Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 20 из 74)

Розрахунковий ефективний момент інерції кільця жорсткості визначають за формулою

^{0,1P  D3 l} n

I p  ¹ _ ^y _ K₅ , (3.49)

E 2,4

де ^K5 – безрозмірний коефіцієнт, який визнача ють за графіком, наведеному на рисунку 3.10.

Для визначення коефіцієнта ^K₅ необхідно розрахувати відношення ^K₁ ^K₂ і l D . Коефіцієнт ^K₁ визначають за формулою (3.17), а коефіцієнт ^K₂ – за формулою

K₂  100S C

D . (3.50)

Розрахункове значення довжини гладкої обичайки l  b.

Рисунок 3.10 – Графік для визначення коефіцієнта ^K₅

Допустимий зовнішній тиск визначають за умови

P minP₁; P₂, (3.51)

де P₁– допустимий зовнішній тиск, який визначають за умови стійкості всієї обичайки з кільцями жорсткості, МПа;

P₂ – допустимий зовнішній тиск, який визначають за умови стійкості обичайки між двома суміжними кільцями жорсткості, МПа.

Таблиця 3.10 – Рекомендований профіль кілець жорсткості та максимальна відстань між ними для апаратів, що працюють під вакуумом

В міліметрах

Висота апарата	Відстань/ профіль кілець	Внутрішній діаметр апарата
		1000	1200	1400	1600	1800	2000	2200	2400	2600	2800	3000	3200	3400	3600
10000	lmax	2800		1600		2500
	t h	8  40		10  60
15000	lmax	1900		1500		2500		3500		4800		6000
	t h	8  50		10  60		12  70		14  80		16  90		18  100
20000	lmax	1200		2000		3000		4400		5000		6000
	t h	12  70		14  80		18  100			18  110		20  110	20  120
30000	lmax	1400	2400	3500			4600		5400
	t h	18  110	20  110		20  120		20  130		20  140
40000	lmax	2600		3800		4900
	t h	20  140		25  150		28 160

Допустимий зовнішній тиск, який визначається за умови стійкості всієї обичайки, необхідно розраховувати за формулою

P^1П , (3.52)

P_{1 }

1  Р1П 2  Р1_Е _

де P_1П – допустимий зовнішній тиск за умови міцності всієї обичай-

ки з кільцями жорсткості, МПа, при _к _р = 1,0;

Р_1Е – допустимий зовнішній тиск за умови стійкості всієї обичайки в границях пружності, МПа.

Допустимий зовнішній тиск, який визначається за умови міцності всієї обичайки, необхідно розраховувати при значеннях коефіцієнтів ^_к ^_р = 1,0 за формулою

^P^{1П } D  S CA^l^1к _к _к , (3.53) 2P S C 2

де ^_к – допустима напружина матеріалу кільця жорсткості при розрахунковій температурі, МПа;

^_к – коефіцієнт міцності зварних швів кільця жорсткості.

Допустимий зовнішній тиск за умови стійкості всієї обичайки в границях пружності

P1Е  20k,8n10y B62ELD 100 k DS C2,5 , (3.54)

де k – коефіцієнт жорсткості обичайки, підкріпленої кільцями жорстко-

сті;

^B₂ – безрозмірний коефіцієнт; L – розрахункова довжина циліндричної обичайки, підкріпленої кільцями жорсткості, мм.

Коефіцієнт k визначають за формулою

k

 10,9^{ I} . (3.55) l₁ S C³

Коефіцієнт В2 визначають за формулою

B₂  min^_1,0; 9,45 ^D  ^D _^ . (3.56) _ L 100 k S C_

Розрахункову довжина циліндричної обичайки, підкріпленої кільцями жорсткості, визначають як суму довжин циліндричної обичайки ^l_ц та прилеглих елементів ^l₃ .

Допустимий зовнішній тиск P₂ визначають за формулою (3.20) при розрахунковій довжині обичайки, яка розраховується за формулою

l  maxb; l₂ 0,5 t, (3.57)

де ^b – відстань між двома суміжними кільцями жорсткості, мм; ^l2 – розрахункова відстань між ефективним елементом жорсткості і віссю, що проходить через центр ваги суміжного з ним кільця жорсткості, мм;

t – ширина поперечного перерізу кільця жорсткості в місці його приварки до обичайки, мм.

Ефективними елементами жорсткості є приварені до обичайки днища, перегородки, фланці тощо.

Розрахункову відстань ^l₂ визначають у такий спосіб:

– для фланців, плоских днищ і жорстких перегородок l2  l4 ;

– для відбортованих днищ

l2  ^l4 ^h1 ^l3 ;

– для невідбортованих днищ

l2  ^l4 ^l3 ,

де ^l₄ – відстань між елементом жорсткості та віссю, що проходить через центр ваги суміжного з ним кільця жорсткості, мм; ^h₁ – довжина циліндричної частини відбортованого днища, мм.

Приклад 3.10

Визначити розміри кілець жорсткості, які підкріплюють циліндричну обичайку корпуса вертикального апарата з еліптичними днищами, і відстань між ними (рисунок 3.11). Залишковий тиск в апараті

P_зал  0,01МПа . Внутрішній діаметр апарата D=1200 мм, розрахункова температура стінки апарата t=100 °С. Висота апарата

Н_к  15000 мм, довжина циліндричної обичайки ^l_ц  12390 мм, товщина стінки обичайки S  8 мм, висота відбортовки еліптичного днища h₁  25мм, виліти штуцерів ^h_ш  200мм. Матеріал корпуса – сталь

марки Ст3сп5. Добавку для компенсації корозії та ерозії прийняти рівною С1  2мм, коефіцієнт міцності зварних з’єднань – _р  0,9 .

Рисунок 3.11 – Розрахункова схема колонного апарата з кільцями жорсткості

Розрахунковий зовнішній тиск в апараті визначаємо як різницю між атмосферним та залишковим тиском

Р  P_ат  P_зал  0,10,01 0,09 МПа.