3.1 Розрахунок гладких циліндричних обичайок, навантажених внутрішнім надлишковим тиском

Одношарові циліндричні обичайки

Розрахункову товщину стінки одношарової обичайки S_р, мм,визначають за формулою:

(3.6)

де P – розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, МПа;

D – внутрішній діаметр обичайки, мм;

[σ] – допустима напружина для матеріалу обичайки при розрахунковій температурі, МПа;

φ_р – коефіцієнт міцності подовжніх зварних швів.

Виконавчу товщину стінки обичайки S , мм, визначають за формулою:

S ≥ S_р + C (3.7)

і округляють до найближчого більшого значення стандартної товщини листового прокату, яка вибирається з наступного ряду чисел: 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 мм.

Виконавчі товщини стінок обичайок та днищ повинні бути не менше D/1000 + 2,5 мм – для вуглецевих і низьколегованих сталей і 2,5 мм – для сталей аустенітного та аустенітно-феритного класів.

Для прийнятої виконавчої товщини стінки обичайки S допустимий надлишковий внутрішній тиск [Р], МПа, розраховують за формулою:

(3.8)

При цьому повинна виконуватися умова P ≤ [Р].

3.2 Розрахунок циліндричних обичайок з кільцями жорсткості, що працюють під внутрішнім надлишковим тиском

Розрахункова схема циліндричної обичайки, підкріпленої кільцями

жорсткості, представлена на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 – Циліндрична обичайка, підкріплена кільцями жорсткості

Необхідність установки кілець жорсткості в апараті, що працює під внутрішнім надлишковим тиском, визначають у такий спосіб. При за даних розрахунковому тиску P і товщини стінки обичайки S розраховують коефіцієнт К₄ за формулою:

(3.9)

Якщо K₄ ≤ 0, зміцнення кільцями жорсткості не потрібно.

Якщо коефіцієнт К₄ знаходиться в діапазоні 0 ≤ К₄ ≤ 2φ_т / φ_р – 1, відстань b, мм, між двома суміжними кільцями жорсткості необхідно визначати за формулою:

(3.10)

де ϕ_т – коефіцієнт міцності кільцевого зварного шва.

Необхідну площу поперечного перерізу кільця жорсткості А_к, мм², визначають за формулою:

(3.11)

де l₁ – відстань між двома суміжними кільцями жорсткості по осям, які проходять через центр ваги їхніх поперечних перерізів, мм;

[ϭ]_к – допустима напружина для матеріалу кільця жорсткості при розрахунковій температурі, МПа;

φ_к – коефіцієнт міцності зварних швів кільця жорсткості.

Якщо коефіцієнт

товщину стінки обичайки необхідно збільшити до величини, при якій

виконується умова

(3.12)

Допустимий внутрішній надлишковий тиск необхідно визначати за

умови

(3.13)

де [P]₁ – допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності всієї обичайки, МПа;

[Р]₂ – допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності обичайки між двома суміжними кільцями, МПа.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності всієї обичайки, розраховують за формулою:

(3.14)

Допустимий внутрішній надлишковий тиск, який визначається за умови міцності обичайки між двома суміжними кільцями жорсткості, розраховують за формулою:

(3.15)

де

(3.16)