Расчет цилиндрических горизонтальных сосудов.

В горизонтальном сосуде, кроме кольцевого напряжения , действует осевое напряжение. Его величина

,

где - осевое напряжение от нагрузки на днище,

;

- напряжение изгиба от веса сосуда в рабочем состоянии.

Величина зависит от расположения опор. Обычно такие сосуды располагают на двух или трех опорах, одна из которых закреплена (рис. 7.19.).

Рис. 7.19.

Осевая нагрузка за счет температурного изменения длины при разнице рабочей и монтажной температур

где R_n – реакция подвижных опор, n- число опор, f- коэффициент трения на опоре, f0,20 при опорах скольжения.

При положительной величине усилие отрицательно, при отрицательной – положительно. Напряжение от второго усилия в месте заделки

следует добавить к . При этим напряжением можно пренебречь.

Вес сосуда с жидкостью и напряжения изгиба определяют следующим образом:

1. определяют собственный вес сосуда:

,

где - плотность стальной стенки сосуда, - длина сосуда по габаритам (с учетом днищ);

2. определяют вес воды в сосуде при его гидроиспытании:

,

где - плотность воды, которой производят гидроиспытания;

3. определяют напряжения изгиба на опорах и максимальное – в середине – по моментам изгиба:

, ,

где ; .

Наиболее выгодно расположение опор, при котором

.

Это будет при .

.

Полученное осевое напряжение сравнивают с кольцевыми эквивалентными напряжениями на внутренней стенке толстостенного сосуда и эквивалентными напряжениями в тонкостенном сосуде без величины , и берут за большее из них. За меньшее напряжение берут (с минусом). В общем случае , где n=1,5 – запас прочности по пределу текучести.

Учет ослабления сосудов вырезами.

Вырезы в сосудах выполняют для установки люков, лазов и присоединения трубопроводов. При вырезах меридиональное (в плоскости, проходящей через ось сосудов) сечение ослабляется, и поэтому вырезы укрепляют. Укрепление отверстий обязательно, если условный диаметр ввариваемого патрубка превышает 50 мм или величину

,

где S- толщина стенки аппарата, в котором выполнен вырез;

D_p – расчетный диаметр.

За расчетный диаметр принимают:

- для отверстия в цилиндрической части – D_p=D_в;

- в сферическом днище - ;

- в эллиптическом днище - (текущий радиус эллипса);

- в конической части сосуда (D- диаметр конической части, на котором расположено отверстие).

Укрепляющее кольцо ставят снаружи и снабжают сигнальным отверстием с резьбой М10, располагаемым в нижней части кольца. Отверстие служит для проверки герметичности сварного шва патрубка.

Условие укрепления шва.

Расчетная площадь поперечного сечения металла стенки F_o,удаленного вырезом, должна компенсироваться за счет площади сечения, избыточного над расчетным, металла стенки корпуса F (за счет превышения стандартной толщины против расчетной), площади сечения патрубка F₁ и площади поперечного сечения металла, укрепляющего кольца F₂, то есть

.

Протяженность зоны укрепляющего металла определяется величиной L.

Располагать вырезы на продольных швах не рекомендуется. Величины, входящие в выражение, определяют по следующим формулам:

,

,

,

,

В формулах приняты следующие обозначения:

S, S₁ и S_p, S_1p – действительная и расчетная толщина стен стенки корпуса сосуда и патрубка; S₂ и L – толщина сечения и ширина укрепляющего кольца.

При отсутствии укрепляющего кольца для определения значения F подставляют значение .

Рекомендуемые размеры укрепляющего кольца и необходимые расчетные формулы приведены в [29].

В случае выполнения выреза в сосуде без его укрепления расчетное давление в сосуде должно быть снижено.