Е₁· 10^-5 = 1,86 (МПа); Е₂· 10^-5 = 1,81 (МПа);

t₁ = 150 °C; t₂ = 200 °C

Е·10^-5 = 1,86 + = 1,826 (МПа);

Е = 1,826 · 10⁵ (МПа);

р_РН = р_П = 1,76 МПа;

l_P = l_Ц + h + r*sin45⁰;

h = H – H₂ - H_K = 1650 – 1325 - 300 = 25 (мм);

l_Ц = Н₂ –Н₆ – Н₃ = 1325 – 350 - 110 = 865 (мм);

l_Р = 865 + 25 + 127.26 =1017.26 (мм);

S_ER = 1,122·1200^0,6 ·(1,76 · 1017.26 / 1,826 · 10⁵)^0,4 = 11,84 (мм);

S_E ≥ 11,84+1,60 =13,44 (мм);

Принимаем S_E = 14,00 (мм)

[p_H]_σ = 2 · 136,96 · 14,00 / 1214 = 3.16 (МПа);

[p_H]_E = 0,75 · 1,826 ·10⁵ · (1200/1027.26)·(14,00 / 1200)^2,5 =2,4 (МПа);

[p_H] = (2,72 ·2,4) / (2,72² + 2,4²)^0,5=1,9 (МПа);

[p_H] ≥ р_РН, условие прочности выполняется.

Расчётная величина цилиндрической обечайки, нагруженной наружным давлением, в соответствии с ГОСТ 14249-80, может быть приближённо определена по номограмме. По этой номограмме определяются коэффициент К₂ по коэффициентам К₁ и К₂:

К₁ = р_РН / (10^-6Е); [1, стр.24 ]

К₁ = 1,76 / 0,1810 = 9,72;

К₃ = l_P / D [1, стр.24]

К₃ = 1027.26/1200= 0,86

К₂ ≈ 1,00 [2, П6.1]

Величина S_ER рассчитывается по формуле:

S_ER = 10^-2К₂ · D [1, стр.24]

S_ER = 0,01 · 1,00 · 1200 =12,00 (мм);

2. Эллиптическая крышка (днище).

Так как наружное давление на крышку оказывает только окружающая среда, то этим расчетом можно пренебречь.

3. Коническое днище.

Толщина стенки конического днища в первом приближении определяется по формуле:

S_KER = 1,122 · D_KE^0,6 · (p_PH · l_KP / E)^0,4 [1, стр.26]

где D_KE – эффективный диаметр конического днища, равный:

D_KE = 0,5 · (D + D_O) / cos α [1, стр.26]

l_КР – расчётная длина, находится из выражения:

l_КР = 0,5 ·(D – D_O) / sin α [1, стр.26]

В последних двух выражениях D_O – диаметр отверстия в нижней части конического днища. Для данного аппарата, D_O – диаметр штуцера для нижнего выпуска продукта.

D_O = 100,00 (мм); [2, табл.П4.1, стр.42]

D_KE = = 919,4 (мм);

l_KP = = 777,93 (мм);

S_KER = 1,122 · 919,4^0.6 ·(1,76 · 777,93 / 1,826 ·10⁵)^0.4=9,42(мм);

S_KE ≥ S_KER + C = 9,42 + 1,6 = 11,02 (мм);

Принимаем S_KE = 12,00 (мм).

