2. Визначення добавок до розрахункових елементів

Добавки до розрахункової товщини конструктивних елементів визначають за формулою:

, (1.2)

де – добавка для компенсації корозії та ерозії, мм; – добавка для компенсації мінусового допуску, мм; – технологічна добавка, мм.

Добавка для компенсації корозії та ерозії:

, (1.3)

де – швидкість корозії, мм/рік; – термін служби апарата, років; – добавка для компенсації ерозії, мм.

Добавку рекомендується враховувати, якщо: значна швидкість руху середовища в апараті (для рідких середовищ – більше 20 м/с, для газоподібних – більше 100 м/с); за умови наявності в середовищі абразивних твердих частинок; у випадку ударної дії середовища на деталь. Добавки та враховуються в тих випадках, коли їх сумарне значення перевищує 5% номінальної товщини листа.

Величину добавки на корозію для апаратів з вуглецевих сталей приймають в межах 1…3 мм в залежності від агресивності середовища, що обробляється, терміну експлуатації та розмірів апарату. Для міді при товщині стінки апарата мм та алюмінію мм, добавку приймають в межах 0,5…1 мм.

Коефіцієнт міцності зварних та паяних з’єднань характеризує міцність з’єднання в порівнянні з міцністю основного металу. Величина коефіцієнту запасу міцності зварних з’єднань залежить від типу зварного шва:

- для стикових швів, що виконуються автоматичною дуговою електрозваркою під шаром флюсу ;

- для з’єднань в тавр, а також для стикових швів, що підварюються зі сторони вершини шва ;

- для стикових швів, доступних для зварювання тільки з однієї сторони та для яких в процесі зварювання зі сторони вершини шва використовується підкладка, яка прилягає до основного металу по всій довжині шва ;

- для стиків швів, що зварюються тільки з однієї сторони автоматичним зварюванням під шаром флюсу, .

Якщо обичайки мають кільцеві зварні шви, тоді коефіцієнт міцності цих швів під час розрахунку не враховується.

3. Розрахунок циліндричних, конічних та сферичних обичайок навантажених внутрішнім тиском

У переробній промисловості широко застосовуються ємкісні та теплообмінні апарати з циліндричними та конічними корпусами. До них відносяться посудини для зберігання харчових рідин та здійснення технологічних процесів. Застосовують циліндричні та конічні апарати у вертикальному та горизонтальному виконанні. Перевагу мають вертикальні, оскільки у корпусі не виникають додаткові напруження згину від дії сили ваги апарата та сировини.

Посудина – це пристрій, що має внутрішню порожнину для проведення хімічних, теплових та інших технологічних процесів, а також для зберігання та транспортування газоподібних, рідких та інших речовин.

Обичайка – це конічний чи циліндричний барабан з листового матеріалу, відкритий з торців (без днищ), що є заготовкою для котлів, резервуарів, трубопроводів.

Якщо посудина заповнена рідиною, тоді гідростатичний тиск на її стінки змінюється з висотою. Коли над рівнем рідини діє додатковий тиск , то найбільший тиск, що необхідно враховувати, буде:

, (1.4)

де – тиск над рівнем рідини, МПа; – прискорення вільного падіння, м/с²; – густина середовища в посудині, кг/м³; – висота посудини, м.

Розрахункова та повна (виконавча) товщина стінки циліндричної обичайки:

, (1.5)

, (1.6)

де – розрахункова товщина стінки обичайки, м; – повна товщина стінки, м; – розрахунковий тиск, МПа; – випробувальний тиск, МПа; – внутрішній діаметр обичайки, м; – допустиме напруження при розрахунковій температурі, МПа; – допустиме напруження під час випробувань, МПа; – коефіцієнт міцності зварних з’єднань; – добавка, м; – добавка на заокруглення розміру до стандартного значення, м.

Допустимий тиск:

- в робочому стані:

, (1.7)

- під час випробувань:

. (1.8)

Формули (1.5)-(1.8) застосовуються при виконанні умови (для сталі):

. (1.9)

Розрахункова та повна (виконавча) товщина стінки конічної обичайки з кутом при вершині 120º:

, (1.10)

, (1.11)

де – розрахункова товщина стінки конічної обичайки, м; – повна товщина стінки конічної обичайки, м.

Допустимий тиск:

- в робочому стані:

, (1.12)

- під час випробувань:

. (1.13)

Формули (1.10)-(1.13) застосовуються при виконанні умови (для сталі):

. (1.14)

Розрахункова та повна (виконавча) товщина стінки сферичної обичайки:

, (1.15)

, (1.16)

де – розрахункова товщина стінки сферичної обичайки, м; – повна товщина стінки сферичної обичайки, м; – внутрішній діаметр сферичної обичайки, м.

Допустимий тиск:

- в робочому стані:

, (1.17)

- під час випробувань:

. (1.18)

Формули (1.15)-(1.18) застосовуються при виконанні умови (для сталі):

. (1.19)