Проверочный расчет емкости на прочность

6 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЕМКОСТИ НА ПРОЧНОСТЬ

          6.1 Составление расчетной схемы емкости

Расчетные параметры:

Трубное пространство	Межтрубное пространство
штуцера А, Б  200х8 распределительная камера  600х8 крышка  600х25	штуцера С, Д  150х10 корпус  600х8 днище (эллипс)  600х12
Диеэмульгатор	Ингибиторы
Р=50 МПа	р=50 МПа

6.2 Выбор конструкционных материалов основных элементов емкости

Элементы аппарата	Материал	[σ] МПа при t=40 °С	[σ] МПа  при t=80 °С
корпус распределительная камера крышка днище (эллипс) штуцера А, Б штуцера С, Д	09Г2С 09Г2С 16ГС Ст3СП Ст.09Г2С Ст.10Г2	191.5 191.5 191.5 153 146 129	182 182 182 150.5 143.5 126.5

6.3 Анализ расчетных параметров. Выбор коэффициента прочности                                

      сварных швов

Коэффициент прочности:

для корпуса, днища φ=1

для штуцера φ=0.75

6.4 Расчет на прочность элементов емкости. Выбор стандартной  

      толщины и прибавки к расчетной толщине стенки

Прибавка к расчетным толщинам с=1 мм

6.4.1 Расчет толщины стенки обечайки

Внутреннее давление

Р = 50 МПа

КОРПУС

          pD               50*10^6*600

Sp = -------------- = ----------------------------------- = 0.2 мм (2 мм < 8 мм)

          2[σ] – p        2*182*10^6*1-50*10^6

          2[σ] (S – c)     2*182*10^6*1*(8-1)

[p] = ------------------ = ----------------------------- = 4.2 МПа > 0.1 МПа

          D + (S –c)         600+(8-1)

ШТУЦЕР С, Д

pD               50*10^6*150

Sp = -------------- = ------------------------------------------ = 0.1 мм (2 мм < 10 мм)

          2[σ] – p        2*126.5*10^6*0.75-50*10^6

          2[σ] (S – c)     2*126.5*10^6*0.75*(10-1)

[p] = ------------------ = ------------------------------------ = 10.7 МПа > 0.1 МПа

          D + (S –c)              150+(10-1)

Наружное давление

р = 50 МПа

РАСПРЕД КАМЕРА

          1.1pD      1.1*50*10^6*600                                    

Sp = ----------- = ------------------------------ = 1.03 мм (3 мм < 8 мм)

2[σ]             2*191.5*10^6

          [p]n                    4.42

[p] = ----------------- = -------------------- = 1.2 МПа > 0.6 МПа

          √1+([p]n/[p]e)²         √1+(4.42/7.5)²

2[σ] (S – с)      2*191.5*10^6*(8-1)

[p]n = ----------------- = ----------------------------- = 4.42 МПа

D + (S –с)              600+(8-1)

         20.8*10^-6 У  В                                       20.8*10^-6*1.97*10^5*600

[p]e=------------------*--*[100(S – с)/D]^2.5=-----------------------*[100(8-1)/600]^2.5=7.5МПа

     ny           B1                                    2.4*1*200

где     В1 = min{1.0; 9.45*D/l*√(D/100(S-с))}

          В1 = min{1.0;9.45*600/200*√(600/100(8-1))}

          В1 = min{1.0:2.6} = 1

ШТУЦЕР А, Б

                                  1.1pD     

Sp = max {K2D*10^-2; ---------}

     2[σ]

                                        1.1*50*10^6*200

Sp = max {0.2*200*10^-2;------------------------------}

                                        2*146*10^6

Sp = max {0.4;0.0683} = 0.4 мм (2 мм < 8 мм)

где K2 определяется  в зависимости от К1, К3. K2 = 0.2 

ny      р            2.4     50

К1 = -------*----------- = ------*----------------------- = 0.31

2.4    10^-6 Е             2.4   10^-6*1.97*10^5

К3 = l/D = 100/200 = 0.5

2[σ] (S – c)    2*146*10^6*0.75(8-1)

[p] = ------------------ = ----------------------------- = 7.4 МПа > 0.6 МПа

          D + (S –c)              200+(8-1)

6.4.2 Расчет толщины стенки днищ. Выбор стандартных днищ

Внутреннее давление

Р = 50 МПа

ДНИЩА (эллипс)

          pD               50*10^6*600

Sp = ------------------ =--------------------------------------- = 0.2 мм (2 мм < 12 мм)

2φ[σ] – 0.5p          2*1*150.5*10^6-0.5*50*10^6

2φ[σ] (S – c)              2*1*150.5*10^6(12-1)

[p] = -------------------- = ---------------------------- = 55 МПа > 50 МПа

          D + 0.5(S –c)              600+0.5(12-1)

Наружное давление

р = 50 МПа

КРЫШКА

Тип 6.  К=0.5

(S – c)/D≤0.11       (25-1)/600=0.04≤0.11    

S = K K0 D√(p/φ [σ])= 0.5*0.75*600√(50*10^6/1*153*10^6) = 14.1 мм (16 мм < 25 мм)

K0 = √(1-d/D)³/ √(1-d/D) = √(1-150/600)³/ √(1-150/600) = 0.75

[p]=[(S – c)/(K K0 D)]²φ [σ]= [(25-1)/( 0.5*0.75*600)]²*1*153*10^6=74 МПа > 50 МПа

6.4.3 Расчет укреплений отверстий (под штуцер A)

Наибольший диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления.

d0=2{[(S-c)/Sp-0.8] √ (Dp(S-c))-cш)}=

d0=2{[(25-1)*10^-3/3*10^-3-0.8] √(0.6(25-1)*

*10^-3)-1*10^3}=1.7 м > 150 мм – укрепление не требуется.

Минимальное расстояние между наружными поверхностями двух соседних штуцеров, когда их можно считать одиночными.

∆≥2√(Dp(Sур+S-c))=2√(600(25+25-1))=342.93 мм

6.5 Проверка прочности узла сопряжения (А) по моментной теории

Уравнения совместности деформаций для мест стыка обечайки с эллиптическим днищем обечайка днище

∆P+∆Q+∆M=∆P-∆Q+∆M

-ӨP-ӨQ-ӨM=ӨP-ӨQ+ӨM

где   ∆P, ∆Q, ∆M, ӨP, ӨQ, ӨM - соответственно радиальные и угловые перемещения края цилиндрической оболочки под действием нагрузок p, Q, M

∆P, ∆Q, ∆M, ӨP, ӨQ, ӨM - соответственно радиальные и угловые перемещения края эллиптической оболочки под действием нагрузок p, Q, M