3.1.2 Определение допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения выбирают в зависимости от прочностных характеристик конструкционного материала при данной температуре. Допускаемые напряжения и модуль упругости зависят от марки стали, температуры и условий эксплуатации. Допускаемые напряжения дли сталей, используемых в химическом машиностроении, определяется по формуле:

,

где s - допускаемое напряжение для сталей, используемых в химическом

машиностроении, МПа;

[s] - нормативное допускаемое напряжение, определяемое по марке стали и температуре, для стали 12Х18Н10Т. при t = 200 ^оС [s]=140 МПа [1];

h - поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки. Принимаем для листового проката h=1,0 [1].

Подставляя величины, входящие в формулу получим:

3.1.3 Расчет аппарата, работающего под внутренним давлением

В соответствии с принятой расчётной схемой, толщина стенки аппарата, работающего под внутренним давлением, определяется по формуле:

,

где S – толщина стенки аппарата;

j – коэффициент сварного шва, принимаем j = 1 [1];

Р_расч – расчётное давление, принимаем Р_расч = 1,6 МПа;

С – конструктивная прибавка:

С=С₁+С₂+С₃ ,

где C₁ – прибавка на коррозию (при скорости коррозии 0,1 мм/год и расчетном

сроке службы аппарата 12 лет C₁ = 1,2 мм);

С₂ – прибавка на минимальный допуск проката, зависящая от толщины листа. При среднем классе точности проката С₂ = 0,8 мм;

С₃ – прибавка на округление размеров. Определяется как разность между окончательно принятой стандартной величиной и величиной, полученной при расчете.

Тогда:

S = S’ + С₁ + С₂ + С₃,

где S’ – толщина стенки аппарата без конструктивной прибавки.

,

Принимаем S=14мм из стандартного ряда, следовательно:

С3 = 14-13,49=0,51 мм.

По результатам расчёта следовало бы принять толщину стенки S = 14 мм, однако необходимо ещё рассмотреть случай работы аппарата под действием наружного давления.

3.1.4 Расчет аппарата, работающего под наружным давлением

Этот расчет выполняется в несколько этапов. На первом этапе толщина стенки аппарата оценивается по упрощенной формуле, полученной на основе формулы Мизеса, дающей завышенный результат:

,

где Е – расчётное значение модуля упругости по ГОСТ 14249-86. Для стали 12Х18Н10Т при температуре 200 ⁰ С, Е=1,97∙10⁵ МПа[1].

,

S=20+1,2+0,4=21,6мм,

Принимаем S=22 мм, следовательно:

С₃ =22-21,6=0,4мм,

С=1,2+0,4+0,4=2мм,

S=S^/+C=20+2=22 мм

Расчет стенки аппарата, работающего под наружным давлением, выполняем при помощи ЭВМ (приложение Б).

3.1.5 Расчет прочности рубашки обогрева

Рубашка обогрева расчитывается на прочность по внутреннему давлению пара аналогично расчету корпуса. Расчет сводится к определению толщины стенки по формуле:

,

где D_Р– диаметр рубашки обогрева: D_Р = D + 0,2 = 2,0 + 0,2 = 2,2 м.

Р_расч = Р_р =0,8 МПа

S=9+1,2+0,4+С₃ =10,6+С₃ ,следовательно С₃ =0,4мм

С=С₁ +С₂ +С₃ =1,2+0,4+0,4=2мм

S=S^/ +C=9+2=11мм, принимаем S=11 мм

После этого проводим проверку прочности при образовании вакуума в рубашке обогрева по формуле:

.

.

S^/ +C₁ +C₂ =21,7+1,2+0,4=23,3мм, следовательно С₃ =1,7мм, С=1,2+0,4+1,7=3,3мм, отсюда S=21,7+3,3=25мм

Расчет прочности рубашки проводим при помощи ЭВМ (приложение Б).