ОБЕЧАЕК РЕАКТОРА
3.1. Расчет цилиндрической обечайки диаметром 2000 мм
Толщину стенки рассчитываем по формулам 8 и 9 [2]:
s ³ sР+с
где
где sР – расчетная толщина стенки, мм;
p – внутреннее избыточное давление (в нашем случае оно равно давлению внутри аппарата p =15 кг/см2 = 1,47 МПа);
D – диаметр обечайки (D =2 м);
[s] – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;
φр – расчетный коэффициент прочности сварного шва.
Принимаем вид сварного шва – стыковой с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой. По табл.20 приложения 5 [2] найдем значение коэффициента прочности φр =1,0.
0,0132 м
s = 13,2+0,5 = 13,7мм
Принимаем толщину стенки s = 16 мм (см. п. 2).
Допускаемое избыточное внутреннее давление будет равным (формула 10 [2]):
1,72 МПа.
Определим допускаемое наружное давление по формуле 13 [2]:
где допускаемое давление из условий прочности определяем по формуле 14 [2]:
1,72 МПа
Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяем по формуле 15 [2]:
|
|
где , расчетная длина обечайки l=L1+l3эл+l3кон+L2+l3сф, ; 0,14м; ; l=2,0+0,167+0,14+1,8+0,267=4,374м
4,91
значит, выбираем B1 = 1.
0,398 МПа
0,388 МПа
Принимаем толщину стенки корпуса s=16мм.
Расчёт цилиндрической части корпуса нагруженной осевыми усилиями.
Толщина стенки обечайки нагруженной осевым растягивающим усилием должна соответствовать условию:
где 0,0066 м
Осевое растягивающее усилие:
4,62 МН.
Допускаемое осевое растягивающее усилие:
=10,82 МН ≥4,62 МН.
Условия s≥sp+c и [F]≥F выполняются.
Осевое сжимающее усилие рассчитываем по формуле (21) [2]:
Допускаемое осевое сжимающее усилие:
- из условия прочности (22) [2]
3,14∙(2+0,016-0,0005)∙(0,016-0,0005)∙112=10,99 МН
- в пределах упругости из условия устойчивости (23) [2]
[F]Е = min{[F]E1;[F]E2}
но при условии l/D=4,374/2,0=2,187<10 [F]Е = [F]E1 ,
тогда [F]E1 находим по формуле (24) [2]
51,91 МН
с учетом обоих условий по формуле (21) [2]:
= 10,75 МН
Осевое сжимающее усилие – это усилие прижатия днища к обечайке атмосферным давлением, которое может быть рассчитано (Приложение 3 «Пример расчета аппарата»[5]):
F=0,25∙π∙(D+2s)2∙p=0,25∙3,14∙(2,0+2∙0,016)2∙0,101=0,33 МН
Так как обечайка корпуса при атмосферном давлении и отсутствия давления внутри аппарата работает под совместным действием наружного давления 0,1 МПа и осевого сжимающего усилия F, должно выполняться условие устойчивости:
Проверяем условие устойчивости:
0,29≤1
Устойчивость обечайки корпуса с толщиной стенки 16 мм выполняется.
Принимаем толщину стенки обечайки s=16 мм.
3.2. Расчет цилиндрической обечайки диаметром 1600 мм
|
|
Толщину стенки рассчитываем по формулам 8 и 9 [2]:
s ³ sР+с
где
где sР – расчетная толщина стенки, мм;
p – внутреннее избыточное давление (в нашем случае оно равно давлению внутри аппарата p =15 кг/см2 = 1,47 МПа);
D – диаметр обечайки (D =1,6 м);
[s] – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;
φр – расчетный коэффициент прочности сварного шва.
Принимаем вид сварного шва – стыковой с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой. По табл.20 приложения 5 [2] найдем значение коэффициента прочности φр =1,0.
0,0106 м
s = 10,6+0,5=11,1 мм
Принимаем толщину стенки s = 12 мм.
Допускаемое избыточное внутреннее давление будет равным (формула 10 [2]):
1,60 МПа.
Определим допускаемое наружное давление по формуле 13 [2]:
где допускаемое давление из условий прочности определяем по формуле 14 [2]:
1,60 МПа
Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяем по формуле 15 [2]:
где , расчетная длина обечайки l=L1+l3эл+l3кон+L2+l3сф, ; 0,14м; ; l=2,0+0,167+0,14+1,8+0,267=4,374м
4,08
значит, выбираем B1 = 1.
0,264 МПа
0,260 МПа
Принимаем толщину стенки корпуса s=12мм.
Расчёт цилиндрической части корпуса нагруженной осевыми усилиями.
Толщина стенки обечайки нагруженной осевым растягивающим усилием должна соответствовать условию:
где 0,0057 м
Осевое растягивающее усилие:
3,22 МН.
Допускаемое осевое растягивающее усилие:
=7,65 МН ≥3,22 МН.
Условия s≥sp+c и [F]≥F выполняются.
Осевое сжимающее усилие рассчитываем по формуле (21) [2]:
Допускаемое осевое сжимающее усилие:
- из условия прочности (22) [2]
3,14∙(1,6+0,012+0,0005)∙(0,012-0,0005)∙112=6,52 МН
- в пределах упругости из условия устойчивости (23) [2]
[F]Е = min{[F]E1;[F]E2}
но при условии l/D=4,374/1,6=2,73<10 [F]Е = [F]E1 ,
тогда [F]E1 находим по формуле (24) [2]
27,52 МН
с учетом обоих условий по формуле (21) [2]:
= 6,34 МН
Осевое сжимающее усилие – это усилие прижатия днища к обечайке атмосферным давлением, которое может быть рассчитано (Приложение 3 «Пример расчета аппарата»[5]):
F=0,25∙π∙(D+2s)2∙p=0,25∙3,14∙(1,6+2∙0,012)2∙0,101=0,21 МН
Так как обечайка корпуса при атмосферном давлении и отсутствия давления внутри аппарата работает под совместным действием наружного давления 0,1 МПа и осевого сжимающего усилия F, должно выполняться условие устойчивости:
Проверяем условие устойчивости:
0,90≤1
Устойчивость обечайки корпуса с толщиной стенки 12 мм выполняется.