Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Базовым элементом аппарата, обеспечивающий его прочность, является корпус. Как правило, корпус представляет собой неразъемный сварной узел, который имеет фланец для соединения с крышкой. Основной объем корпуса выполнен как цилиндрическая обечайка, свариваемая из листа. Нижний меридиональный шов позволяет укрепить днище аппарата с корпусом (Рис. XIV. 2).
Рис. XIV. 2
Расчет корпуса аппарата выполняется на прочность и устойчивость. Расчет на прочность заключается в определении толщины стенки обечайки корпуса при воздействии на него внутреннего давления р. В теории оболочек рассматриваются оболочки толстостенные и тонкостенные. В металле толстостенной оболочки при действии внутреннего давления р работают напряжения меридиональные σт, касательные στи радиональные σr (Рис. XIV. 3).
Рис. XIV. 3
Расчет на прочность в этом случае представляет собой громоздкий математический аппарат с дифференциальными уравнениями второго порядка. Однако в случае тонкостенных оболочек, как показывает практика, действуют только меридиональные σт и касательные στнапряжения (Рис. XIV. 4).
Рис. XIV. 4
Прочностью тонкостенных оболочек занимался Лаплас. Теория Лапласа показывает связь формы и габаритов оболочки с давлением. Радиальная толщина Sr обечайки аппарата, подверженная действию внутреннего давления р, рассчитывается по формуле:
,
где ρm – радиус кривизны меридионального сечения;
ρt – радиус кривизны поперечного сечения.
В нашем случае ρm стремится к бесконечности:
,
тогда:
.
Величина меридионального напряжения σт определяется методом сечения (Рис. XIV. 5).
Рис. XIV. 5
Суммарное усилие Р от давления р, которое стремится оторвать крышку аппарата от обечайки, определяется:
,
тогда:
.
Сопоставление σt и σm показывает, что:
,
т.е. наиболее опасным напряжением является напряжение в продольном сварном шве, и все обечайки под действием внутреннего давления разрушаются именно по продольному шву.
При заданном внутреннем диаметре D корпуса аппарата:
,
где Dн – наружный диаметр корпуса аппарата,
толщина Sr стенки обечайки аппарата:
,
где φ – коэффициент сварного шва, показывающий, на сколько прочность сварного шва меньше прочности основного материала.
Коэффициент сварного шва φ зависит от конфигурации шва, а также режима сварки и, как правило, принимает значения:
.
Остальные элементы корпуса аппарата рассчитываются исходя из подобных соображений. Толщина SEr эллиптического днища корпуса:
. (XIV. 1)
Множитель 0,5 в произведении с величиной давления р показывает, что эллиптическое днище является наиболее рациональной формой с точки зрения металлоемкости.
Исполнительная толщина Sисп стенки обечайки учитывает прибавку С1 для компенсации коррозии и эрозии, прибавку С2, обеспечивающую компенсацию минусового допуска в условиях проката и технологическую прибавку С3:
.
Расчетная толщина Sr не зависит от длины (высоты) обечайки, если в качестве давления, действующего на нее, рассматривать только внутреннее давление. Наружное давление рн не разрушает корпус аппарата, но способно привести к потери устойчивости обечайки (Рис. XIV. 6).
Рис. XIV. 6
Вид деформации в этом случае зависит от габаритов обечайки корпуса. Расчет корпуса на устойчивость проводится с использованием полуэмпирической формулы:
,
где lр – расчетная длина обечайки корпуса аппарата,
Е – модуль упругости материала обечайки.
Днища и крышки аппаратов часто представляют собой штамповочные изделия. Эллиптические днища применяются в аппаратах, обрабатывающих невязкие жидкости и материалы, в случае вязкой среды используются конические днища. Конфигурация днища определяется выпуском (сливом) продукта (из эллиптического днища трудно слить вязкую смесь).
