Основы проектирования и

Расчет элементов аппаратов низкого давления

При расчете элементов аппаратов низкого давления (тонкостенных) считают, что толщина стенки пренебрежимо мала по сравнению с диаметром, и учитывают только кольцевые и меридиональные напряжения.
Толщину стенки цилиндрических обечаек, работающих под внутренним давлением, с учетом прибавки на коррозию можно рассчитывать по формуле:

S 
PD_е 2__ P
^{ c,} (3.1)

где D_В – внутренний диаметр цилиндра, м; Па.

Расчет цилиндрических аппаратов, нагруженных наружным давлением. Под наружным давлением находятся вакуумные аппараты, корпуса с рубашками и различные внутренние устройства (греющие камеры выпарных установок и др.). Для аппаратов, находящихся под внешним давлением, одного расчета на прочность недостаточно. Необходимо проверить также устойчивость оболочки.

По отношению к расчету на устойчивость оболочки условно разделяют на длинные и короткие. Если длина оболочки значительна (более 5...7 диаметров), то оболочку рассчитывают как длинную. Если расстояние между крышками или кольцами жесткости невелико, то укрепляющее действие крышек или колец жесткости необходимо учитывать и оболочку рассчитывать как короткую. Расчетной длиной оболочки считают расстояние между ее концами, а при наличии колец жесткости, — наибольшее расстояние между ними.
Уравнение для расчета длинной оболочки:


S 1.06  c , (3.2)



е
область применения которого L D 7.68⁶ 10^6 E P , где L – расчетная длина



е
P L 10^6 E

оболочки. Если имеет место условие

оболочку рассчитывают как короткую:

0,052⁴ _{106 E} _D
7.86 ⁶
, то
P


S 0.47 ^{Dе }
_{P L }0.4
_ 

 c . (3.3)

е 
100 _10 ⁶ E D
Так как толщина стенки значительно уменьшается при уменьшении расчетной длины оболочки, то одним из способов облегчения обечайки нагруженной наружным давлением, является установка колец жесткости.
Когда расстояние между кольцами больше половины диаметра необходимый момент инерции сечения кольца:
^{l  PD3} 3 ^

J  1.18 <sup>е


</sup> ^{S  c}
^, (3.4)

^{□ р} ₁₂  _E 
 
где l – расстояние между кольцами жесткости, мм.
Эффективный момент инерции поперечного сечения кольца жесткости

J J

• 
  ^F^l
  

^{ l} 2

• 
  ^lэ™
  

^{S  c}3 ^
_1  12
 ^lc
2 _


^, (3.5)

э™ 0 љ c

10.92 _

 

S  c
 _

где
J₀ ah 12
– момент инерции сечения кольца жесткости относительно

собственной оси X₁—X₁ (рис. 3.1), проходящей через центр тяжести; F=ah –

площадь поперечного сечения кольца;
l_љ h 2  S 2  c
– расстояние от оси

центра тяжести поперечного сечения кольца жесткости до середины стенки

обечайки;
^{lc lэ™S 2a } ^{h  S}
2  c

• 
  расстояние от оси, лежащей на
  

середине стенки обечайки, до центра тяжести поперечного сечения, включающего на себя кольцо жесткости и часть стенки обечайки длиной

l_э™ a  1.1

• 
  эффективная длина обечайки, включаемая в
  

расчетное сечение кольца жесткости; a – ширина поперечного сечения кольца жесткости, находящаяся в контакте с поверхностью стенки обечайки. Эффективный момент инерции должен быть больше требуемого.

h
Расчет днищ и крышек, работающих под внутренним давлением. По форме различают днища полушаровые, эллиптические, конические, сферические неотбортованные.


ц

l
c

l

S
Рис. 3.1. К расчету обечаек с кольцами жесткости