Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка по практике (с теорией) студ..doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
22.06.2025
Размер:
232.96 Кб
Скачать

Содержание

Введение

4

1 Теоретическая часть

5

1.1 Основные расчетные параметры

5

1.2 Расчет на прочность цилиндрических обечаек

11

1.3 Расчет на прочность конических обечаек с углом при вершине 2α ≤ 120°

11

1.4 Расчет на прочность сферических оболочек

12

1.5 Расчет на прочность стандартных эллиптических днищ (крышек)

13

Ведение

Сосуды и аппараты, применяемые в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, пищевой и смежных отраслях промышленности, принято считать тонкостенными, если толщина их стенки не превышает 10 % внутреннего диаметра. Такие сосуды и аппараты эксплуатируются обычно при давлении не более 10 МПа.

Основным узлом сосуда и аппарата является корпус, который определяет его форму, размеры, объем, производительность и стоимость. Корпус изолирует обрабатываемую среду, подвергаясь ее химическому воздействию и воспринимая при этом механические и тепловые нагрузки. Следовательно, надежность работы аппарата во многом зависит от надежности его корпуса.

Корпуса аппаратов состоят из пластинок и оболочек различной конфигурации, соединенных друг с другом как неразъемными (сварными, паяными), так и разъемными (фланцевыми и др.) соединениями. Корпуса работают чаще всего в условиях статических нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным избыточным давлением, а также при действии осевых или поперечных усилий и изгибающих моментов.

1 Теоретическая часть

1.1 Основные расчетные параметры

Перед расчетом на прочность необходимо определить следующие расчетные параметры:

Рабочее давление р — максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или другого предохранительного устройства.

Расчетное давление рр определяется по формуле

рр = р + рг.

где рг

-

гидростатическое давление среды, Па;

p

-

рабочее давление, Па.

где g

-

ускорение силы тяжести, м/с2;

рж

-

плотность жидкости, кг/м3 ;

hж

-

высота столба жидкости, м.

Если (pг /p) 100 % ≤5 %, то

рр = р.

Пробное давление — это давление, на которое подлежат испытанию на прочность и плотность сосуды при изготовлении и периодически — при эксплуатации.

При этом для сосудов и их элементов, работающих при отрицательной температуре, рпр принимается таким же, как при температуре 20 °С, а для сосудов, работающих при температуре стенки свыше +400, рпр не должно превышать р более чем в 2 раза.

Для сосудов высотой более 8 м пробное давление следует принимать с учетом гидростатического давления жидкости:

где р

-

рабочее давление, Па;

[σ ]20, [σ]t

-

допускаемые напряжения для материала сосудов или его элементе в соответственно при температуре 20 °С, Па.

Расчетная температура стенки t определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытания. В случае невозмож­ности проведения расчетов и испытаний: при положительных температурах

tmax (tc; 20 °С), где tc —наибольшая температура среды; при отрицательных температурах t = 20 °С.

Допускаемое напряжение при статических однократных нагрузках:

для рабочего состояния

[σ] = η σ*,

где η

-

поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки (таблица 1);

σ*

-

нормативное до­пускаемое напряжение при расчетной температуре, Па.

Таблица 1 - Значения поправочного коэффициента

Вид заготовки

Значения поправочного

коэффициента η

Листовой прокат

1,0

Отливки, подвергающиеся индивидуальному контролю неразрушающими методами

0,8

Отливки, не подвергающиеся индивидуальному контролю

0,7

Нормативное допускаемое напряжение для углеродистых и низколегированных сталей приведено в таблице 2, для теплостойких и кислотостойких сталей — в таблице 3.

