Файл: Слюсарь, И. П. Тонкостенные аппараты, нагруженные внутренним давлением.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 31.10.2024

Просмотров: 37

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- Ь4 -

От действия сил Р , приложенных к краю сегм ента, при угловом расстоянии от края(равном ш , поперечная сила

Ыеридионалтная сила

Тангенциальная сила

Меридиональный момент

mL = - -js-PgsiH @оФ* C't)

Тангенциальный

(кольцевой) момент

3>

д>

MtlU

= М-Муи,

Угловая деформация края сегмента

п * » 0 . Ф Г ( Ч )

Перемещение края сегмента ■

" w Z — i £ - n s i n *eo

где f s ju u

 

 

 

 

Ф * (

=

 

 

 

<4* (i)

- - е * ( “* 1

V ; ф ?(Ъ )*е'со* I

& * е *&» s

От действия моментов т , приложенных к

краю сегмента при уип

вом расстоянии w

, поперечная сила

 

 

 

 

V

 

Меридиональная

сила

 

 

-

Qu,

b fy &о

 

Тангенциальная

сила

 

мЧи)

- 85 -

Иеридионалгаый момент

Ц2 = $*2 У

Кольцевой момент

м 2 = м м * 2 '

Радиальная деформация края оболочки

Угловая деформация края оболочки

Для сферической оболочки коэффициент затухания

J> - i'[з(/ -fj •/3Г

Для конструкционных материалов, где коэффициент Пуассона

« А -

J> = l & b f T ,

Десткость сферической оболочки

я- 1Z(■/-/**)

Краевые силы 3 и моменты м находятся из равенства,

деформаций соединяемых оболочек в месте их стыка. Решение этой задачи будет рассмотрено нике.

Пределы применения днищ, показанных на р и с,4 1 , в зависи­

мости от диаметра и давления в цилиндрическом сосуде^можно

определить

по

графикам, предложенным

Е.О.Патоном

и В.В.Ш е-

верницким [ 1 ]

 

 

 

 

 

 

 

Эллиптические днища.

В настоящее время

очень

широко применяются предусмотренные

ГОСТом 9617 -68

эллипти­

ческие

днища.

Криволинейная часть

эллиптического

днища

(р и с,

44)

в

меридиональном

сечении

представ-

 


- 86 - v

идет собой половину эллипса.

•Эллипс характеризуется непрерывно меняющимися радиусами кри­ визны из которых наименьший в точке к

,М г

жнаибольший в точке В

я ~ ~ т f

^ля того, чтобы отнести сварной шов, соединяющий днище с ци­ линдрической обечайкой, от закругленной части и не нагружать его изги­ бающими моментами,- днище снабжают цилиндрическим бортом высотой .

h « 25 -50 мм.

Стандартизованные и нормализованные штампованные эллиптические днища из различных металлических и неметаллических конструкционных материалов применяются в аппаратах вертикального и горизонтального исполнения, работающих под внутренним и наружным избыточным давлением свыше 0 ,0 7 мн/м^ (0 ,7 кг/ см *). Их можно также применять в цилиндричес­ ких аппаратах, работающих под наливом и атмосферным давлением/

Предусмотренные стандартами и нормалями толщины стенок эллипти­ ческих днищ ограничивают область их применения избыточным давлением

 

- 87 -

в аппарате до 10. мн/'м2

(ЮО кг/ом2) .

В пашей стране

производство этих днищ находится на высоком

техническом и организационном уровне. Их изготовление производится в специализированных цехах нескольких заводов, оснащенных современ­ ным технологическим оборудованием.

Эллиптические отбортованные стальные днища, в соответствии о ГОСТом 6533 -68, изготавливаются с внутренними базовыми размерами от

400 до 4000 мм и с.наружными от 159 до 720 мм, что дает возможность

в качестве обечаек использовать стандартные трубы. Согласно ГОСТу

13472-68 предусмотрены также днища из алюминия и латуни.

Конструируя аппараты, следует учитывать, что вальцеванием

О

можно получить любой диаметр'ббвчййки, а эллиптические днища штам­

пуются только определенных раэмеров. Поэтому диаметр обечаек аппа­

ратов нужно подгонять к диаметру изготовляемых днищ.

Эллиптические днища, благодаря плавному измевв ний кривизны меридиана, имеют благоприятную картину распределения напряжений

в сравнении оо сферическими отбортованными и неотбортоваыными, так

как изгибине напряжения в них значительно меньше. На величину на­

пряжений в эллиптичеокнх днищах оущеотвенио влияет величина коэф­

фициента формы днища §# . Чем меньше величина коэффициента формы,

тем равномернее в нем распределены напряжения. Для оферн, являющей­ ся с точки .зрения равномерной работы материала оптималвной, коэффи­

циент формы

J y * = I .

 

Согласно

ГОСТу 6533-68

принято равным 0 ,2 5 .