Допускаемое наружное давление [p_H] определяется по формуле:

[p_H] = ( [p_H]_σ · [p_H]_E ) / { ( [p]_σ)² + ( [p_H]_E )² }^0,5

где [p_H]_σ – допускаемое давление из условия прочности, считается

по формуле:

[p]_σ = 2[σ] · S_KER / (S_KER + D / cosα) [1, стр. 26]

[pH]_E – допускаемое давление из условия устойчивости,

определяется как:

[pH]_E = 0,75Е · (D_KE / l_KP) · (S_KER / D_KE)^2,5 [1, стр. 26]

[р_Н]_σ = = 1,51 (МПа);

[р_Н]_Е = = 1,72(МПа);

[р_Н] = = 1,87 (МПа);

Допускаемое наружное давление [р_Н] определяется по выражению:

[p_H] = ( [p_H]_σ · [p_H]_E ) / { ( [p]_σ)² + ( [p_H]_E )² }^0,5 [1, ф.5, стр.23]

[p_H] = (1,72 ·1,87) / (1,72² + 1,87²)^0,5=1,85 (МПа);

[p_H] ≥ р_РН , условие прочности выполняется.

Таблица 2.6.

№	Наименование рассчиты- ваемого элемента корпуса	Размер- ность	Толщина стенки
			на прочн.	на уст.	исполн.
1 2 3 4 5	Обечайка аппарата Обечайка рубашки Днище аппарата Днище рубашки Крышка	мм мм мм мм мм	9,00 12,00 8,00 9,00 9,00	14,00 12,00	14,00 12,00 14,00 12,00 14,00

3. Фланцевые соединения.

Фланцы к химическим аппаратам и штуцерам выбирают по соответствующим государственным или отраслевым стандартам с учетом условного прохода D_У, условного давления р_У и расчетной температуры t:

D_У = 1200 мм

p_У = 1,6 МПа

t = 124° C

Для данного аппарата используются фланцы приварные

встык [1, табл.4, стр.27].

По типу уплотнительной поверхности фланцы относятся к исполнению с выступом-впадиной, применяемому при внутреннем давлении 0,6-1,6МПа.

В качестве материала для изготовления фланцев берется сталь Ст35.

Фланцы, подобранные по государственному или отраслевому стандарту, имеют размеры, полностью обеспечивающие прочность и плотность соединения и не нуждаются в проверочном расчёте.

Для соединения фланцев наиболее часто применяют либо болты, либо шпильки. Так как давление в аппарате менее 1,6 МПа, то используются болты.

Размеры плоских приварных фланцев. [2, табл.П3.2, стр.32]

рУ, МПа	Размеры в мм.
	D	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7	a	a1	b	H	d
2,5	1200	1400	1345	1296	1310	1294	1238	1276	15	13	70	130	30

Болты
Диам. резьбы	Кол-во
М27	56

В качестве материала для крепёжных деталей фланцевых соединений с учётом рабочих условий берётся сталь марки 35Х [2, табл.П3.4, стр.36].

Выбор типа и материала уплотнительной прокладки определяется рабочей температурой, давлением и потребной частотой разборки соединения. Для данного аппарата, в качестве материала уплотнительной прокладки выбирается фторопласт-4. Его характеристики приведены в таблице 3.5

Таблица 2.72. . [2, табл.П3.5, стр. 37]

Характеристика прокладок для фланцевых соединений.

Материал	Параметры раб.среды в аппарате		Давление обжатия прокладки		коэффи- циент проклад-ки КПР	Толщина проклад-ки, hП, мм	Модуль упруг, ЕП, МПа
	tmax, °C	pmax, МПа	min pПР, МПа	допуск. [рПР]
паронит	490	6,4	20	130	2,50	2±0,1	2000

Проверочный расчёт фланцевого соединения сводится к определению прочности болтов для двух различных состояний – при монтаже соединения и в рабочих условиях и к проверке прочности уплотнительных прокладок.

