3.Технический проект

3.1.Расчёт элементов корпуса аппарата

3.1.1.Определение коэффициентов сварных швов и прибавки для компенсации коррозии

Оболочки аппаратов изготавливаются из стальных листов сваркой. Прочность материала в зоне сварного шва снижается из-за термического воздействия электрической дуги и ряда других факторов. В прочностные расчёты вводится коэффициент прочности сварного шва φ = 0.9

Элементы аппарата, находящиеся в контакте с рабочей средой, из-за коррозии с течением времени уменьшаются по толщине. Прибавка для компенсации коррозии к расчётным толщинам конструктивных элементов определяется по формуле:

c = П · Т_а, (13)

где с – прибавка для компенсации коррозии, м;

П – скорость коррозии, м/год;

T_a – срок службы аппарата, лет.

c = П · Т_а = 0,0001 · 10 = 0,001м

3.1.2.Предварительный расчёт толщины стенок оболочек из условия прочности

Необходимые толщины стенок оболочек, нагруженных внутренним избыточным

давлением, определяются по уравнениям, полученным из условия прочности.

Расчёту подлежат элементы корпуса: цилиндрическая обечайка, эллиптическая крышка, эллиптическое днище в местах сварки.

а) Предварительный расчёт цилиндрической оболочки:

Расчётная толщина стенки цилиндрической обечайки из условия прочности

, (14)

р_PB – расчётное внутреннее давление, Па;

D – внутренний диаметр обечайки, м;

[σ] – допускаемое напряжение, Па;

φ – коэффициент прочности сварного шва.

5,5·10^-3 м.

б) Предварительный расчёт эллиптической крышки, для стандартных крышек

расчётная толщина стенки эллиптической крышки из условия прочности:

, (15)

5,49 ·10^-3 м.

в) Предварительный расчёт конической оболочки:

Расчётная толщина стенки конической обечайки из условия прочности

, (16)

D_к = D – 2 · r (1-cos α)– диаметр основания конической обечайки без тороидального перехода, м;

r = 0.15D – расчетный радиус тороидального перехода, м;

α = 45° – половина угла при вершине конуса;

r = 0.27 м D_к = D – 2 · r (1-cos α) = 1,64 м (17)

7,09 ·10^-3 м.

3.1.3.Предварительный расчёт толщины стенок оболочек из условия устойчивости

а) Расчёт толщины стенки цилиндрической обечайки из условия устойчивости:

Расчётная толщина стенки цилиндрической обечайки из условия устойчивости:

, (18)

где р_PH – расчётное наружное давление, Па;

n_y = 2.4 – коэффициент запаса устойчивости;

l_Ц – расчётная длина цилиндрической обечайки, м;

E – модуль продольной упругости материала оболочки, Па;

Расчетная длина цилиндрической оболочки определяется по формуле [1, таблица 6, с.36]:

l_Ц = Н₁ + a₁ + a₂+b₁+b₂ , (19)

где H₁ – длина цилиндрической обечайки, м;

a₁ – ориентировочная высота отбортованной части эллиптической крышки (днища), м (рис.14);

а₂ – высота переходной части эллиптической оболочки, м (рис.14);

b₁ 0.06 – ориентировочная высота отбортованной части конического днища, м

- высота переходной части конической оболочки, м.

Рисунок 14. Схема к определению расчётной длины цилиндрической оболочки l_ц.

Ориентировочная высота отбортованной части эллиптической крышки

а₂ = Н_эл/3, (20)

где Н_эл – высота эллиптической крышки без отбортовки.

Н_эл = 0,25·D (21)

H₁ = 1,7 м [1, таблица В.7, с.129], а₁ = 0,04 м [1, с.37], а₂ = (0,25·1,8)/3 = 0,225 м, [1, с.37], b₁=0.06 [1, с.37], м.

По формуле (19) получим

l_Ц = 1,7+ 0,04 + 0,225 + 0,06+0,14 = 2,165 м

с учётом того, что Е = 2,15 · 10¹¹ Па получим:

= 4,56 · 10^-3 м.

б) Расчёт толщины стенки эллиптической крышки из условия устойчивости:

Расчётная толщина эллиптической оболочки из условия устойчивости:

, (22)

где К – коэффициент приведения радиуса эллипса, K ≈ 0.9.

2,37 · 10^-3м.

в) Расчет толщины стенки конической оболочки из условия устойчивости:

, (23)

D_рк = (D+D₀) / 2cosα = (1,8 + 0,108) / 2cos45° = 1,35м ,

l_к = (D - D₀) / 2sinα = (1,8 – 0,108) / 2sin45° = 1,20 м ,

где S_kp2-расчетная толщина стенки конической оболочки из условия устойчивости, м;

p_pн - расчетное наружное давление для днища, Па ;

n_y =2.4 – коэффициент запаса устойчивости;

Е- модуль продольной упругости материала оболочки, Па;

D_pk-расчетный диаметр конической оболочки, м;

D₀-внутренний диаметр штуцера для слива, м;

l_k- расчетная длина конической обечайки, м;

=45⁰-половина угла при вершине конуса;

D- внутренний диаметр обечайки, м.

= 3,03 · 10^-3м.