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
- 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
<э
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 ,