Удовлетворительно проанализировать работу эллиптического

днища, пользуясь мембранной теорией^невозможно из-эа оильного влия­ ния изшбных напряжений. Провести о достаточной точностью анализ напряжений при помощи моментной теории тоже довольно трудно, пото-


- 88 -

му что в силу сложности метода приходится делать много допущений, ис­ кажающих действительную картину явлений.

В силу этого инженерный расчет эллиптических днищ проводится по приближенным формулам, учитывающим безмоментное состояние.

Толщина стенки

 

C f

 

 

 

<61)

 

 

 

 

 

 

где

- радиуо кривизны в вершине днища

(точка

В ) ,

равный

jf y .

 

Дня стандартных эллиптических днищ, у которых

“4ts,*=% e,

 

2fC‘i^rt-cj

 

 

(63)

 

Допускаемое давление

~ * t S - c

 

 

 

Формулы (61), (62) применимы,

 

 

5» о,2

 

когда

£

 

и

 

дg j

5» о,1 и

 

Во всех, случаях толщина днища должна быть не

меньше

толщины

обечайки при значении коэффициента прочности шва

У

» I .

 

 

Величина конструкционной прибавки С назначается так же, как и

для

цилиндрической обечайки.

 

 

 

 

 

 

Для штампованных дншц прибавка

на утоньшение

толщины стенки

на участке перехода от Цилиндрической части к эллиптической не даетоя,

если это

утоньшение не превышает I0J?

от

толщины стенки.

 

• Выше была дана методика расчета выпуклых днищ, не ослабленных

отверстиями. Если днища имеют неукрепленные отверстия, то

необходимо

. определить коэффициент ослабления днища отверстиями

< f ' .

Как и для

цилиндрических обечаек

 

 

 

 

 

 

 

i f '

JO## - 2

 

 

 

 

В

том случае, когда

коэффициент

ослабления днища отверстиями

f ' меньше коэффициента прочности шва

V

, то в формулы (61) и (62)

вместо

^

подставляется

V*7 . Если в днище должно быть

одно отвер­

сти е , то

его рекомендуется

размещать в

центре днища.

При наличии

нескольких отверстий в

днище, их расположение должно соответствовать

показанному на р и с.4 5 ,

причем большие отверотия

следует, по возмож­

ности, располагать ближе к центру днища. Часто

встречаются случаи,


- 89 -

отверстия, диаметр которых превышает пояшщ

диада, 1шт

отверстия рекомендуется располагать нейтрала» в 6*&e$№sw& шх фея

наружу (рис.46).

Ш Л 6


- 90 -

Не следует располагать отверстия вблизи отбортовки и сварных

щвов днищ,

так как при этом их прочность сильно снижается,

Раостоянш

от края

отверстия до

отбортовки (р и с.4 7 ,а )

или до сварного

шва (ри с.

4 7 ,б ) ,

как

показала

практика эксплуатации

эллиптических днищ и'экспер;

ментальные исследования, должно быть не меньше толщины стенки днища „

Конические оболочки в химическом аплоратостроении находят при­ менение в качестве днищ и крышек, а также переходов от цилиндрической части одного диаметра к цилиндрической части другого.

Конические днища применяются главным образом в вертикальных ци­ линдрических аппаратах, когда это обусловлено технологическим процес­ сом , исключающим применение эллиптических иди плоских днищ, так, ть-

пример, при необходимости непрерывного или периодического удаления

V

- 91 -

(или подачи/ сыпучих и кусковых материалов1, а также жидких вязких

сред. Если днище сделано коническим для обеспечения выгрузки сыпучих

вещ еств, то угол d (р и с.48) должен превышать угол

естественного

от­

коса сыпучего материала,

который обычно колеблется в

пределах 3 5 -

5 0 ° .

Угол раствора конуса 2 оС

конических днищ в основном принимают рав­

ным 60 или 9 0 ° и только в

редких случаях он достигает 1 5 0 ° . При рабо­

те с вязкими жидкостями, суспензиями и склонными к налипанию влажными

порошкообразными

и кусковыми материалами, рекомендуется принимать угол

6 0 ° ,при работе с

невязкими жидкостями и сухими порошкообразными и

кусковыми материалами -

9 0 ° .

 

 

 

 

 

Если коническая оболочка служит1диффузором, предназначенным для

увеличения статического

давления а выравнивания его

по сечению,

то

угол

у вершины конуса

2<d (со стороны входа

среды)

не должен

превы­

шать

3 8 -4 0 ° . Диффузоры с углами 2d- = 50 -

90 °

не только не уменьшают,

но даже повышают потери давления на 15 -20

$ по сравнению с вневаЗным

расширением (б ез

всякого перехода).

 

 

 

 

 

Конфузоры,

т . е . конические переходы, в

которые

среда входит с •

более широкой стороны, вносят в систему меньше сопротивления , чем диффузоры тех же размеров.Величина гидравлического коэффициента мест­ ного сопротивления для конфузоров плавно возрастает о увеличением цен­ тральногоугла 2 оС ,