2.4 Расчет сопряжений рубашки с корпусом

Рубашечную поверхность теплообмена выполняют в виде U-образной рубашки (см. рис. 5), либо в виде цилиндрической рубашкой (см. рис. 6). При этом сопряжение (соединение) рубашки и корпуса осуществляется при помощи кольца.

Расчетное давление для рубашки равно p₂ и расчетное давление для сосуда p₁, если p₁ > 0.

При p₁ < 0 за расчетное давление для сосуда принимают |p₁|, а для рубашки p₂ + |p₁|.

При p₁ > 0 расчетное давление в зоне рубашки равно p₂ или p₂ - p₁, если выполняются условия ГОСТ 14249-89.

а б

Рисунок 5 – Сосуды с U-образной рубашкой

а – с сопряжением при помощи конуса; б - с сопряжением при помощи кольца

а б

Рисунок 6 – Сосуды с цилиндрической рубашкой

2.4.1 Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощи кольца

а б в г

Рисунок 7 - Сопряжение рубашки с корпусом при помощи кольца

1. Определяем расстояние от середины стенки рубашки до наружной стороны стенки сосуда, мм

(22)

2. Определяем высоту кольца

	(23)
	(24)

где р₂ – давление пара в рубашке, МПа (кгс/см²)

[σ]₂ - допускаемое напряжение для материала стенки рубашки при расчетной температуре, МПа (кгс/см²);

3. Определяем размер сварного шва между сосудом и кольцом при сопряжениях по рис. 7 а, б, г определяют по формуле

(25)

где [σ]₀ - допускаемое напряжение для кольца сопряжения при расчетной температуре, МПа (кгс/см²);

[σ]₁ - допускаемое напряжение для сосуда при расчетной температуре, МПа (кгс/см²).

Для колец при сопряжении по рис. 6 в.

а = h0.

(26)

4. Определяем расчетные коэффициенты прочности сварного шва

для колец по рис. 7 а, б, г ;

(27)

для колец по рис. 7 в ;

для колец по рис. 7 б, в ;

(28)

для колец по рис. 7 г ;

φ_Т1 - коэффициент прочности сварного шва в кольце сопряжения (табл.1)

φ_Т2 - коэффициент прочности сварного радиального шва в кольце сопряжения (табл.1).

5. Определяем параметры кольца

относительный размер кольца

относительное давление

геометрический параметр кольца

φ_P0 - коэффициент прочности сварного радиального шва в кольце сопряжения (табл. 1);

b₀ - ширина кольца (рис. 7), мм .

6. Определяем относительный момент нагружения

(29)

где А – коэффициент осевого усилия по формуле:

(30)

где d₁ – диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда (рис.8)

а б

Рисунок 8 – Сопряжение рубашки с днищем

Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда должен удовлетворять условию

(31)

6. Определяем относительный реактивный момент в стенке сосуда

(32)

если p₂>p₁>0, то в формулу подставляют p₁ = 0;

7. Определяем относительный реактивный момент в стенке рубашки

(33)

8. Определяем относительный реактивный момент в месте сопряжения кольца со стенкой сосуда

(34)

9. Определяем допускаемое избыточное давление в рубашке определяем по формуле

(35)

10. Уточняем значение высоты кольца

	(36)
	(37)

При наличии в формуле (34) отрицательного значения под знаком радикала соответствующий член при определении максимума не учитывают. Если в обоих членах значения под знаком радикала отрицательные, то толщину кольца определяют по формуле

(38)