2.3. Расчет элементов корпуса, находящихся под действием наружного давления, на устойчивость

Конструкция рубашки такова, что под действием наружного давления Р_РУБ находятся обечайка и днище. Эти элементы аппарата и рассчитываем на устойчивость.

2.3.1. Расчет обечайки

Исполнительная толщина цилиндрической обечайки должна удов­летворять условию устойчивости (3.I5):

где напряжение от сжимаемой осевой нагрузки

МПа

Допускаемое напряжение сжатия определяется по формуле (3.17):

где коэффициент определяют по формуле:

Параметр =0,1 (зависит от ), []*= 141 МПа при t = 100°С (см. табл. 2 приложения).

Для стали при t = 100°С коэффициент продольной деформации (см. табл. 3.1) ,

Допустимое боковое давление обечайки определяется по формуле (3.19):

при соблюдении условия

,

где ℓ₁ – расчетная длина цилиндрической обечайки с эллиптическим днищем

ℓ₁=h+h₁+h₂ ,

Здесь h₁=0,025м (по табл. 5 прил.), h=H-(0.10÷0.15), h₂=H_эл/3, Н_эл=Д_в/4.

h=1,8-0.15=1.65м

H_эл=0,9/4=0,225м

h₂=0,225/3=0,075м

ℓ₁=1,65+0,025+0,075=1,75м

Проверяем условие

2>0,24

Поскольку условие соблюдается, определяем допускаемое давление по формуле:

МПа.

Проверяем условие устойчивости обечайки

,

Условие устойчивости не соблюдается, поэтому исполнительную толщину обечайки определяем из условия устойчивости по формуле:

м

Окончательно принимаем S₁=9мм, S₃=6 мм.

2.3.2 Расчет эллиптического днища.

Исполнительную толщину эллиптического днища проверяют на устойчивость при действии наружного давления по формуле:

, ,

где [P] – допускаемое наружное давление, определяемое по формуле:

МПа

где ℓ₃=ℓ₁ – расчетная длина эллиптического днища,

тогда Д₃=918 мм.

Проверяем условие 0.3<0,336

Условие устойчивости для эллиптического днища с толщиной стенки S₃=9мм соблюдается.

Окончательные размеры элементов корпуса: S₁=9мм; S₂=9 мм; S₃=6 мм.

2.4 Подбор фланцев, прокладок и расчет фланцевых болтов.

Подбираем приварные фланцы для крепления крышки к обечайке аппарата (см. рис.3.7) по следующим данным: давление в аппарате 0,4МПа; температура стенок аппарата t = 100°С; внутренний диаметр аппарата Д_В =900мм; толщина стенок обечайки S₁ и крышки S₂ равна, соответственно, 9 и 6 мм.

По OCT 26-427-79 (см.табл. 8 приложения) подбираем фланцы, приваренные стыковыми швами с уплотнительной поверхностью, выступ - впадина.

Для фланцев выбираем материал сталь Х18Н10Т, для шпилек -сталь 4Х12Н8МФБ, для гаек – X18Н10T.

Наибольшее рабочее давление в аппарате (тип А) при выбранных материалах и температуре до 200 ⁰C равно 1,6 МПа при условном давлении МПа (см. табл. 9 приложения). Размеры фланцев, прокладок выбираем с учетом, что условное давление в аппарате 1,6 МПа. Размеры фланца при Р_Y = 1,6 МПа и Д_В=900 м (см. табл. 8 приложения) следующие: Д_Н ⁼ 1045 мм; Д₁ = 1005мм; Д₃ = 965 мм; Д_П = 920мм; Д_т = 948 мм; d₀ = 23 мм; В₁ = 45 мм; В₂ =50 мм; Н₁ = 95 мм.

Количество шпилек М20 - 40.

Фланец типа А приваривается к крышке, фланец типа Б - к обечайке стыковыми швами. Материал прокладки выбираем по табл.3.2. При наибольшей температуре в аппарате (100°С) и наибольшем давлении в аппарате (1,6 МПа) выбираем асбестовую графитную прокладку, которая допускает 500°С и давление до 4 МПа. По ОСТ 26-431-79 (см. табл.11 приложения) выбираем размеры прокладки: Д_В = 900 мм; Д₁. = 965 мм; Д₂ = 941 мм; а = 3,4 мм; а₁ = 4,4 мм.

Проверяем прочность шпилек М20 (40 штуки) из стали 4Х12Н8Г8МФБ.

Податливость шпильки

где l_Ш, - расчетная длина шпильки (см. рис. 3.7,б и. табл.8 приложения),