4 Прочностной расчёт основных элементов аппарата

4.1 Расчёт цилиндрической обечайки

Расчётная толщина стенки обечайки, работающей под действием внутреннего избыточного давления

(8)

где – коэффициент прочности стыкового сварного шва с двухсторонним сплошным проваром, выполняемым автоматической и полуавтоматической сваркой.

Расчетная толщина стенки обечайки от действия внутреннего давления для условий гидроиспытания

(9)

Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки

, (10)

.

Принимаем исполнительную толщину стенки обечайки .

Расчётная толщина стенки обечайки, работающей под действием наружного давления (при минимальном значении давления)

, (11)

где В – коэффициент, определяемый по:

, (12)

– модуль продольной упругости при [2].

Тогда, по формуле (11)

.

Исполнительная толщина стенки обечайки по формуле (9)

.

Исполнительная толщина стенки принимается окончательно .

Толщина плакирующего слоя составляет не менее 2.8 мм. Толщина основного слоя составляет не менее 5.8 мм. Принимается стандартные толщины плакирующий слой 3 мм. Основной слой 6 мм. Расчет производится для расчетных толщин стенки.

Рассчитаем обечайку, работающую под совместным действием наружного давления, внешней сжимающей силы, действующей в осевом направлении и внешнего изгибающего момента. Допускаемое наружное давление определяется из условия:

₍₁₄₎

_{где допускаемое наружное давление, определяемое из условий устойчивости всей обечайки, рассчитывается по формуле:}

, (15)

где – допускаемое наружное давление, определяемое из условий прочности всей обечайки, рассчитывается по формуле:

, (16)

где F_К = 8.4∙10^-3 м²- площадь поперечного сечения кольца (фланца);

l_R = h_ц – высота царги;

_{Допускаемое наружное давление из условий устойчивости в пределах упругости рассчитывается по формуле:}

₍₁₇₎

где (18)

K – коэффициент жесткости обечайки, подкрепленной кольцами жесткости:

(19)

Здесь эффективный момент инерции расчетного поперечного сечения кольца жесткости определяется по формуле:

Допускаемое наружное давление, определяемое из условий устойчивости обечайки между кольцами жесткости, [p]₂:

, (21)

где – допускаемое давление из условия прочности

, (22)

;

– допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости:

, (23)

, (24)

,

,

,

[p]= min {0,078;0,37} = 0,078 МПа

Допускаемый изгибающий момент

, (25)

где – допускаемый изгибающий момент из условия прочности:

, (26)

;

– допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости:

, (27)

,

.

Осевая сжимающая сила

, (28)

где – наружный диаметр аппарата;

– вес аппарата в рабочих условиях:

. (29)

– вес обечайки (выше уровня опор):

, (30)

– плотность стали.

;

– вес днища:

, (31)

– толщина днища, принимаемая равной толщине обечайки во избежание краевого эффекта;

– площадь эллиптического днища [4].

.

– вес насадки:

, (32)

, ,

.

Допускаемая осевая сжимающая сила

, (33)

где – допускаемая осевая сжимающая сила из условия прочности:

, (34)

;

– допускаемая осевая сжимающая сила из условия устойчивости в пределах упругости:

, (35)

– допускаемая осевая сжимающая сила из условия местной устойчивости в пределах упругости:

, (36)

;

– допускаемая осевая сжимающая сила из условия общей устойчивости в пределах упругости:

, (37)

– гибкость:

, (38)

– приведённая длина.

,

,

,

.

Проверка на устойчивость

, (39)

.

Условие устойчивости выполняется.