Основы расчета емкостей, работающих под давлением

Промысловые сосуды имеют следующие основные элементы, подлежащие расчету: сферическое днище, цилиндрическая часть, конусное днище, люк. Цилиндрическая часть может быть тонкостенной и толстостенной. Тонкостенными принимают цилиндры, у которых толщина стенки не превышает 10% внутреннего диаметра сосуда.

Окружное напряжение в стенке сосуда равно

s_t= PD_ср / 2s (7.7)

где P - внутреннее избыточное давление;

D_ср - средний диаметр цилиндра (d +s).

Осевое напряжение в цилиндре от внутреннего давления на днища

s_z= PD_ср / 4s (7. 8)

где s - полная толщина стенки цилиндра.

Для определения толщины стенки и наибольшего допустимого давления получим:

s = PD_ср / 2R_zj + c (7.9)

P= 2R_zj(s - c)/ D_ср (7.10)

где R _z - допустимое напряжение;

j - коэффициент сварного шва;

c - прибавка на коррозию (0,004м).

Днища сосудов, особенно верхние, чаще выполняют эллиптическими. Для определения толщины стенки эллиптических отбортованных днищ имеем.

s = P D_ср y_э / 2R_zj + c (7.11)

s = P D_н y_э / (2R_zj + P y_э) + c (7.12)

где y_э - коэффициент перенапряжения днища, определяемый по графику в зависимости от h/D.

Из этих формул легко определяется напряжение R_z в эллиптическом днище, если известны остальные параметры.

Нижние днища часто выполняют коническими. Толщина стенки и допустимое давление конического днища определяются по формулам.

s = P D_вн / 2R_zjcosa + c (7.13)

P = (s - c) 2R_zjcosa/ D_вн (7.14)

где D_вн - внутренний диаметр цилиндрического борта днища;

a - угол наклона направляющей конуса к вертикали.

Рис.7.1 Схема корпуса вертикальной емкости:

1-сферическое днище; 2-люк-лаз; 3-цилиндрическая часть; 4-конусное днище.

При устройстве в сосудах люков цилиндр или днище сосуда резко ослабляется и возникает необходимость упрочнения ослабленного места. Оно осуществляется приваркой накладок с толщиной равной толщине основного тела сосуда, а внешний диаметр упрочняющего кольца берется равным двум диаметрам отверстия.

Расчет сосудов под давлением должен проводится в соответствии с ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты». Нормы и методы расчета на прочность.