Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 16 из 74)

Р_в  1,569 1,35 Р 

 149

Розрахунковий тиск в умовах випробувань більше розрахункового тиску в робочих умовах, помноженого на 1,35₂₀

, тому розрахунок на міцність необхідно проводити не тільки для робочих умов, але і для умов випробувань.

Допустиму напружину в умовах випробувань визначаємо за формулою (3.9). Згідно з таблицею Б.6 додатку Б визначаємо границю текучості для сталі марки Ст3сп5 при температурі випробувань ^t_в  20 °С

R_e²⁰  250 МПа. Коефіцієнт запасу міцності при гідравлічних випробуваннях визначаємо згідно з таблицею 3.1, ⁿ_т 1,1. в R^e20 

250 _ 227 МПа. n_т 1,1

Розрахункову товщину стінки обичайки визначаємо за формулою

(3.13):

– для робочих умов

S_{p } P  D _ 1,0 1200 _ 4,49 _мм; 2 p  P 21490,9 1,0

– для умов випробувань

Sp  Pв D  1,5691200  4,63 мм.

2 _в p  P_в 22270,9 1,569

З урахуванням добавки для компенсації корозії та ерозії товщина стінки обичайки по більшому з отриманих значень розрахункової товщини стінки обичайки складає

S  S_p  C₁  4,63 1,0  5,63мм.

Добавку для компенсації мінусового допуску для товщини сталевого листа 8 мм згідно з таблицею 3.4 приймаємо рівною С2  0,8 мм.

Сума добавок до розрахункової товщини стінки обичайки дорівнює

С  С1 С2  10,8  1,8 мм.

Виконавчу товщину стінки визначаємо за формулою (3.14) по більшому із значень розрахункової товщини стінки в робочих умовах та в умовах випробувань

S  S_p C  4,63 1,8  6,43 мм.

Приймаємо виконавчу товщину стінки обичайки рівною

S  8 мм.

Допустимий тиск для прийнятого значення виконавчої товщини стінки обичайки розраховуємо за формулою (3.15):

– для робочих умов

2

p S C 21490,98 1,8 1,37МПа;

P  

D S C 12008 1,8

– для умов випробувань

2 в p S C 22270,98 1,8

Pв  DS C  12008 1,8  2,1МПа.

Умови міцності:

– для робочих умов

Р 1,0 Р1,37 МПа;

– для умов випробувань

Р_в 1,569 Р_в 2,1МПа

виконуються.

Умова застосування розрахункових формул

S C 8 1,8

  0,005 0,1 D 1200

виконується.

Для колони, установленої на відкритому майданчику зі співвідношенням Н_к

D  30000/ 1200 25  10, необхідно враховувати вітрове навантаження.

Маса колони при виконавчій товщині стінки обичайки, яка дорівнює S  8 мм, складає:

– в робочих умовах 14675 кг; – в умовах випробувань 43420 кг.

У результаті розрахунку колони на вітрове навантаження (у даному прикладі не приводиться) визначені згинальні моменти в перерізі Z-Z, які складають:

– в робочих умовах 7,38·10⁸ Н·мм;

– в умовах випробувань 7,50·10⁸ Н·мм.

Обичайка вертикального колонного апарата крім внутрішнього надлишкового тиску навантажена осьовим стискальним зусиллям від власної ваги і згинальним моментом від дії вітрового навантаження.

Перевірку стійкості обичайки, яка працює під спільною дією кількох видів навантажень, проводимо за формулою (3.24), у якій приймаємо Р=0, тому що діє тільки внутрішній надлишковий тиск, і поперечне зусилля Q=0. Значення осьового стискального зусилля F в перерізі Z-Z приймаємо рівним вазі колони в робочих умовах, тобто

F  mg 146759,81144000Н,

де m – маса апарата в робочих умовах, кг; g – прискорення вільного падіння, м/с².

Проводимо перевірку стійкості корпуса колонного апарата для робочих умов і умов випробувань.

Визначаємо допустимі осьове стискальне зусилля та згинальний момент для робочих умов і умов випробувань.

Модуль подовжньої пружності для сталі марки Ст3сп5 в робочих умовах (при температурі t  100 °С) згідно з таблицею 3.8 складає Е  1,9110⁵МПа.

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови місцевої стійкості у границях пружності визначаємо за формулою (3.28)

FE1  31010n6y D2  E 100DS C2,5 

31010^6 1200² 1,9110⁵ _1008 1,8_^2,5 6,8210⁶ Н.

 2,4  _ 1200 _ 

Наведену розрахункову довжину корпуса колонного апарата приймаємо згідно з таблицею 3.9

l_пр  2,0 l  2,0 H_к  230000 6 10⁴ мм.

Гнучкість обичайки визначаємо за формулою (3.30)

2,83l_np 2,836 10⁴

   140,8.

D  S C 1200 8 1,8

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови місцевої стійкості в границях пружності визначаємо за формулою (3.29)

_F_{E2 } D  S C^_nS_y C E ² _

3,141200 8 1,88 1,81,9110⁵3,14 140,8^{2 5} .

 9,3110 Н

2,4

Допустиме осьове стискальне зусилля за умови стійкості у границях пружності при l

D 10 визначаємо за формулою (3.27)

F_E  min F_E1; F_E2 min6,8210⁶ ; 9,3110⁵ 9,3110⁵H. Допустиме осьове стискальне зусилля за умови міцності визначаємо за формулою (3.26)

F_П D  S CS C

 3,141200 8 1,88 1,8149 3,510⁶ Н.

Допустиме осьове стискальне зусилля для робочих умов визначаємо за формулою (3.25)

F FП  3,5106  9,0105 Н.

FП 2 1 3,510⁶5 ²

1 FЕ   9,3110 



Допустимий згинальний момент за умови міцності для робочих умов розраховуємо за формулою (3.32)

М_П 0,25 DF_П 0,2512003,510⁶ 1,0510⁹ Н мм. Допустимий згинальний момент за умови стійкості для робочих умов розраховуємо за формулою (3.33)

М_Е 0,285DF_Е1  0,28512006,8210⁶  2,3310⁹ Н  мм. Допустимий згинальний момент для робочих умов визначаємо за формулою (3.31)

М M^П _ 1,05^10⁹  9,5710⁸ _Н  мм.