Определение толщины стенки стандартной эллиптической крышки

Толщину стенки эллиптической крышки аппарата определяем по формуле (1.17):

S₂= (1.17)

где S₂ - толщина стенки эллиптической крышки, мм; P₂=Р=0,4МПа – расчетное давление на крышку, МПа; R - радиус кривизны в вершине крышки или днища, (для стандартных крышек и днищ: R=Д_В=2000мм).

При отношении гидростатического и рабочего давления меньше 5% принимаем по формуле (1.3): Р₂=Р=0,4МПа, т. к. P_гидр невелико.

Для стандартных крышек по формулам (1.18) и (1.19) найдем R и h_В:

R=Д_В (1.18)

h_В=0,25∙Д_В (1.19)

где h_В - высота крышки в соответствии с рис. 1.4

Рис. 1.4. Эллиптически отбортованная стальная крышка: h₁ – высота борта, мм.

По табл. 5 принимаем h_В=500мм. По формуле (1.18): R=2000мм.

S₂= 4.7∙10^-3м - по формуле (1.17).

Принимаем по нормальному ряду: S₂=5мм

Определение толщины стенки эллиптического днища

Толщину стенки эллиптического днища аппарата определяем по формуле (1.20):

S₃= (1.20)

где S₃ - толщина стенки эллиптического днища, мм; P₃=Р=0,4МПа – расчетное давление на днище, МПа;

S₃= 4.7∙10^-3м - по формуле (1.20).

Принимаем по нормальному ряду: S₃=5мм

Расчет элементов корпуса, нагруженных наружным давлением, на устойчивость

В тонких стенках аппаратов, работающих под наружным давлением, с рубашкой возникают напряжения сжатия, т. е. возможно вдавливание стенки внутрь. Под действием критического давления поперечное сечение первоначально круглой формы искажается, становится волнообразным, что приводит к потере устойчивости по /9/.

Принцип расчёта заключается в проверке на устойчивость толщин элементов корпуса, полученных из ранее полученных расчетных данных по /10/. Конструкция рубашки такова, что под действием наружного давления Р_руб находятся обечайка, днище и крышка. Эти элементы аппарата и рассчитываем на устойчивость по /11/. Расчетные схемы оболочек, составляющих корпус аппарата, при нагружении его наружным давлением, приведены на рис. 1.6. Расчетное наружное давление для элементов корпуса P^(н) определяем по формуле (1.7).

Рис. 1.6. Расчетные схемы элементов корпуса, нагруженного наружным давлением: а - крышка аппарата; б - обечайка аппарата; в - днище аппарата; l₁- высота обечайки, мм; l₂ - высота крышки, мм; l₃ - высота днища, мм.

Расчет обечайки

Исполнительная толщина цилиндрической обечайки должна удовлетворять условию устойчивости (1.21):

(1.21)

где σ_С - напряжение от сжимаемой осевой нагрузки, которое определяется по формуле (1.22), МПа; [σ_С] - допускаемое напряжение сжатия, которое определяется по формуле (1.23), МПа; - расчетное наружное давление на обечайку, =Р_руб=0,3МПа по формуле (1.7); [P] - допускаемое боковое давление обечайки, которое определяется по формуле (1.25), МПа.

σ_С= (1.22)

σ_С= =37,5МПа – по формуле (1.22).

Допускаемое напряжение сжатия определяется по формуле:

[σ_C]= (1.23)

где K_С - коэффициент, который рассчитывается по формуле (1.24):

К_С (1.24)

где - параметр, зависящий от по табл. 1.3:

Таблица 1.3

	0,024	0,048	0,072	0,1	0,12	0,14	0,15	0,14	0,12

зависит от =250, отсюда =0,14 по табл. 1.4.

Для стали Х18H10T коэффициент продольной деформации (модуль упругости) при t=100°С: E=200∙10³ МПа в соответствии с табл. 1.2.

К_С =0,143 - по формуле (1.24).

[σ_C]= =57,2МПа - по формуле (1.23).

Допускаемое боковое давление для цилиндрических обечаек корпусов вертикальных аппаратов, работающих в области упругих деформаций, рассчитаем по формуле (1.25):

[P]= (1.25)

где l₁ - расчетная длина обечайки (рис1.7), определяемая по формуле (1.27) при соблюдении условий: S₂-S₁≤2мм и S₃-S₁≤2мм, мм.

Рис. 1.7 Схема к определению расчетной длины обечайки.

При этом должно выполняться условие (1.26):

(1.26)

l₁=h+h₁+h₂ (1.27)

где h - высота, определяемая по формуле (1.28), мм; h₁ - высота борта (по табл.5: h₁=60мм); h₂ - высота, определяема по формуле (1.29), мм.

h=H-100 (1.28)

h₂= (1.29)

H_ЭЛ - высота, которая находится по формуле (1.30), мм:

H_эл= (1.30)

H_эл=500мм- по формуле (1.30) и по табл. 1.3.

h₂= =166,67мм≈167мм - по формуле (1.29).

h=2400-100=2300мм- по формуле (1.28).

l₁=2300+60+167=2527мм - по формуле (1.27).

Проверяем условие (1.26):

1,26>0,065 – условие (1.26) выполняется.

[P]= =0,018МПапо формуле(1. 25)

Проверяем условие устойчивости обечайки по формуле (1.21):

17,322>1 – условие устойчивости (1.21) не выполняется.

Рассчитаем по формуле (1.31):

(1.31)

где - расчетная наружная толщина обечайки, мм.

=19,8мм - по формуле (1.31).

Принимаем по стандартному ряду с запасом: =20мм.