Расчётная нагрузка на все болты фланцевого соединения в условиях монтажа Р_Б1 принимается наибольшей из трёх значений:

К_Ж · (Q ± F) + R_П + 4М / D_СП

Р_Б1 = max 0.5π · D_СП · в_О · р_ПР; [1, стр.29]

0,4[σ]_Б20 · z · f_Б, (при р_Р < 0,6 МПа)

где, F – внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила, Н;

М – внешний изгибающий момент, Н · м;

Q – равнодействующая внутреннего давления в аппарате, Н:

Q = 0,25π · D_СП² · р_РВ; [1, стр.29]

К_Ж – коэффициент жёсткости фланцевого соединения, который

принимается равным 1,3;

D_СП – средний диаметр прокладки, м;

D_СП = 0,5 · (D₁ + D₂); [1, стр.31]

R_П – реакция прокладки (сила осевого сжатия фланцев, требующаяся

для обеспечения герметичности соединения), Н:

R_П = К_ПР · π ·D_СП · в_О · р_РВ; [1, стр.31]

где К_ПР – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки,

К_ПР = 2,50; [2,табл.3.5,стр.37]

в_О – эффективная ширина прокладки, м;

в – ширина прокладки, м;

в = 0,5 · (D₁ – D₂); [1, стр.31]

р_ПР – минимальное давление обжатия прокладки, Па,

р_ПР = 130,00 (МПа) = 130 · 10⁶ (Па); [2,табл.3.5,стр.37]

[σ]_Б20 – допускаемое напряжение для материала болтов при 20 °С, Па;

[σ]_Б20 = 230,00 (МПа) [2, табл.П3.9, стр.41]

z – число болтов фланцевого соединения;

z = 56;

f_Б – площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру

резьбы, м² ;

f_Б = 444 (мм²) = 444 · 10^-6 (м²); [2, табл.П3.3, стр.36]

Внешняя осевая сила F и внешний изгибающий момент М могут возникнуть в результате, например эксцентрических весовых, ветровых и других внешних нагрузок. Для обычных условий эксплуатации внешние воздействия при расчёте не учитываются, т.е. F = 0, М = 0.

D_СП = 0,5 · (1400 + 1345) = 1372,5 (мм) = 1,37 (м)

в = 0,5 · (1400 – 1345) =27,50 (мм) = 0,0275 (м);

в > 0,015(м), значит в_О = 0,12√в;

в_О = 0,12√0,017=0,02 (м) = 20,00 (мм);

R_П = 2,50 · 3,14 · 1,37 · 0,02 · 1,6 · 10⁶ = 0,34 · 10⁶ (Н) = 0,34 (МН);

Q = 0,25 · 3,14 · 1,37² · 1,6 · 10⁶ = 2,36 · 10⁶ (Н);

К_Ж · (Q ± F) + R_П + 4М / D_СП = 1,3 · 2,36 · 10⁶ + 0,34 · 10⁶ = 3,41 · 10⁶ (Н)

0,5π · D_СП · в_О · р_ПР = 0,5 · 3,14 · 1,37 · 0,02 · 130 · 10⁶ = 5,59 · 10⁶ (Н);

Принимаем Р_Б1 =5,59 · 10⁶(Н)

Расчётная нагрузка на болты фланцевого соединения в рабочих (эксплуатационных) условиях Р_Б2 принимается равной:

Р_Б2 = Р_Б1 + (1 – К_Ж) · (Q ± F) + F_t ; [1, стр.31]

здесь F_t – усилие, возникающее от разности температур фланца и болтов в

период эксплуатации, определяемое по выражению:

F_t = E_Б · γ · z · f_Б · t · (α^t_Ф– 0,95α^t_Б), [1, стр.31]

где Е_Б – модуль упругости материала болтов при расчётной температуре, Па.

Расчётная температура для болтов – 0,96 t_С. = 119 ^оС.

