Введение
Расчету на прочность от внутреннего избыточного давления или наружного давления и от внешних нагрузок (силы тяжести, ветровых нагрузок, сейсмических и др.) должны подвергаются все основные элементы аппарата (обечайки, днища, опоры и другие несущие нагрузки детали).
Стандартные сборочные единицы и детали при конструировании аппарата выбирают на ближайшее большее условное давление для рабочей температуры и, как правило, на прочность не рассчитываются.
Обычно аппараты работают при однократной или многократной (если общее число циклов за время эксплуатации не превышает 1000, то нагрузка в расчетах на прочность условно считается однократной) статической нагрузке, на которую и проводят все расчеты на прочность элементов, сборочных единиц и аппарата в целом.
При многократных статических нагрузках, если число циклов нагружения будет больше 1000 за весь срок эксплуатации, рассчитываемые элементы подлежат проверке на усталостную прочность. Если колебания нагрузки не превышает 15% от расчетной, то эта проверка независимо от числа циклов не производится.
Техническое задание
Произвести расчет аппарата на прочность элементов корпуса аппарата
при действии внутреннего давления; расчет толщины стенки цилиндрической
обечайки корпуса, находящейся под рубашкой, из условия устойчивости;
Рисунок 1 – Схема колонного аппарата
Таблица 1 – Исходные данные
| Расчетная температура стенки аппарата tр, ◦С | |
| Температура в рубашке tp +10 oC | |
| Рабочее давление: в аппарате p, МПа | 0,32 |
| Рабочее давление: в рубашке pруб, МПа | 0,15 |
| Марка стали аппарата | ВСт3пс |
| Марка стали рубашки | ВСт3сп |
| Марка стали анкерных болтов | |
| Прибавка к расчетным толщинам стенок с, мм | 3,5 |
| Диаметр D1, м | 0,55 |
| Диаметр D2, м | 0,8 |
| Диаметр D3, м | 0,6 |
| Высота рубашки l, м | 0,9 |
| Диаметр отверстия d, мм | |
| Длина наружной части штуцера l1, мм | |
| Длина внутренней части штуцера l2, мм | |
| Плотность среды в аппарате ρ, кг/м3 | |
| Высота слоя жидкости h, м | 1,2 |
| Угол 2α при вершине конической обечайки |
|
|
1 Расчет на прочность элементов корпуса аппарата при действии внутреннего давления
Допускаемое напряжение в рабочем состоянии:
 , МПа
| (1.1) |
, МПа
Допускаемое напряжение при гидравлических испытаниях:
 , МПа
| (1.2) |
, МПа
Допускаемое напряжение при температуре 20 ºC:
 , МПа
| (1.3) |
МПа
Расчетное давление:
| (1.4) |
Где 
Па или 0,014 МПа – гидравлическое давление
МПа
Так как 0,016 > 0,014 МПа, то гидростатическое давление не учитываем, отсюда
МПа
Пробное давление при гидравлических испытаниях:
| (1.5) |
МПа
Расчет эллиптической оболочки, нагруженной внутренним давлением
Рисунок 1.1 – Расчетная схема эллиптической оболочки, нагруженная внутренним давлением
Расчет толщины стенки эллиптической оболочки, нагруженной внутренним давлением.
| (1.1.1) |
мм
Исполнительная толщина стенки:
| (1.1.2) |
мм
Допускаемое давление:
В рабочем состоянии:
| (1.1.3) |
МПа
При испытании:
| (1.1.4) |
МПа
Так как 0,73 МПа < 1,04 МПа, то исполнительной толщиной стенки следует считать sэ = 5 мм.
1.2 Расчет цилиндрической оболочки D1, нагруженной внутренним давлением
Рисунок 1.2 – Расчетная схема цилиндрической оболочки, нагруженная внутренним давлением
|
|
Расчетная толщина стенки:
| (1.2.1) |
Исполнительная толщина стенки
| (1.2.2) |
Допускаемое давление:
В рабочем состоянии:
| (1.2.3) |
МПа
При испытании
| (1.2.4) |
МПа
Так как 0,73 МПа < 1,04 МПа, то исполнительной толщиной стенки следует считать sэ = 5 мм.
1.3 Расчет конической оболочки D1, нагруженной внутренним давлением
Рисунок 1.3 – Расчетная схема конической оболочки, нагруженная внутренним давлением
Расчетная толщина стенки:
| (1.3.1) |
Исполнительная толщина стенки
| (1.3.2) |
мм
Допускаемое давление
В рабочем состоянии
| (1.3.3) |
МПа
При испытаниях
| (1.3.4) |
МПа
Так как 0,43 МПа < 0,65 МПа, то исполнительной толщиной стенки следует считать sк = 5 мм.