Запасы прочности и допускаемые напряжения.

Так как кольцевое напряжение значительно превышает радиальное , то для расчета сосудов принимают первую теорию прочности, компенсируя погрешность расчетных формул коэффициентом запаса n=1,2. Поэтому напряжение при испытании сосуда должно быть

,

где - напряжение предела текучести материала сосуда. С другой стороны, давление испытания превышает рабочее допускаемое [σ] в 1,25 раза, то есть

.

Откуда следует:

.

Для углеродистых сталей

,

где - предел прочности.

Произведя, преобразования получим

.

Для применяемых сталей рекомендуют брать меньше из получаемых по формулам [σ].

Расчетные формулы для определения толщины стенки сосуда.

Сосуды относят к тонкостенным при ( ), - соответственно наружный и внутренний диаметры сосуда. Для такого сосуда толщина стенки

,

где S’- расчетная толщина стенки; - внутреннее давление в сосуде; С - поправка на коррозию.

где с - уменьшение толщины стенки от коррозии за год, t – сок службы сосуда до замены, φ – коэффициент для учета прочности сварного шва (если его нет, то φ=1,0), φ=(0,8+1,0) в зависимости от типа шва и способа сварки сосуда.

Для толстостенных сосудов

,

причем рекомендуется брать большую из подсчитанных величин.

Определение толщины стенки днищ и крышек сосудов.

Полушаровые днища обычно применяют в аппаратах большого диаметра ( >4000мм). Днища составляют сваркой отдельных, заранее отштампованных частей – лепестков, имеющих одинаковую кривизну (рис. 7.18,б.). Расчетная толщина стенки днища

.

Эллиптические днища. Меридиональная кривая днища выполняется по полуэллипсу (рис. 7.18,а.). Толщина стенки днища при наличии сварного шва

.

Для стандартных днищ , и h=(50100)мм.

Днище для сосуда с мм может быть выполнено цельным и тогда в формуле (10) φ=1,0.

Конические днища (рис. 7.18,в.) обеспечивают полное удаление вязкой или сыпучей среды из аппарата. Конические переходы используются при изменении диаметра сосуда. При выполнении днищ с отбортовкой радиусом толщину днища S можно уменьшить. В опасном сечении (переход от цилиндрической части к конусной)

,

где - внутреннее давление в опасном сечении с учетом гидростатического давления жидкости в сосуде.

Рис. 7.18.

Плоские круглые крышки применяют для закрытия люков в сосудах. Толщина стенки крышки определяется по формуле

,

где к- коэффициент для учета формы крышки и способа ее закрепления; D- расчетный диаметр крышки.

Проверочный расчет сосудов под давлением.

Проверочный расчет сосудов ставит своей целью определить напряжения в сосуде и сравнить их с допускаемыми напряжениями. При действии напряжений во взаимно-перпендикулярных плоскостях эквивалентное напряжение обычно находят по 3-ей теории прочности. Так как сосуд изготавливают равнопрочным, то проверяют напряжение в стенке цилиндрической части. На внутренней стенке толстостенного сосуда эквивалентное напряжение:

так как .

Поправку С используют после t лет эксплуатации.

При минусовых температурах внутри сосуда ( - температура снаружи сосуда) температурный перепад увеличивает кольцевое напряжение на внутренней стенки сосуда [29] на величину

В этом случае

Эквивалентное напряжение в тонкостенном сосуде

,