Откуда площадь сечения кольца будет составлять:
(5.32)
Для того чтобы уменьшить распределённую распорную силу и устранить краевой эффект, рекомендуется применять днища с отбортовкой и плавным переходом к цилиндрической части. Схема днища с отбортовкой показана на рисунке 5.10.
hцил
Д
h1
r
·R
h1
hконич
Рисунок 5.10 – Схема днища с отбортовкой
Толщина стенок конической и цилиндрической частей днища с отбортовкой определяется на основании основного уравнения прочности из формулы:
(5.33)
(5.34)
где
;
(5.35)
y – коэффициент формы днища, определяемый по графику.
Согласно норм Госгорэнергонадзора, сварные контуры оболочки должны располагаться на расстоянии не менее 50 мм от дуги в обе стороны. На расстояниях √Д·h1 и √Д·h1/cos α от дуги не должно быть вырезов и местных швов.
В этой зоне нельзя располагать опорные устройства.
Выпуклые днища требуют более высокого уровня технологии при их
производстве (литье, штамповка), однако в результате особенностей геометрических форм они не создают источников концентрации напряжений и поэтому способны выдерживать более высокие удельные нагрузки.
Существуют следующие виды конструкций выпуклых днищ: полушаровые, коробовые и эллиптические.
Полушаровое днище представляет собой полусферу, для которой тангенциальные напряжения равны меридиональным и составляют:
(5.36)
Выполняя подстановки и преобразования аналогичные решениям, рассмотренным выше, получим рабочую формулу толщины оболочки:
(5.37)
В случае, если давление создано жидкостью, обладающей плотностью (ρж), уравнение (5.37) принимает вид:
(5.38)
При наличии газового давления над слоем жидкости получаем уравнение вида:
(5.39)
Полушаровые днища применяются в технологических аппаратах с диаметром корпуса более 2,5 м.
Коробовые днища, представляющие собой сегментный срез от сферы,
применяют в отдельных случаях для снижения весогабаритных характеристик установки. Схема коробового днища показана на рисунке 5.11.
Рисунок 5.11 – Схема коробового днища
Толщину стенки коробового днища определяют по формуле:
(5.40)
где y – коэффициент формы днища, принимаемый по графику.
Для стандартных днищ принято соотношение Н/Д = 0,25.
Недостатком коробового днища является то обстоятельство, что в зоне сопряжения оболочек может возникать краевой эффект концентрации напряжений.
Эллиптические днища являются наиболее часто встречающимся вариантом выпуклых днищ. Профиль такого днища имеет геометрию полу-эллипса. Для эллиптических днищ также принято соотношение Н/Д = 0,25.
Схема эллиптического днища показана на рисунке 5.12.
Рисунок 5.12 – Схема эллиптического днища
Толщину стенки эллиптического днища определяют по формуле:
(5.41)
Если в днище имеются отверстия, то в расчетную формулу вводится коэффициент ослабления днища отверстиями (z):
(5.42)
где z = 1 – d / Дв;
d – диаметр или сумма диаметров отверстий.