Таблица 2 - Нормативное допускаемое напряжение для углеродистых и низколегированных сталей

Таблица 3 - Нормативное допускаемое напряжение для теплостойких и кислотостойких сталей

при испытаниях:

гидравлических [σ]и = σ Т20/1,1;

пневматических [σ]и = σ Т20/1,2,

где σ Т20

-

минимальное значение предела текучести при температуре +20 °С (Таблица 4);

Для марок сталей, не указанных в таблицах 2 и 3, нормативное допускаемое напряжение определяют по формуле

[σ ] = min {( σТ/пт); (σв/пв); (σ д105/пд); (σ1%105/пп)},

где σт

-

минимальное значение предела текучести при расчетной температура, Па;

σв

-

минимальное значение временного сопротивления (предела прочности) при расчетной температуре, Па;

σд105

-

среднее значение предела длительной прочности за 105 ч при расчетной температуре, Па;

σ1%105

-

средний 1 %-ный предел ползучести за 105 ч при расчетной температуре, Па;

пт, пв, пд, пп

-

коэффициенты запаса прочности по пределам соответственно текучести, прочности, дли­тельной прочности и ползучести, пт = 1,5; пв =2,4; пд = 1,5; пп = 1.

Таблица 4 - Предел текучести сталей при температуре +20 °С

Коэффициент прочности сварных и паяных соединений характеризует прочность соединения в сравнении с прочностью основного металла.

Значения φ в зависимости от конструкции и способа соединения для стальных, алюминиевых, медных и титановых аппаратов приведены соответственно в таблице 5.

Таблица 5 - Значение коэффициентов сварных швов прочности

Вид сварного шва

Значение коэффициентов сварных швов прочности

Длина контролируемых швов от общей длины составляет 100%

Длина контролируемых швов от общей длины составляет от 10 до 50%

Стыковой или тавровый с двухсторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой

1,0

0,9

Стыковой с подваркой корня шва или тавровый с двухсторонним сплошным проваром, выполняемый вручную

1,0

0,9

Стыковой, доступный к сварке только с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую подкладку со стороны корня шва, прилегающую по всей длине шва к основному металлу

0,9

0,8

Стыковой, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой с одной стороны с флюсовой или керамической подкладкой

0,9

0,8

Стыковой, выполняемый вручную с одной стороны

0,9

0,65

В тавр, с конструктивным зазором свариваемых деталей

0,8

0,65

Прибавка к расчетным толщинам конструктивных элементов определяется по формуле

с = с1 + с2 + с3,

где с1

-

прибавка для компенсации коррозии и эрозии, мм;

с2

-

прибавка для компенсации минусового допуска, мм;

с3

-

технологическая прибавка, мм.

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии

c1 = Пτв + сэ,

где сэ

-

прибавка для компенсации эрозии, мм;

П

-

проницаемость среды в материал (скорость коррозии), мм/год;

τв

-

срок службы аппарата, год.

При двустороннем контакте с коррозионной (эрозионной) средой прибавка с1 соответственно увеличивается. Для изготовления химического оборудования применяют материалы, у которых скорость коррозии П ≤ 0,1 мм/год.

Прибавку сэ рекомендуется учитывать лишь в следующих случаях:

  • при движении среды в аппарате со значительными скоростями (для жидких сред — более 20 м/с, для газообразных — более 100 м/с);

  • при наличии в движущейся среде абразивных твердых частиц;

  • при ударном действии среды на деталь.

Величина прибавки с3 предусматривает компенсацию утонения стенки элемента сосуда или аппарата при технологических операциях (вытяжке, штамповке, гибке и т. д.) и зависит от принятой технологии изготовления. Прибавки с2 и с3 учитывают в тех случаях, когда их суммарное значение превышает 5 % номинальной толщины листа. Технологическая прибавка с3 не включает в себя округление расчетной толщины стенки до номинальной толщины по стандарту.

Сортамент

Сталь прокатная тонколистовая

Сталь прокатная толстолистовая

Толщина листа, мм

1

2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

С2, мм

0,12

0,18

0,22

0,4

0,5

0,6

0,8

Сортамент

Сталь прокатная толстолистовая

Толщина листа, мм

20

22

25

28

30

32

36

40

45

50

55

60

С2, мм

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3