4.4.1. Розрахунки товщини стінки циліндричної обичайки

У відповідності з ГОСТ 14249-89 розрахунок товщини гладкої циліндричної обичайки, навантаженої внутрішнім надлишковим тиском, виконують за формулами:

, (4.1)

(4.2)

де – розрахунковий тиск в апараті, МПа;

D – внутрішній діаметр апарата, м;

[σ] – припустиме напруження у стінці апарата для заданого матеріалу при відповідній температурі стінки t_ст˚С, МПа;

φ – коефіцієнт міцності зварюваного шва;

с – додаток на корозію, м, с=0,002 м.

Формули (4.1) і (4.2) можуть бути використані за умовами:

для діаметрів обичайок, труб більших за 0,2 м

;

для труб діаметром меншим 0,2 м

.

4.4.2. Розрахунок обичайки апарата, навантаженої зовнішнім тиском

Приблизно визначають товщину стінки за формулами:

, (4.3)

де К₂=ƒ(К₁і К₃) – коефіцієнт визначають за номограмою (рис. 4.1) у залежності від значень К₁і К₃;

Рис. 4.1. Номограма для визначення товщини циліндричних сталевих обичайок, навантажених зовнішнім тиском

, (4.4)

де n_y– коефіцієнт запасу стійкості, за нижніми критичними напруженнями, в межах пружності. При розрахунках елементів оболонок приймають n_y=2,4 для робочих умов;

– зовнішній тиск (тиск у сорочці), МПа;

,(4.5)

де l – довжина циліндричної обичайки апарата, м (див. розділ 4.2 п.7).

Потім розраховують за другою формулою і приймаютьбільше з двох розрахованих. Виконавчу товщину стінки розраховують за формулою

. (4.6)

Далі цю величину округлюють до ближчої більшої за ГОСТ 19903-74, як вказано вище (див. розділ 4.4).

Прийняте значення товщини стінки S необхідно перевірити на припустимий зовнішній тиск за формулою

, (4.7)

де [P]_p– припустимий тиск, за умовами міцності;

, (4.8)

[P]_E– припустимий тиск за умовами стійкості в межах пружності, визначають за формулою

, (4.9)

де В₁– коефіцієнт, обирають менший із значень:

. (4.10)

Після розрахунку [P] слід перевірити умови працездатності . Якщо умови не виконуються, слід до прийнятої величини S додати 2 мм, і знову перевірити умови працездатності.

Остаточно прийняти товщину обичайки S, яка задовольняє умовам .

4.4.3. Розрахунки днищ і кришок

Розрахунок днищ і кришок виконують за ГОСТ 14249-89. Днища і кришки еліпсоїдні та сферичні відбортовані (рис.7.1. а і б) [1]. Формули розрахунків можуть бути застосовані за умов, якщо:

.

4.4.3.1. Розрахунок еліпсоїдних та напівсферичних кришок і днищ, навантажених внутрішнім тиском, виконують за формулами:

, (4.11)

де R – великий радіус кришки (днища);

,(4.12)

R=D – для еліпсоїдних днищ з ;

R=0,5∙D – для напівсферичних днищ з .

Виконавча товщина стінки кришки (днища):

. (4.13)

У відповідності з ГОСТ 19903-74 приймають виконавчу товщину стінки .

Формулою (4.11) передбачено розрахунок товщини стінки суцільної еліпсоїдної оболонки без наявності отворів. У реальному апараті для здійснення технологічних процесів у кришці роблять 6 і більше технологічних отворів під штуцери різного призначення та для проходу вала перемішуючого пристрою.

Наявність цих отворів не враховується цією формулою, тому конструктору (виконавцю курсового проекту) надається право, враховуючи діаметр апарата, ступінь його ослаблення кількістю отворів та додаткове навантаження масою приводу, конструктивно підсилити міцність кришки шляхом збільшення товщини стінки на 2-4 мм.

Таким чином, після завершення розрахунку кришки під внутрішнім тиском і отримання значення S_Kслід зробити висновок, наприклад:

Враховуючи послаблення міцності кришки за рахунок отворів, а також додаткове навантаження на кришку збоку приводу, конструктивно приймаємо товщину кришки мм.

Остаточно S_кр=……..