Расчет на прочность и устойчивость корпуса аппарата от расчетного давления

3 Расчет на прочность и устойчивость корпуса аппарата от расчетного давления

3.1 Расчет обечайки нагруженной внутренним избыточным давлением

Цель расчета: расчет на прочность, определение толщины стенки аппарата удовлетворяющая условиям прочности.

Расчетная схема аппарата приведена на рисунке 1.

Исходные данные для расчета:

-     расчетное давление P_R = 11МПа;

-     диаметр колонны D=1200 мм;

-     допускаемое напряжение при T=250 °С, [s]=145 МПа;

-     коэффициент прочности сварного шва j=1;

-     общая прибавка к толщине металла С=2 мм.

Рисунок 1 – Расчетная схема аппарата

Толщина стенки аппарата определяется по формулам

(4)

, (5)

где s - исполнительная толщина стенки, мм; D- внутренний диаметр аппарата, мм.

 м.

s ³ 47,31 + 2 = 49,31 мм.

Принимается исполнительная толщина стенки сосуда s=50 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление для оболочки, МПа

, (6)

 МПа.

Условия применения расчетных формул

, (7)

тогда

0,04000 < 0,1.

Условие по формуле (7) выполняется.

3.2 Расчет днищ

Цель расчета: расчет на прочность, определение толщины эллиптического днища удовлетворяющего условию прочности.

Расчетная схема эллиптического днища приведена на рисунке 2.

Исходные данные для расчета:

-     расчетное давление P_R = 11МПа;

-     диаметр колонны D=1200 мм;

-     допускаемое напряжение при T=250 °С, [s]=145 МПа;

-     коэффициент прочности сварного шва j=1;

-     общая прибавка к толщине металла С=2 мм.

Рисунок 2 - Днище эллиптическое

Для данной обечайки выбираются эклиптические отбортованные днища. Толщина стенки днища определяется по формулам

, (8)

s_д ³ s + c (9)

где R — радиус кривизны в вершине днища, м;

R = D — для эллиптических днищ с H=0,25×D.

H=0,25×1200=300 мм,

R=1,2 м,

 мм,

s_д = 46,39+2 = 48,39 мм.

Принимаем толщину днищ стандартного значения s_д=50 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление для оболочки, МПа определяется по формуле

.  (10)

 МПа.

Условия применения расчетных формул для эллиптических днищ

, (11)

Условие выполняется.

Определим длину цилиндрической отбортованной части днища

, (12)

 

h₁>192 мм.

Принимаем h₁=200 мм.

3.3 Выбор стандартных штуцеров.

По технологии производства или эксплуатационным требованиям в стенках аппаратов, днищах и крышках делают отверстия для люков—лазов, загрузочных приспособлений, штуцеров и т. д. Схема штуцера с приварным фланцем встык и тонкостенным патрубком приведем на рисунке

Рисунок 3 – Схема штуцера с приварным фланцем встык и патрубком

Основные размеры патрубков, стандартных стальных фланцевых тонкостенных штуцеров приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные размеры патрубков, стандартных стальных фланцевых тонкостенных штуцеров по ОСТ 26-1404-76, ОСТ 26-1410-76

Обозначение	Ду, мм	dт, мм	давление условное Pу, МПа	Sт, мм	Hт, мм
А	250	273	16	20	335
Б, Д	100	108	16	10	220
В, Е	150	159	16	16	260
Г	200	219	16	20	315
И	50	57	4	6	230
К, Р, С	50	57	2,5	6	165
М	50	57	1,6	6	165