Е·10^-5 = Е₁ + ;

Е₁· 10^-5 = 2,15 (МПа); Е₂· 10^-5 = 2,05 (МПа); [2, табл.П2.3, стр.24]

t₁ = 100 °C; t₂ = 150 °C

Е_Б·10^-5 = 2,15 + = 1,82(МПа) ;

Е_Б = 1,82 · 10⁵ (МПа)= 1,82 · 10¹¹(Па)

γ – коэффициент пропорциональности;

γ = 0,13 [2, табл.П3.8, стр.41]

t – расчётная температура фланца, принимаемая равной температуре

рабочей среды в аппарате, °С;

t = 124 °С;

α^t_Ф , α^t_Б – коэффициенты линейного расширения материалов фланцев и

болтов соответственно;

α^t_Ф = 12,1 · 10^{-6 (}1/град); [2, табл.П2.6, стр.26]

α^t_Б = 12,4 · 10^-6 (1/град);

F_t = 1,82 · 10¹¹ · 0,13 · 56 · 444 · 10^-6 · 124 · (12,1 · 10^-6 – 0,95 · 13,3 · 10^-6)=

=39026(Н) = 0,039 · 10⁶ (Н)

Р_Б2 = 5,59 · 10⁶ + (1- 1,3) · 2,36 · 10⁶ + 0,039 · 10⁶ = 4,91 · 10⁶ (Н).

Условие прочности болтов проверяется для обоих состояний – при монтаже и в рабочих условиях:

Р_Б1 / (z · f_Б) ≤ [σ]_Б20 [1, стр.32]

Р_Б2 / (z · f_Б) ≤ [σ]_Б,

где [σ]_Б – допускаемое напряжение для материалов болтов при расчётной

температуре (0,96 t_С = 119 ^оС), Па;

[σ]_Б = [σ]_Б1 + ;

[σ]_Б1 =230 (МПа); [σ]_Б2 = 225 (МПа); [2, табл.П3.9, стр.41]

t₁ = 100°С; t₂ =200°C;

[σ]_Б = 230 + = 229,05 (МПа) =

= 229,05 · 10⁶(Па);

Р_Б1 / (z · f_Б) = 5,59 · 10⁶ / (56 · 444 · 10^-6)= 228,33 (МПа)

[σ]_Б20 = 230,00 (МПа)

Р_Б1 / (z · f_Б) ≤ [σ]_Б20 – условие прочности выполняется.

Р_Б2 / (z · f_Б) = 4,91 · 10⁶ / (56 · 444 · 10^-6) = 197,47 (МПа)

[σ]_Б = 229,05 (МПа)

Р_Б2 / (z · f_Б) ≤ [σ]_Б – условие прочности выполняется.

Условие прочности прокладки определяется по выражению:

р_Бmax / (π · D_СП · в) ≤ [р_ПР] [1, стр.32]

где р_Бmax = max {Р_Б1, Р_Б2};

р_Бmax = P_Б1 = 5,59 · 10⁶ (Н);

[р_ПР] – допускаемое давление обжатия прокладки, Па;

р_Бmax / (π · D_СП · в) = 5,59 · 10⁶ / (3,14 · 1,37 · 0,02) = 64,97 · 10⁶ (Па)

[р_ПР] = 130 ·10⁶ (Н)

р_Бmax / (π · D_СП · в) ≤ [р_ПР] – условие прочности выполняется.

3. Расчёт штуцеров и люков.

Для присоединения к аппаратам различных трубопроводов, установки арматуры и контрольно-измерительных приборов, как правило, используются разъёмные фланцевые и резьбовые штуцера или бобышки, размеры которых унифицированы в соответствии со стандартными условными проходами, D_У. Фланцевые штуцера используются для присоединения труб, арматуры и контрольно-измерительных приборов при D_У > 10 мм, а резьбовые штуцера при D_У < 32 мм.

При наличии тепловой изоляции аппарата вылет штуцеров должен быть таким, при котором фланцевое или резьбовое соединение штуцеров находилось бы за пределами изоляции, с целью доступа к этим соединениям для осмотра и подтяжки.

Кроме того, вылет штуцеров должен обеспечить удобную заводку фланцевых болтов со стороны аппарата.

Оценив назначение и режим эксплуатации аппарат, выбираем необходимое количество штуцеров и размещение их на аппарате в соответствии с приведенными рекомендациями [2, табл.П4.1, стр.42].

Таблица 2.8.1.

