Толщина стенки днища, нагруженного внутренним расчетным избыточным давлением

3.1. Толщина стенки днища, нагруженного внутренним расчетным избыточным давлением

 мм

R – радиус кривизны в вершине днища,

для эллиптического днища R = D = 1800 мм

j = 1 – принимаем днище не сварное, а цельное, штампованное.

3.2. Толщина стенки днища, нагруженного наружным давлением

, где

К_э – коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища. Предварительно принимаем К_э = 0,9.

а)  мм

б)  мм

Из двух значений 10,99мм и 3,86мм принимаем большее – S_1R = 10,99 мм

Из полученных значений толщины 5,8мм и 10,99мм принимаем

S_1R = 10,99мм

3.3. Прибавка для днища

 мм

С_э принимаем С_э = 0

С₂ – минусовый радиус на толщину

С₂ = 0,8 мм

С₃ = 0,3 мм (п.2.4.5)

 мм

3.4. С учетом прибавок

 мм

Исполнительная толщина стенки, принятая по стандарту S= 16 мм.

3.5. Для эллиптических днищ, если длина цилиндрической отбортованной части  больше параметра , т.е. , то толщина стенки днища S₁ должна быть не меньше толщины стенки обечайки, т.е. . Определяем параметр = 124,24>50 мм,

Определяем h = 50 мм при толщине S = 16 мм и диаметре Д = 1800 мм по таблице 16.5 (стр.449).

Принимаем S₁ < S

S₁ = 16 мм

3.6. Проверочные расчеты для днища корпуса.

3.6.1. Допускаемое наружное давление на днище

Допускаемое наружное давление из условия прочности

 Н/мм²

Допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости

Уточняем коэффициент радиуса кривизны К_э

п.3.3.1

 Н/мм²

 Н/мм²

. условие прочности выполняется

Принимаем к расчету толщину стенки днища S_1R = 16 мм.

3.6.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление

н/мм²

 – условие прочности выполняется

Масса эллиптического днища при Д = 1800 мм, S₁ = 16 мм – m_g = 486 кг (табл.16.1, стр.441)

4. РАСЧЕТ РУБАШКИ

Рубашка гладкая приварная (неотъемная). Для рубашки выбрана (см. п.3.1, 3.2) качественная углеродистая конструкционная сталь 20К.

 Мпа (п.3.1)

 Н/мм² (п.3.2)

4.1. Выбираем диаметр рубашки (табл.4) При диаметре аппарата 1800 мм находим Д_{рубашки} = 1900 мм;

а – зазор между днищем корпуса и рубашкой:

а = 30 мм

4.2. Высота рубашки с учетом днища

 = 1680 мм (п.3.3.1)

= 150 мм (п.3.4.3.1)

 м

4.3. Расчет обечайки рубашки.

4.3.1. Рубашка нагружена внутренним давлением, которое равно наружному давлению для корпуса аппарата:

 МПа

4.3.2. Расчетное давление в рубашке

, где

Р_Г – гидростатическое давление в нижней части рубашки.

Нагрев аппарата производится горячей водой и паром

МПа, где

= 1000 кг/м³ – плотность воды,

h_p – высота рубашки (см. п.3.6.2)

Оцениваем величину гидростатического давления

Если , то Р_Г не учитывается. У нас Р% = 1.53%, поэтому

.

4.3.3. Толщина стенки обечайки рубашки от внутреннего расчетного давления

 мм.

 Н/мм²

 – коэффициент сварного шва.

4.3.4. Осевая растягивающая сила для рубашки

 Н

4.3.5. Толщина стенки обечайки рубашки от осевой растягивающей силы

 мм

Из значений принимаем большее – 7.2 мм.

4.3.6. Прибавка к толщине стенки рубашки (см. п.3.4.5)

, где

 мм

П_руб = 0,1 мм/год (Принимаем по табл. 1 при 20⁰С).

С₂ = 0,8 мм для толщины 8 мм. и более

С₃ = 0,3 мм.

