Расчет толщины стенок аппарата

Корпус аппарата изготавливается из листов проката, поставляемых металлургической промышленностью. Стандартные значения толщин листов равны: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16,18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 45 мм и т. д. до 70 через 5 мм, а затем через 10 мм.

Стенки корпуса аппарата воспринимают внутреннее и наружное давление. При воздействии избыточного внутреннего давления определяющим для толщины стенки является условие прочности.

При воздействии наружного давления тонкостенные оболочки могут изменить первоначальную форму раньше, чем напряжения сжатия достигнут разрушительной величины, т. е. произойдет потеря устойчивости формы оболочки. В этом случае расчетным условием для определения толщины стенки является условие обеспечения устойчивости оболочки с требуемым коэффициентом запаса устойчивости n_у = 2,4.

Расчет цилиндрической обечайки Расчет цилиндрических обечаек проводится при воздействии внутреннего и внешнего давлений, а толщина стенки принимается максимальной из вычисленных значений.

а) При воздействии внутреннего давления Р_ав:

Sц1 = Рав * Da / (2ц * [ ] - Рав) + Cо + Cк = 0,86 * 1200 / (2*1,0 * 230 ;

— 0,86) + C_о + C_к = 2,25 мм + C_о + C_к

где S_цl — толщина стенки цилиндрической обечайки,.

D_a — внутренний диаметр обечайки, С₀ — прибавка на округление до стандартной толщины листа,.

C_к — прибавка на компенсацию коррозии, ц = 1,0 при автоматической сварке двухсторонним швом.

б) При воздействии внешнего давления Р_ан :

S_ц2 = К₂ * D_а * 10 ^-2 + C_о + C_к

где К₂ = (К₁, К₃) — определяется по номограмме.

К₁ = 0,865 * n_у * Р_ан /(2,4*10^-6 * Е) = 0,865 * 2,4 * 0,56 /(2,4*10^-6 *.

*2* 10⁵) = 2,422.

где Е = 2,0 * 10⁵ МПа — расчетная модуль упругости К₃ = l_р / D_а ,.

где l_р — расчетная длина цилиндрической обечайки равная:

l_р = Н_ц + h_отб + Дl,.

где Дl = 1/3 * Н_э — для эллиптического днища (крышки).

К₃ = (4000 + 25 + 100) / 1200 = 3,45.

По номограмме определяем К₂ = 1,05. Подставляя в формулу для S_ц2 имеем:

Sц2 = 1,05 * 1200 * 10−2 = 12,6 мм + Cо + Cк.

S_ц3 = 1,1 * Р_ав * D_a / (2ц _* [ ] - Р_ан) + C_о + C_к = 1,1 * 0,86 * 1200 /.

/ (2*1,0 * 230 — 0,56) + C_о + C_к = 2,47 мм + C_о + C_к

По результатам расчетов толщину стенки цилиндрической обечайки принимаем равной:

S_ц = max (S_ц1, S_ц2, S_ц3) = 12,6 мм + C_о + C_к .

Учитывая, что ранее рассчитанный коэффициент коррозии C_к = 3 мм и выбрав ближайшее значение стандартной толщины листа получаем:

S_ц = 12,6 + 0,4 + 3 = 16 мм, где C_о = 0,4мм — прибавка на округление до стандартной толщины прокатного листа.

Расчет эллиптического днища Расчет толщины стенки эллиптического днища проводится при воздействии внутреннего и внешнего давлений, а окончательно ее толщина принимается максимальной из вычисленных значений.

а) При воздействии внутреннего давления P_ав

S_э1 = Р_ав * R_мах / (2ц _* [ ] - 0,5*Р_ав) + C_о + C_к = 0,86 * 1200 /.

/ (2*1,0 * 230 — 0,43) + C_о + C_к = 2,25 мм + C_о + C_к

где S_э1 — толщина стенки эллиптического днища,.

R_max = D_a в вершине стандартного эллиптического днища.

б) При воздействии внешнего давления Р_ан

Кэ выбирается по номограмме. Для предварительных расчетов Кэ можно принять равным 0,9.

S_{э2предв.} = (0.9 * 1200 * (2.4*0.1 / 10^-6*2*10⁵)^0.5)/ 510= 2.32мм + C_о + C_к

где Р_ан = Р_атм. = 0,1МПа (для днища без рубашки).

По номограмме для отношений Н_Д / D_a = 300/1200 = 0,25 и D_a / S_Д = 1200/2,32 = 517.

определяем К_э = 0,98, тогда.

S_э2. = (0.98 * 1200 * (2.4*0.1 / 10^-6*2*10⁵)^0.5)/ 510= 2.53 мм + C_о + C_к

S_э3 = Р_ан * R_мах / 2ц _* [] + C_о + C_к = 0,1*1200/2*1,0*230+ C_о + C_к =.

= 0,26 мм+ C_о + C_к

По результатам расчетов толщину стенки эллиптического днища принимаем равной:

S_Д = max (S_э1, S_э2, S_э3) = 2,53 мм + C_о + C_к.

Учитывая, что ранее рассчитанный коэффициент коррозии C_к = 3 мм и выбрав ближайшее значение стандартной толщины листа получаем:

S_Д = 2,53 + 0,47 + 3 = 6 мм, где C_о = 0,47 мм — прибавка на округление до стандартной толщины прокатного листа.

Расчет эллиптической крышки Расчет толщины стенки эллиптической крышки выполняется только при действии внутреннего давления по формуле:

Sэ1 = Рав * Rмах / (2ц * [ ] - 0,5*Рав) + Cо + Cк = 0,86 * 1200 /.

/(2*8,0 * 230 — 0,43) + C_о + C_к = 2,81 мм + C_о + C_к

где Р_ав = 0,86МПа Учитывая, что ранее рассчитанный коэффициент коррозии C_к = 3 мм и выбрав ближайшее значение стандартной толщины листа получаем:

S_К = 2,81 + 0,19 + 3 = 6 мм, где C_о = 0,19 мм — прибавка на округление до стандартной толщины прокатного листа.