1) Цилиндрические обечайки.

Исполнительную толщину стенки s определяют по формулам:

;

где: — расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки;

D — внутренний диаметр обечайки;

с₀ — прибавка на округление размера до стандартного значения.

Допускаемое давление: в рабочем состоянии

при испытаниях

Формулы применимы для сталей, алюминиевых и медных сплавов при

для титановых сплавов — при

2) Конические обечайки с углом при вершине 2а <: 120°.

Исполнительную толщину стенки s_к вычисляют по формулам:

;

;

где s_к.р. — расчетная толщина стенки конической обечайки.

Допускаемое давление: в рабочем состоянии:

,

при испытаниях

Формулы применимы для сталей, алюминиевых и медных сплавов при

для титановых сплавов — при

3) Сферические оболочки.

Исполнительную толщину стенки s_c рассчитывают по формулам:

где: s_c.р — расчетная толщина стенки сферической оболочки;

D_c - внутренний диаметр сферической оболочки.

Допускаемое давление: в рабочем состоянии

при испытаниях

Формулы применимы для сталей, алюминиевых и медных сплавов при

Пример расчета

1. Определить допускаемое внутреннее давление для цилиндрической обечайки кожуха вертикального кожухотрубчатого теплообменника с u-образными трубами.

Исходные данные.

Высота обечайки Н_ц = 9500 мм, внутренний диаметр D = 800 мм, толщина стенки s = 8 мм. В межтрубном пространстве находится дитолилметан плотностью ρ_с = 1200 кг/м³ с температурой t_c = 250 С при давлении р = 1,6 МПа. Материал кожуха - листовой прокат из стали 16ГС Прибавка к расчетной толщине стенки с = 1,5 мм. Швы - сварные с двусторонним сплошным проваром выполнены вручную

Решение.

1) Расчетная температура стенки t = tc = 250 °С.

2) Допускаемое напряжение

- в рабочем состоянии

[σ] = η · σ* = 1 · 145 = 145 МПа,

где σ* = 145 МПа - для стали 16ГС при температуре + 250 °С

η = 1, так как аппарат изготавливается из листового проката;

- при гидравлических испытаниях

[σ]_и = 254,5 МПа,

где σ_τ20 = 280 МПа - предел текучести для стали 16ГС при +20 °С.

3) Расчетное значение внутреннего избыточного давления

р_р = р + р_г,

р_г = gρ_сH_ц = 9,81 · 1200 · 9,5 = 0,11 МПа, что больше 0,5 % р = 0,05 · 1,6 = 0,08 МПа

р_р = р + р_г, = 1,6 + 0,11 = 1,71 МПа

Кожухотрубчатый вертикальный теплообменник с U-образными трубами 1 - распределительная камера; 2 - кожух; 3 - опора; 4 - U-образные трубы

Пробное давление при гидравлическом испытании: р_р > 0,5 МПа и Н_ц > 8 м (см. табл. 1.1)

ри = max {	МПа	} = 2,5 МПа
	МПа

г де [σ]₂₀ = σ₂₀* = 170 МПа — напряжение стали 16ГС при температуре +20 °С. (η=1)

4) Коэффициент прочности сварных соединений обечайки для заданного типа φ = 0,93, (см. табл. 1.7).

5) Допускаемое внутреннее давление

- в рабочем состоянии

[р] = = =2,1 МПа

- при гидравлических испытаниях

[р]_и = = =3.81 МПа

6) Проверка условия применимости

мм

0,005 < 0,1, условие применимости формул выполняется.

Таким образом, р_р < [р] (1,71 МПа < 2,1 МПа ) и р_и <[р]_и (2,5 МПа < 3,81). – тем самым обеспечивается прочность обечайки теплообменника как в рабочем состоянии, так и при гидравлических испытаниях.

Задание

Определить допускаемое внутреннее давление для цилиндрической обечайки кожуха вертикального кожухотрубчатого теплообменника с U-образными трубами по данным табл. 1.

Таблица 1 – Параметры вертикального кожухотрубчатого теплообменника

Вариант	Размеры корпуса		Рабочее давление р, МПа		Температура в межтрубном пространстве tс. 0C		Плотность среды ρс, кг/м3		Марка стали		Скорость коррозии, П, мм/год		Срок эксплуатации τв, лет
	Внутренний диаметр, D, мм	Длина цилиндрической части, l,мм
1	500	3		6,4		5		1000		ВСт3сп		0,05		10
2	500	6		4,0		30		900		ВСт3спс		0,04		15
3	600	6		2,5		200		1200		16ГС		0,03		10
4	600	9		1,6		320		1160		16ГС		0,06		12
5	800	6		2,0		-5		1300		16ГС+12Х18Н10Т		0,02		15
6	800	9		3,0		120		1400		16ГС+12Х18Н10Т		0,03		10
7	1000	6		4,2		20		800		ВСт3сп5		0,07		15
8	1000	9		1,6		-10		1270		16ГС		0,04		12
9	1200	6		2,5		10		1000		16ГС+12Х18Н10Т		0,01		18
10	1200	9		6,4		60		1250		16ГС+12Х18Н10Т		0,02		10
11	1400	6		3,0		100		1100		ВСт3сп5		0,07		12
12	1400	9		2,0		80		950		ВСт3сп5		0,08		15
13	500	3		6,4		5		1000		ВСт3сп		0,05		10
14	500	6		4,0		30		900		ВСт3спс		0,04		15
15	600	6		2,5		200		1200		16ГС		0,03		10
16	600	9		1,6		320		1160		16ГС		0,06		12
17	800	6		2,0		-5		1300		16ГС+12Х18Н10Т		0,02		15
18	800	9		3,0		120		1400		16ГС+12Х18Н10Т		0,03		10
19	1000	6		4,2		20		800		ВСт3сп5		0,07		15
20	1000	9		1,6		-10		1270		16ГС		0,04		12
21	1200	6		2,5		10		1000		16ГС+12Х18Н10Т		0,01		18
22	1200	9		6,4		60		1250		16ГС+12Х18Н10Т		0,02		10
23	1400	6		3,0		100		1100		ВСт3сп5		0,07		12
24	1400	9		2,0		80		950		ВСт3сп5		0,08		15

Требования к оформлению:

1. Оформлять по плану:

   1. Титульный лист (с указанием дисциплины, темы, варианта)

   2. Цель работы

   3. Теория

   4. Задание практической работы

   5. Рисунок аппарата, описание, для чего предназначен.

   6. Подробный расчет со ссылками на все справочные данные

   7. Вывод к задаче

2. Использовать листы формата А4 с рамкой шрифт GOST type A

3. Разрешается оформление «от руки» на листах с рамкой.