Размеры фланцев штуцеров.

	DУ	Вылет штуцера	DН	dB	D1	D2	b	D3	h	d	болты
											кол-во, n	диаметр резьбы
А	150	150	159	161	280	240	25	212	3	22	8	М20
В	80	150	89	91	195	160	21	138	3	18	4	М16
Г	М27	150
Д	50	150	57	59	160	125	19	102	3	18	4	М16
Е	80	150	89	91	195	160	21	138	3	18	4	М16
Ж	50	150	57	59	160	125	19	102	3	18	4	М16
К	100	150	108	110	215	180	23	158	3	18	8	М16
Л	100	150	108	110	215	180	23	158	3	18	8	М16
П	150	150	159	161	280	240	25	212	3	22	8	М20

Назначение штуцеров:

А – для ввода жидкости;

В – для сжатого воздуха;

Г – для установки гильзы термометра;

Д – для установки гильзы манометра;

Е – для установки предохранительного клапана;

Ж – для входа и выхода теплоносителя;

К – для нижнего выпуска продукта;

Л – технологический;

П – люк.

Люки аппаратов, размещаемые обычно на их крышках, предназначаются для очистки, профилактического осмотра и ремонта внутренней полости аппарата, а также для монтажа и демонтажа перемешивающих устройств, находящихся внутри аппарата. В ряде случаев люки используются для загрузки технологического сырья.

Люки для проведения осмотра и монтажа внутренних устройств, как правило, должны устраиваться в аппаратах диаметром более 800 мм. При необходимости залезания в аппарат диаметр люка должен быть не менее 450 мм. Если производство внутренних работ возможно без залезания в аппарат, то устраивают люки диаметром не менее 150 мм, через которые должна свободно проходить рука человека.

Конструкция крышки люка и способ её крепления определяются тем, насколько часто предстоит пользоваться люком. Крепление крышки на обычных болтах применяют в тех случаях, когда люком пользуются редко. При необходимости часто открывать и закрывать люк (например, при загрузке сырья) крышку крепят откидными болтами или предусматривают быстродействующие прижимы различных конструкций.

Обечайки люков изготавливают из тех же материалов, что и обечайки аппаратов, фланцы люков – из тех же материалов, что и фланцы аппаратов.

Таблица 2.8.2. [2, табл.П4.3, стр.46]

Размеры люка загрузочного.

Давление условное, МПа	Условный проход, мм	DH, мм	D*, мм	D1*, мм	d, мм	Н*, мм	Н1, мм	Н2, мм	S, мм
1,6	150	159	280	240	М20	180	333	245	6

Материал обечайки люка – 20К;

Материал фланцев люка – Ст35.

Крепление крышки люка производится с помощью обычных болтов.

Назначение люка – для проведения осмотра и монтажа внутренних устройств.

3. Опорные устройства ( опоры – лапы)

Для установки аппарата на фундамент или на специальные несущие конструкции могут быть использованы опоры двух типов: опоры-стойки или подвесные опоры-лапы. Типовые конструкции опор нормализованы и размеры их подбирают по нагрузке, приходящейся на одну опору и по величине удельного давления, оказываемого на фундамент (несущую поверхность).

Расчетная нагрузка, воспринимаемая опорами аппарата определяется максимальной его массой (брутто) либо в условиях эксплуатации, либо при гидравлических испытаниях (при заполнении водой) с учётом дополнительных нагрузок от массы монтируемых на аппарате трубопроводов, арматуры и проч. Опоры изготовляются из стали Ст3.

Проверочный расчет опор.

Расчётная нагрузка на одну опору определяется по формуле:

G = G_max / n_оп , [1, стр.35]

где G_max – максимальный вес аппарата (при эксплуатации или

гидравлических испытаниях), Н;

n_оп – число опор, n = 3.

