Вопросы для самопроверки:

1. По каким формулам определяют расчетное и пробное давления?

2. По какой формуле определяют допускаемое напряжение?

3. Для чего так важно знать допускаемое напряжение?

4. От чего зависит поправочный коэффициент ?

Практическое занятие № 3. Расчет тонкостенных цилиндрических корпусов, работающих под внутренним давлением.

Цель: Ознакомление с методикой расчета толщины стенки тонкостенных цилиндрических корпусов, работающих под внутренним давлением.

Тонкостенными называют такие аппараты, толщина стенки которых не превышает 10% внутреннего диаметра сосуда.

Номинальную расчетную толщину стенки аппарата определяют по следующим формулам:

(3.1)

или (3.2)

где - внутренний диаметр цилиндра.

- допускаемое напряжение.

Полная толщина стенки аппарата учитывает прибавки С (в мм.) на коррозию и эрозию и определяется по формулам:

(3.3)

или (3.4)

где s – полная расчетная толщина стенки аппарата;

D_н – наружный диаметр цилиндра;

с_к – прибавка к расчетной толщине, учитывающая агрессивное действие рабочей среды на материал корпуса (м.);

с_э – дополнительная прибавка к расчетной толщине, назначаемая по технологическим, монтажным и другим соображениям (м.).

Все прибавки к расчетной толщине должны быть обоснованы с учетом скорости коррозии и установленного срока службы проектируемого оборудования.

Допускаемое давление в аппарате определяется по формуле;

(3.5)

Определив допускаемое давление, необходимо проверить следующее условие:

Если это условие не выполняется, значит, неправильно выбран материал для изготовления корпуса, неправильно рассчитано допускаемое напряжение для данного вида материала, поэтому необходимо начать расчет с выбора материала и технологических условий.

Задачи:

3.1. Определите толщину стенки сварной цилиндрической обечайки вертикального аппарата, работающего под внутренним давлением. Для изготовления данного аппарата выбран материал сталь марки Ст.3. Среда в аппарате – жидкость с плотностью 1,2·10³ кг/м³ ( ), высота столба жидкости 5 м. Давление среды 1 МПа, температура среды 250 ˚С. Внутренний диаметр аппарата 2 м. Прибавка на коррозию 1 мм, на эрозию 1 мм. Коэффициент сварного шва равен 1.

Дано: Сталь марки Ст.3 = 1,2·103 кг/м3 Н = 5м. Рс = 1 МПа tc = 250 ˚С Dв = 2 м. ск = 1 мм = 0,001 м. сэ = 1 мм = 0,001 м. φ = 1.

Решение:

1. Толщину стенки аппарата находят по следующей формуле:

,

где Р – расчетное давление в аппарате, находимое по формуле:

- допускаемое напряжение, определяемое по формуле:

Найти s.

Теперь можно определить толщину стенки аппарата:

2. Определим допускаемое давление в аппарате по формуле:

3.1 Определив допускаемое давление, необходимо проверить следующее условие: . В данном случае , условие выполняется, значит, материал для изготовления корпуса выбран правильно.

Ответ: толщина стенки сварной цилиндрической обечайки вертикального аппарата, работающего под внутренним давлением равна 0,01185 м или 11,85 мм.

2. Определите толщину стенки сварной цилиндрической обечайки вертикального аппарата, работающего под внутренним давлением. Для изготовления данного аппарата выбран материал сталь марки 09Г2С. Среда в аппарате – жидкость с плотностью 978 кг/м³, среда в аппарате – чистая, соответственно ( ), высота столба жидкости 9 м. Давление среды 11 МПа, температура среды 470 ˚С. Внутренний диаметр аппарата 2,8 м. Прибавка на коррозию 1 мм., на эрозию 1 мм. Коэффициент сварного шва равен 0,95.

3. Определите толщину стенки сварной цилиндрической обечайки вертикального аппарата, работающего под внутренним давлением. Для изготовления данного аппарата выбран материал – сталь марки 0Х18Н10Т. Среда в аппарате – жидкость с плотностью 958 кг/м³, среда в аппарате – ядовитая ( ), высота столба жидкости 12 м. Давление среды 8 МПа, температура стенки аппарата 300 ˚С. Внутренний диаметр 2,3 м. Прибавка на коррозию – 3 мм., прибавка на эрозию – 1мм. Коэффициент сварного шва 0, 9.

4. Определите толщину стенки сварной цилиндрической обечайки вертикального аппарата, работающего под внутренним давлением. Для изготовления данного аппарата выбран материал – сталь марки 12МХ. Среда в аппарате – жидкость с плотностью 778 кг/м³, среда в аппарате – ядовитая ( ), высота столба жидкости 7 м. Давление среды 3 МПа, температура стенки аппарата 200 ˚С. Внутренний диаметр 3,5 м. Прибавка на коррозию – 2 мм. Коэффициент сварного шва 0, 95.