Курсовая работа: Проектирование аппарата, нагруженного внутренним и наружным давлением

Расчетное значение модуля упругости E при t=160°С принимаем по табл. 1.2: Е=197∙10³ МПа .

Таблица 1.2

Значения модулей упругости Е в зависимости от температуры по /5/

Сталь	Значение Е/103 МПа (Н/мм2 ) при t,°С
	20	100	150	200	300	400	500	600	700
Углеродистая	199	191	186	181	171	155	-	-	-
Легированная	200	200	199	197	191	181	168	153	136

1.1.3 Расчет элементов корпуса, нагруженных внутренним давлением

Элементы сосудов согласно нормам /3/ при нагружении внутренним давлением рассчитываем по формулам, основанным на безмоментной теории оболочек и третьей гипотезе прочности по /6/. При этом вводим соответствующие ограничения по конструктивным параметрам аппарата. Одно из основных ограничений находим по формуле (1.11):

(1.11)

где S - толщина стенки оболочки, мм; Д - расчетный диаметр, (Д=Д_В =1000мм - внутренний диаметр аппарата).

Для рассматриваемой конструкции корпуса аппарата условие (1.11) выполняется со значительным запасом и позволяет напряженное состояние в оболочках считать плоским по уравнениям (1.12), (1.13), (1.14) и (1.15):

σ₁ =σ_t (1.12)

σ₂ =σ_m (1.13)

σ₃ =σ_p ≈0 (1.14)

где σ₁ , σ₂ , σ₃ - напряжения в оболочках корпуса, МПа; σ_t - тангенциальное напряжение, МПа; σ_m - меридиональное напряжение, МПа; σ_p - нормальное (радиальное) напряжение, МПа.

Так как для рассматриваемых оболочек σ_t меньше равно σ_m , то условие прочности при наличии сварных швов имеет вид уравнения (1.15):

σ_{экв 3} =σ₁ -σ₃ =σ_t ≤φ[σ] (1.15)

где σ_экв3 - эквивалентное напряжение, МПа; φ - коэффициент прочности сварного продольного шва.

Таким образом, используя это условие прочности и известные зависимости для определения тангенциальных напряжений в оболочках различных типов можно для любой из них вычислить требуемую толщину.

Расчетные схемы оболочек, составляющих корпус аппарата, при нагружении его газовым и гидростатическим давлениями, приведены на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Расчетные схемы элементов корпуса, нагруженного внутренним давлением: а - крышка аппарата; б - обечайка аппарата; в - днище аппарата.

1.1.3.1 Определение толщины стенки обечайки

Толщину стенки цилиндрической обечайки аппарата в соответствии с рис. 1.3 определяем по формуле (1.16):

S₁ = (1.16)

где S₁ - толщина стенки обечайки, мм;

P₁ – расчетное давление на обечайку, МПа;

φ - коэффициент прочности сварного продольного шва, стыковой односторонний шов при ручной сварке φ=7.

Формула (1.16) справедлива при соблюдении условия (1.11).

При отношении гидростатического и рабочего давления меньше 5% принимаем по формуле (1.3): Р₁ =Р=0,8МПа, т. к. P_гидр невелико.

S₁ ==6∙10^-3 м - по формуле (1.16).

Так как - условие (1.11) выполняется.

Принимаем по нормальному ряду: S₁ =6мм .

1.1.3.2 Определение толщины стенки стандартной эллиптической крышки

Толщину стенки эллиптической крышки аппарата определяем по формуле (1.17):

S₂ = (1.17)