2.3.3. Расчет фланцев

Фланцы рассчитывают на условную нагрузку

Q_BФ = (Q_б + Q_бм ) / 2 , (2.8)

где Q_б - большая из нагрузок, определенных по формулам (2.1) и (2.2) с учетом температурных усилий,рассчитанных по уравнениям (2.6) и (2.7).

В рассматриваемом случае

Q_б = Q_бр = Q_б‘ + Q_ш^t ,

Q_BФ = (0,093 + 0,12) / 2 = 0,11 МН.

2.3.3.1. Фланцы цельного типа

Фланцы цельного типа рассчитывают под действием силы Q_BФ на изгиб как консольную балку по опасным сечениям АВ и ВС (рис.2.5). При проверочных расчетах определяют напряжение изгиба _ab и _bc в указанных сечениях. Эти напряжения не должны превышать допускаемых напряжений.

_ab  [] и _bc  [] (2.9.)

Рис. 2.5. Схема к расчету фланца цельного типа

Выполнение условия (2.9) говорит о том, что размеры и материал фланца выбраны верно. В противном случае необходимо сделать перерасчет, приняв либо фланец на большее условное давление, либо материал фланца с более высокими прочностными свойствами.

Напряжение на изгиб в сечении АВ равно

, (2.10)

где l = 0,5  (D_б - D_s ) - плечо силы Q_BФ; h₀ = h + h₁ (см. приложения 5)

Напряжение изгиба в сечении СВ равно

,

где l₁ = 0,5  (D_б - D_c) - плечо силы Q_BФ.

В рассматриваемом случае

МПа,

МПа.

Допускаемое напряжение для ВСт 3cп при температуре 300 ⁰С равно 108 МПа [2].

_ab и _bc < 108 МПа,

следовательно, размеры и материал фланца выбраны верно.

2.3.3.2. Плоские приварные фланцы

Фланец рассчитывают на изгиб под действием силы Q_BФ как консольную балку (рис.2.6).

Рис. 2.6. Схема к расчету плоскоприварного фланца

Изгибающий момент относительно места приварки фланца

М_И = Q_BФ  l . (2.11)

Момент сопротивления изгибу

W =   d₁  h₀² / 6 , (2.12)

где d₁ - наружный диаметр патрубка фланца (см. табл.2.2); h₀ = h + h₁ (см. приложения 5 ).

Напряжение изгиба во фланце

 = М_И / W < [] . (2.13)

Сварные швы рассчитывают на изгиб и на срез.

Напряжение изгиба в сварном шве под действием изгибающего момента

_и = М_И /   W_С , (2.14)

где  = 0,8 - коэффициент, учитывающий прочность сварного шва;

W_С - момент сопротивления сварных швов,

. (2.15)

Напряжение среза в сварных швах

, (2.16)

где К - высота катета сварного шва.

Приведенное напряжение в сварных швах

_пр =  0,8  []. (2.17)

2.3.4. Штуцера

Фланцевым штуцером называют короткий отрезок трубы с приваренным к нему фланцем, служащий для присоединения труб и арматуры к аппарату. С помощью штуцеров аппараты можно соединять друг с другом непосредственно.

На рис.2.7 приведены два варианта приварки штуцера к корпусу аппарата. Обычно применяют первый как наиболее простой и надежный. Второй вариант применяют в тех случаях, когда требуется, чтобы внутри аппарата не было выступающих частей.

Рис. 2.7. Варианты приварк штуцера к корпусу аппарата

В табл. 2.9 приведены величины длин L присоединительных патрубков в зависимости от условного прохода.

Таблица 2.9

Длина присоединительных патрубков для фланцев цельного типа

Dу, мм	25	32	40	50	65	80	100	125	150
L, мм	90	100	100	100	110	110	120	130	130
Dу, мм	200	250	300	350	400	450	500	600
L, мм	130	140	160	160	190	190	190	190

Длина патрубков L₀ для плоских приварных фланцев может быть определена как сумма L (табл.2.9) и Н ( приложение 5) для соответствующих условных проходов, т.е.

L₀ = L + H.

52