G_max = (G_a + m_воды) · g,

где G_a – масса аппарата;

G_a = 1400 (кг) [2, рис.П5.4, стр.54]

m_воды – масса воды, объёмом 0,8 объёма аппарата;

m_воды = 0,8 ·1,6 · 1000 = 1280 (кг);

g – ускорение свободного падения. g = 9,81м/с².

G_max = (1400 + 1280) · 9,81 = 24429 (Н).

G = 24429 /3 = 8143 (Н) = 8,1 (КН).

Типовая опора выбирается по таблице П5.2. [стр. 48] по условию:

G ≤ [G], [1, стр.35]

где [G] – допускаемая нагрузка на опору.

Принимаем [G] = 10 (кН).

Выбираем опоры-лапы тип 2^*)

Таблица 2.9.1. [2, табл.П5.1, стр.48]

Размеры подвесных опор-лап типа 2.

Размеры в мм
a	a1	a2	b	b1	b2	c	c1	h	h1	S	k	k1	d	d1	fmax
90	115	80	195	85	80	20	85	235	14	6	20	50	24	M16	105

Проверяем опорную площадь F_ОП из условия прочности материала фундамента:

F_ОП ≥ G / [σ]_Ф , [1, стр.35]

где F_ОП определяется как площадь подкладного листа;

F_ОП = а₂ · b₂ = 80 ·80 = 6400 (мм²) = 0,0064 (м²);

[σ]_Ф – допускаемое напряжение сжатия для материала фундамента;

[σ]_Ф = 8,00 (МПа); материал фундамента – бетон марки 100

[2, табл.П5.8, стр.52];

G / [σ]_Ф = 8143 / (8 · 10⁶) = 0,001 (м²);

F_ОП ≥ G / [σ]_Ф , условие прочности выполняется.

Проверка косынок опор на устойчивость проводится по условию:

σ = 2,24G / (z_P · S · b) ≤ K_C · [σ], [1, стр.35]

где σ – напряжение сжатия при продольном изгибе ребра, Па;

2,24 – коэффициент, характеризующий действие неучтенных факторов;

z_P – число рёбер в опоре, z_P = 2;

S – толщина ребра, м; S = 0,006 (м);

b –вылет ребра, м; b = 0,195 (м);

К_С – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при

продольном изгибе; К_С = 0,4; [1, стр.35]

[σ] – допускаемое напряжение для материала рёбер опор, Па;

для стали Ст3,

[σ] = [σ]₁ +

[σ]₁ = 131 (МПа); [σ]₂ = 126 (МПа);

t₂ = 200 °C; t₁ = 150 °C; t=184 °C;

[σ] = = 127,6 МПа [2, табл.П2.1, стр.24]

σ =2,24 · 8143 / (2 · 0,006 · 0,195) = 7,8 (МПа);

K_C · [σ] = 0,4 · 127,6 = 51,04 (МПа)

σ ≤ K_C · [σ], условие устойчивости выполняется.

Проверка прочности угловых сварных швов, соединяющих рёбра опор с корпусом аппарата проводится по условию:

τ_С = G / (0.7 · K · l_Ш) ≤ [τ_C], [1, стр.36]

где τ_С – напряжение среза в швах, Па;

К = (0,85…1,2) · S – катет среза в швах, м;

К = S =0,006 (м)

l_Ш – общая длина швов, м;

l_Ш = 3 ·(4 · (h – S)) = 12 · (0,235 – 0,006) = 2,75 (м)

[τ_С] – допускаемое напряжение среза для материалов швов, принимаемое

[τ_С] = 0,6[σ] (Па). [τ_С] = 0,6 · 127,6 = 76,56 (МПа).

τ_С = 8143 / (0,7 · 0,006 · 2,75) = 0,71 (МПа);

τ_С ≤ [τ_C], условие прочности угловых сварных швов выполняется.

Присоединительный диаметр опор, Dб = 1590 (мм). [2, табл.П5.4, стр.52]

Масса опоры-лапы вместе с подкладным листом, m = 3,40 (кг).