11.1.3 Требования к конструированию.
Для стальных цилиндрических аппаратов, корпусы (обечайки) которых выполняются из листового проката, за базовый принимается внутренний диаметр, выбираемый из ряда, определяемого стандартом (ГОСТ 9617-76). Для стальных аппаратов, корпусы которых выполняются из готовых труб, за базовый принимается наружный диаметр, выбираемый из ряда, определяемого стандартом (ГОСТ 9617-76).
Конструкция аппарата должна предусматривать возможность внутреннего осмотра, очистки, промывки и продувки. Внутренние устройства, препятствующие осмотру, должны быть съемными. Рубашки допускается выполнять приварными. Аппараты должны иметь люки-лазы для внутреннего осмотра, расположенные в удобных для обслуживания местах. При наличии у аппарата съемных крышек или днищ и фланцевых штуцеров, обеспечивающих возможность внутреннего осмотра, лазы и люки в аппаратах не обязательны. Кожухотрубчатые теплообменники (за исключением испарителей с паровым простран-
ством), а также аппараты с рубашкой для криогенных жидкостей допускается выполнять без лазов.
Для возможности проведения гидроиспытаний аппарат должен иметь штуцера для наполнения и слива воды, а также для поступления и удаления воздуха (можно использовать технологические). На вертикальных аппаратах эти штуце-
ра должны быть расположены с учетом возможности гидроиспытаний в горизонтальном положении.
Для подъема и установки аппарата на нем требуется предусмотреть строповые устройства. Допускается для этих целей использовать имеющиеся на аппарате элементы (горловины, штуцера, уступы и др.), если прочность их при этом не вызывает сомнений, что должно быть проверено расчетом.
11.1.4 Расчет цилиндрических обечаек.
Расчет цилиндрических обечаек проводится по ГОСТ 14249-80.
Гладкие цилиндрические обечайки. Формулы для расчета применимы при усло-
вии (s - с)/D ≤ 0,1; для обечаек и труб - при D ≥ 200 мм; (s - с)/D ≤ 0,3 - для труб при D < 200 мм.
На обечайки могут действовать нагрузки от внутреннего или наружного давления и сосредоточенные силы (боковые, осевые).
Расчет обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением. Исполнительная толщина стенки s определяется по формулам:
sR = pRD/(2[σ]φ – pR); sP = pRDн/(2[σ]φ + pR); s ≥ sR + c,
где D,Dн - внутренний и наружный диаметры обечайки, м; рR - расчетное избыточ-
ное давление, МПа; φ - коэффициент прочности сварного шва; [σ] – допускаемое напряжение, МПа; sR - расчетная толшина стенки обечайки, мм; s - исполнительная толщина стенки обечайки, мм.
Допускаемое внутреннее избыточное давление (при поверочном расчете) определяется формулой
[p] = 2[σ]φ(s – c)/[(Dв + (s – c)]
Производить расчет на прочность для условий испытания не требуется, если рас-
четное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на величину 1,35[σ]20/[σ].
Расчет цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением. Толщи-
на стенки выбирается максимальной из двух значений, полученных по приближен-
ным формулам:
sR = K2D/100; sp = 1,1pRD/2[σ]; s ≥ sR + c.
Коэффициент К2 =f(K1,K3) определяется по рис. 11.1.
При этом:
K1 = nypR/2,4∙10-6∙E; K2 = 100(s – c)/D; K3 = lR/D,
где lR - расчетная длина обечайки.
Полученное расчетное значение толщины обечайки должно быть проверено по допускаемому наружному давлению.
Допускаемое наружное давление определяется по формуле
где допускаемое давление из условия прочности
а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости
где
Рис. 11.1. Номограмма для определения толщины цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением
Расчетную длину обечайки lR принимают в зависимости от ее конфигурации, но в первом приближении можно принять ее равной длине цилиндрической обечайки, которая подвержена действию наружного давления.
|
Рис. 11.2. Схема пользования номограммой на рис. 11.1: I - определение расчетной толшины стенки; II - определение допускаемого наружного давления; III - определение допускае- мой расчетной длины |
Если на рис. 11.2 коэффициент К1 будет лежать ниже соответствующей пунктирной линии, то значение [р] определяют по формуле [p] = 2,4K1∙10-6∙E/ny В случае работы обечаек под действием осевой растягивающей, осевой сжимающей силы, изгибающего момента или комплекса этих нагрузок расчет следует производить согласно ГОСТ 14249-80. 11.1.5. Расчет крышек и днищ Цилиндрические цельносварные корпуса горизонтальных и вертикальных аппаратов ограничиваются с обеих сторон днищами (крышками). Основные типы применяемых дниш и кры- |
крышек приведены на рис. 11.3. Наиболее распространенной в сварных аппаратах, особенно подведомственных Госгортехнадзору, является эллиптическая форма днищ с отбортовкой на цилиндр. Полушаровые днища целесообразно применять в крупногабаритных аппаратах, подведомственных Госгортехнадзору, имеющих диаметр более 4 м.
Рис. 11.3. Основные конструкции днищ сварных аппаратов:
а - эллиптическое отбортованное; б - полушаровое отбортованное; в - коническое отбортованное; г - плоское отбортованное; д - коническое неотбортованное;
е - коническое с плоским днищем; ж - сферическое неотбортованное; з - плоское неотбортованное
Сферические неотбортованные днища применяют, главным образом, в аппаратах, работающих под наливом, а также в виде составных частей отъемных крышек в аппаратах, работающих под давлением до 1,6 МПа.
Конические днища применяют в основном снизу в вертикальных аппаратах, из которых требуется удалять жидкий или сыпучий продукт.
Расчет днищ и крышек на прочность выполняется по ГОСТ 14249-80.
Днища выпуклые эллиптические и полушаровые отбортованные. Расчетные формулы применимы при условиях:
0,02 ≤ (sд - с)/D ≤ 0,1; 0,2 ≤ Hд/D ≤0,5.
Расчет днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением. Толщина стенки днища определяется по формулам
sR = pRR/(2φ[σ] – 0,5pR); sд = sR + c.
Допускаемое внутреннее избыточное давление следует рассчитывать по формуле
[p] = 2(sд - с) φ[σ]/[R +0,5 (sд - с)]
Радиус кривизны в вершине днища
R = D2/4Hд,
причем R = D для эллиптических днищ с Hд = 0,25D и R = 0,5D для сферических днищ с Hд = 0,5 D
Для днищ, нагруженных наружным давлением, расчетная толщина стенки приб-
лиженно определяется как максимальная из двух:
где Кэ - коэффициент приведения радиуса кривизны днища. Для предварительного расчета он принимается равным 0,9 для эллиптических днищ и 1,0 - для полушаровых.
Полученная толщина стенки проверяется по допускаемому наружному давлению
где допускаемое давление из условия прочности
а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости
Другие типы днищ, реже встречающиеся в аппаратах, можно рассчитать по ГОСТ 14249-80.