Расчет рубашки аппарата

 

Согласно заданию рубашка гладкая приварная (не отъемная).

Для рубашки выбрана (см. п.1.1, 1.2) качественная углеродистая конструкционная сталь 20К, у которой допускаемое напряжение [σ] _руб. =147 МПа и модуль упругости Е_{руб .} =1,99·10⁵ МПа.

2.4.1 По таблице Е1 приложения Е принимаем диаметр рубашки D_р=900 мм, параметр а = 30 мм

 

Рисунок 5 - К расчету высоты рубашки

 

Высота рубашки с учетом днища (без толщины днища)

 

 (27)

h₁ =650мм (см. п.2.1 1), =150 (см. п.2.2.3.1)

Получаем: h_p =650+30-150=830 мм

Расчет обечайки рубашки

В процессе работы аппарата обечайка рубашки испытывает следующие деформации:

растяжение в окружном направлении от внутреннего давления в рубашке, растяжение по высоте аппарата от осевой растягивающей силы.

2.4.3.1 Внутреннее избыточное давление в рубашке

 

.

 

2.4.3.2 Расчетное давление в рубашке

, ( 28)

 

где Р^′_р - заданное давление в рубашке (0,4 МПа),

Р_Г - гидростатическое давление в нижней части рубашки.

Учитывая, что нагрев аппарата может производиться горячей водой, имеем:

 

 (29)

 

где ρ_В =1000 кг/м³ - плотность воды.

Оцениваем величину гидростатического давления

 

. (30)

 

Если ∆Р% ≤ 5%, то гидростатическое давление не учитывают. В нашем примере ∆Р% =2,035%, поэтому расчетное давление в рубашке

 

= 0,5 МПа. (31)

 

2.4.3.3 Толщина стенки обечайки рубашки от внутреннего расчетного давления

 

(32)

 

Здесь [σ] _руб. =147 Н/мм² - допускаемое напряжение материала рубашки (см. п.1.2), φ=0,9 - коэффициент прочности сварного шва.

2.4.3.4 Осевая растягивающая сила для рубашки

(33)

 

2.4.3.5 Толщина стенки обечайки рубашки от осевой растягивающей силы

 

(34)

 

Из двух полученных значений расчетной толщины стенки принимаем большее S_R =1,70 мм.

2.4.3.6 Прибавки к толщине стенки рубашки (см. п.2.2.5)

 

 (35)

 = 0,1∙5+0 = 0,5 мм (36)

 

П_руб =0,1 мм/год (принимаем по табл. Б1 приложения Б при 100°С).

С₂ =0,4 мм, С₃ =0,3 мм

Получаем:

 

С_руб = 0,5+0,4+0,3 = 1,2 мм

 

2.4.3.7 Толщина стенки обечайки рубашки с учетом прибавок

 

 (37)

 

2.4.3.8 Исполнительная толщина стенки обечайки рубашки, принятая по стандарту (табл. Г1 приложения Г) S_руб = 4 мм.

Расчет днища рубашки

Поскольку корпус аппарата имеет эллиптическое днище, то и для рубашки тоже принимаем эллиптическое днище с диаметром D_руб =900 мм.

Толщина стенки днища рубашки при нагружении внутренним давлением определяется по формуле:

 

 (38)

 

Здесь R - радиус кривизны в вершине днища. Для стандартных эллиптических днищ R=D_р =900 мм,

φ - коэффициент прочности сварного шва. Поскольку днище

предполагаем изготовить из цельной заготовки, то φ =1.

 

Рисунок 6 - Внутреннее давление Р_руб, действующее на днище рубашки

 

Толщина стенки с учетом прибавок

 

.

 

Исполнительную толщину днища рубашки принимаем, согласуя с таблицей Д1 приложения Д: при диаметре 900 мм минимальная толщина стенки днища составляет 4мм, поэтому принимаем S_1руб = 4 мм. Длина отбортованной части h =25 мм.