При наличии в двухопорном горизонтальном сосуде внутреннего давления напряжения в середине сосуда проверяют по условию

. (10.13)

При расчете на прочность и устойчивость корпуса горизонтального сосуда установленного на трех и более опорах, в формуле (10.12) вместо подставляют максимальный изгибающий момент над опорами аппарата, а в формуле (10.13) вместо − максимальный изгибающий момент в пролете между опорами аппарата.

Напряжения среза в опорном сечении двухопорного горизонтального сосуда при (рис. 10.2):

· при установке кольца жесткости определяются по формуле

, (10.14)

где - максимальная перерезывающая сила в аппарате, Н;

· без колец жесткости определяются по формуле

, (10.15)

где - поправочный коэффициент, определяемый по рис. 20.17 [1].

При (рис. 10.2) в двухопорном горизонтальном сосуде проверяют:

· напряжения среза в обечайке без колец жесткости по следующей формуле

, (10.16)

где - поправочный коэффициент, определяемый по рис. 20.17 [1];

· напряжения растяжения в днище по следующей формуле

, (10.17)

где - поправочный коэффициент, определяемый по рис. 20.17 [1]; - максимальная реакция опор в аппарате, Н; - напряжение в днище сосуда от действия внутреннего давления, МПа.

Кольцевые напряжения в опорном сечении цилиндрической обечайки горизонтального сосуда определяют следующим образом. Эпюры распределения кольцевых изгибающих моментов в опорном сечении гладких обечаек, укрепленных и не укрепленных кольцами жесткости, представлены на рис. 10.4.

Для обечаек, не укрепленных кольцами жесткости в опорном сечении, кольцевое напряжение в нижней точке опорного сечения (точка 1 на рис. 10.4, b = p) находится по формуле:

, (10.18)

где - поправочный коэффициент, определяемый по рис. 20.17 [1]; - эффективная длина обечайки сосуда в сечении над опорой, м; В - ширина седловой опоры (рис. 10.1), м; - коэффициент прочности сварных швов на обечайке сосуда.

Кольцевое напряжение на гребне седловой опоры (точка 2 на рис. 10.4, b = p - d/2) для двух- и многоопорных аппаратов при (рис. 10.2) определяется по формуле:

, (10.19)

где - поправочный коэффициент, определяемый по рис. 20.20 [1] в зависимости от угла обхвата d седловой опоры и отношения .

Кольцевое напряжение на гребне седловой опоры (точка 2 на рис. 10.4, b = p - d/2) для двухопорных аппаратов при (рис. 10.2) определяется по формуле:

, (10.20)

где - длина цилиндрической обечайки корпуса аппарата, м.

При наличии между седловой опорой и стенкой обечайки подкладного листа 7 (рис. 10.1), в формулах (10.18) - (10.20) вместо следует подставлять сумму () (где - толщина подкладного листа, м), но не более .

В случае установки подкладного листа 7 (рис. 10.1) необходимо также проверить прочность обечайки аппарата по формулам (10.18) - (10.20) за пределами подкладного листа. При этом вместо ширины опоры В в формулы (10.18) - (10.20) следует подставлять ширину подкладного листа , определяемую по формуле:

, (10.21)

где - исполнительная толщина цилиндрической обечайки корпуса аппарата, м.

Если в ходе выше приведенного расчета горизонтального сосуда хотя бы одно из условий (10.12) - (10.20) не выполняется, то толщину стенки корпуса аппарата необходимо увеличить конструктивно и весь расчет повторить заново.

Расчет на прочность и устойчивость укрепляющих горизонтальный сосуд колец жесткости был рассмотрен нами на лекции № 4 (см. формулы (4.41) - (4.44)).

2.3. Расчет укрепляющих балок распорной рамы аппарата (рис. 10.1)

В случае усиления кольца жесткости, привариваемого изнутри корпуса горизонтального аппарата (рис. 10.1), распорной рамой состоящей из одной центральной распорной горизонтальной балки, усилие в балке определяется по формуле

, (10.22)

где - поправочный коэффициент, зависящий от угла обхвата d седловой опоры (при d = 60° ; при d = 90° ; при d = 120° )

При усилении кольца жесткости, привариваемого изнутри корпуса горизонтального аппарата, треугольной распорной рамой (рис. 10.1) усилие в:

· горизонтальной распорной балке рамы определяется по формуле

, (10.23)

где - поправочный коэффициент, зависящий от угла обхвата d седловой опоры (при d = 60° ; при d = 90° ; при d = 120° ).

· наклонных распорных балках рамы определяются по формуле

, (10.24)

где - поправочный коэффициент, зависящий от угла обхвата d седловой опоры (при d = 60° ; при d = 90° ; при d = 120° ).

Условие прочности распорных балок укрепляющей рамы при

, (10.25)

где - площадь поперечного сечения распорной балки, м²; - допускаемое напряжение материала распорной балки при рабочей температуре, МПа.

Гибкость сжатых распорных балок рамы определяется по формуле

, (10.26)

где - минимальный радиус инерции поперечного сечения распорной балки, м; - напряжение текучести материала распорной балки при рабочей температуре, МПа; Е - модуль упругости материала распорной балки при рабочей температуре, МПа.

Во всех случаях принимают .

Условие устойчивости распорных балок укрепляющей рамы при

, (10.27)

где ; - коэффициенты снижения напряжений, определяемые по рис. 13.6 [1].

В случае не выполнения одного из условий (10.25) или (10.27) подбирают другой профиль распорной балки или увеличивают площадь ее поперечного сечения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тимонин, А. С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник. Т. 1 / А. С. Тимонин. − Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. − 852 с.

2. Лащинский, А. А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник /А. А. Лащинский, А. Р. Толчинский. − М.: Альянс, 2008. − 752 с.

3. Лащинский, А. А. Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник / А. А. Лащинский. − М.: Альянс, 2008. − 384 с.

4. Криворот, А. С. Конструирование и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности / А. С. Криворот. − М.: Машиностроение, 1992. − 400 с.

5. Вихман, Г. Л. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. Учебник для студентов ВУЗов / Г. Л. Вихман, С. А. Круглов. − М.: Машиностроение, 1978. − 328 с.

6. Бабицкий, И. Ф. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов / И. Ф. Бабицкий, Г. Л. Вихман, С. И. Вольфсон. - М.: Недра, 1965. - 905 с.