Механические расчеты для изготовления узлов аппарата, Расчет толщины стенок (корпус, крышка, днище, рубашка) - Проектирование корпуса реактора

Расчет толщины стенок (корпус, крышка, днище, рубашка)

1. Расчетные параметры:

Расчетная температура стенок

(1)

Расчетное давление:

А) внутри аппарата (для днища, обечайки, корпуса и крышки)

(2)

Б) в рубашке

(3)

Допускаемое напряжение:

А) в рабочем состоянии

(4)

Где з = 1 - для листового проката;

У*=146 МПа - для стали 12Х18Н10Т при температуре 150°С.

Для Стали 20 (рубашка)

Б) при гидравлических испытаниях

(5)

Где уТ20=240 МПа.

Коэффициент запаса устойчивости:

    - для рабочих условий nY=2,4; - для условий испытаний nY=1,8.

Расчетные значения модуля продольной упругости для стали марки 12Х18Н10Т при t = 150°С и при t=20°С.

Коэффициент прочности сварных швов ц=1.

Прибавка к расчетным толщинам стенок с=1мм.

Расчетная длина аппарата lР=1900мм.

2. Толщина стенок:

Рисунок 1 Расчетная схема толщины стенки цилиндрической части аппарата.

Расчетная толщина цилиндрической обечайки корпуса:

А) при действии внутреннего давления

(6)

Б) при действии наружного давления

(7)

Где РН. р.=РР. р.=0,25 МПа,

К2=0,5 - определяем по номограмме [1].

При

(8)

(9)

(10)

Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки корпуса в первом приближении

Принимаем по стандартному ряду s = 12мм.

Так как обечайка корпуса при наличии давления в рубашке и отсутствии давления внутри аппарата работает под совместным действием наружного давления РН. р. и осевого сжимающего усилия Е, то должно выполняться условие устойчивости

(11)

Осевое сжимающее усилие - это усилие прижатия днища к обечайке давлением в рубашке, которое может быть рассчитано следующим образом

(12)

Допускаемое наружное давление из условия прочности

(13)

Из условия устойчивости в пределах упругости при lP<lО. lP=1900мм.

(14)

(15)

С учетом обоих условий

(16)

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности

(17)

Из условия устойчивости в пределах упругости

(18)

С учетом обоих условий

(19)

Условие устойчивости выполняется

Допускаемое внутреннее давление на обечайку корпуса

(20)

Условие выполняется: (0,35<2,89)МПа.

расчетная схема толщины стенки конической части аппарата

Рисунок 2 Расчетная схема толщины стенки конической части аппарата.

Стандартные конические днища имеют высоту:

(21)

Исполнительную толщину SК конического днища корпуса аппарата примем из условия равной толщины свариваемых друг с другом оболочек:

(22)

При этом должны выполняться условия

и (23)

Допускаемое давление в рабочем состоянии и при испытании [Р], [Р]И, МПа:

(24)

(25)

Условия выполняются:

Р<[Р] РИ<[Р]И

0,35<2,89 0,65<4,32

расчетная схема толщины стенки эллиптической части аппарата

Рисунок 3 Расчетная схема толщины стенки эллиптической части аппарата

Исполнительная толщина эллиптической крышки

(26)

Принимаем по стандартному ряду SКр.=4мм.

Допускаемое внутреннее давление для крышки

(27)

Условие выполняется (0,5<0,8)МПа.

расчетная схема толщины стенки рубашки аппарата

Рисунок 4 Расчетная схема толщины стенки рубашки аппарата

Исполнительная толщина цилиндрической части обечайки рубашки

(28)

Принимаем по стандартному ряду SР. ц.=3мм.

Допускаемое внутреннее давление на обечайку рубашки

(29)

3. Допускаемое давление внутри аппарата в рабочих условиях

(30)

4. Допускаемое давление в рубашке при работе аппарата

(31)

Определение оптимальных размеров корпуса аппарата.

Масса аппарата, снабженного теплообменной рубашкой, будет

(32)

Масса корпуса аппарата

, (33)

Где с - плотность материала, из которого изготовлен аппарат, кг/м3;

АЦ. - боковая поверхность цилиндрической части, м2;

АК - боковая поверхность крышки, м2;

АД - боковая поверхность днища, м2.

S1, S2, S3 - соответственно исполнительные толщины стенки цилиндрической обечайки, крышки и днища.

Объем рубашки

(34)

Высота рубашки

(35)

Отсюда

(36)

(37)

Отсюда

(38)

Масса жидкости

(39)

Где сЖ - плотность обрабатываемой в аппарате среды, кг/м3.

Тогда высота столба жидкости в цилиндрической части аппарата lЖ будет

(40)

Масса теплообменной цилиндрической рубашки

, (41)

Где DР - внутренний диаметр теплообменной рубашки, м;

LP - длина цилиндрической части рубашки, м;

SР - толщина стенки рубашки, м.

Отсюда

Масса охлаждающей жидкости в теплообменной рубашке

(42)

Где сВ - плотность охлаждающей воды или другой жидкости, подаваемой в рубашку, кг/м3,

DН - наружный диаметр корпуса, м.

(43)

Отсюда

Таким образом

Похожие статьи




Механические расчеты для изготовления узлов аппарата, Расчет толщины стенок (корпус, крышка, днище, рубашка) - Проектирование корпуса реактора

Предыдущая | Следующая