С_руб = 1.5+ 0,8 + 0,3 = 2.6 мм

4.3.7. Толщина стенки обечайки рубашки с учетом прибавок

 мм

4.3.8. Исполнительная толщина стенки обечайки корпуса, принятая по стандарту (табл. 3)

S_руб = 10 мм

4.4. Проверочные расчеты для обечайки корпуса

4.4.1. Допускаемое давление в рубашке

 МПа

, т.е.  – условие прочности выполняется

4.4.2. Допускаемая осевая растягивающая сила

[F_p]_руб > F_руб – условие прочности соблюдается.

4.5. Расчет днища рубашки. Поскольку корпус аппарата имеет эллиптическое днище, то и для рубашки тоже принимаем эллиптическое днище с диаметром Д_руб = 1900 мм.

4.5.1. Толщина стенки днища рубашки при нагружении внутренним давлением

 мм

R – радиус кривизны в вершине днища,

для эллиптических днищ R = Д_руб = 1900 мм

j = 1 – коэффициент сварного шва; принимаем днище не сваренное из отдельных частей, а изготовленное из цельной заготовки.

4.5.2. Толщина стенки днища рубашки с учетом прибавок

 мм

4.5.3. Исполнительную толщину днища рубашки принимаем согласно с табл.16.1 равной 10 мм.

При диаметре Д = 1900 мм и S_1руб = 10 мм находим по таблице 16.2 (стр.443) длину отбортованной части  мм.

4.5.4. Допускаемое внутреннее давление на днище рубашки

 МПа

МПа

 – условие прочности соблюдается.

5. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ УКРЕПЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ

5.1. На крышке аппарата предусматриваем люк и штуцеры: давильной трубы, два штуцера для технологических линий, для гильзы термометра, уровнемера, КИП.

Для люка и патрубков штуцеров принимается сталь 08Х18Н10Т, как и для всего корпуса аппарата.

Определяем (табл.5) размеры патрубков штуцеров и люка.

Диаметр аппарата Д = 1800 мм > 1600 мм, поэтому принимаем смотровой

люк d_y = 400 мм :

толщина стенки S = 10 мм,

наружный диаметр люка d_н = 420 мм,

внутренний диаметр d_в = 400 мм.

Выбираем (табл.7) размеры труб (ВМСт3сп) для патрубков штуцеров:

- патрубок технологического штуцера

d_y = 100 мм, d_н = 108 мм, S = 7 мм, d_в = 94 мм

- патрубка штуцера гильзы термометра

d_y = 50 мм, d_н = 56 мм, S = 3 мм, d_в = 50 мм

Примечание:

1. На рубашке предусмотрены штуцера ввода и вывода теплоносителя из стали 20К (как и материал рубашки)

d_y = 50 мм, d_н = 56 мм, S = 3 мм, d_в = 50 мм

2. В нижней части днища предусмотрен сливной штуцер из стали 10Х17Н13М2Т

d_y = 100 мм, d_н = 108 мм, S = 7 мм, d_в = 94 мм

Если давильная труба в конструкции аппарата не предусмотрена, то сливной штуцер обязателен, а при наличии давильной трубы этот штуцер можно и не предусматривать. В соответствии с вышеуказанным положением и малой величиной расстояния между мешалкой и стенкой корпуса (50 мм) давильную трубу в аппарате проектом не предусматриваем. Проектом предусмотрено устройство сливного штуцера.

5.2. Проверяем необходимость применения специальных мер по укреплению отверстий

5.2.1. В краевой зоне эллиптической крышки (днища) отверстия для люка и штуцеров следует расположить так, чтобы кромка отверстия находилась на расстоянии не менее 0,1Д от внутренней стенки крышки.

Расстояние от оси отверстия до оси крышки:

а) для отверстия под люк

 мм

Принимаем х_л = 500мм

б) для отверстий штуцеров (в расчете используем штуцер давильной трубы, как имеющей наибольший диаметр)

Принимаем х_л = 600мм

Примечание. При близких значениях х_ш и х_л можно принять х_ш = х_л, равное меньшему из них.