Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 12 из 35)
Рис. 8.5. Обечайки с внутренними перегородками
Кроме этого, корпус аппарата может состоять из цилиндрических обечаек разного диаметра, соединенных между собой коническими переходами (рисунок 8.6). Корпуса аппаратов могут быть вертикальными или горизонтальными.
Рис. 8.6. Обечайки, соединенные коническим переходом
8.2. Конструкции днищ
Днища, так же как и обечайки, являются одним из основных элементов химических аппаратов. Цилиндрические корпуса как горизонтальных, так и вертикальных аппаратов с обеих сторон ограничиваются днищами. Днище может быть приварено к обечайке, т. е. являться неотъемной частью корпуса сосуда. Днище может являться составной частью отъемной крышки.
Наиболее распространенными формами днищ являются: эллиптические, полусферические, сферические неотбортованные, конические отбортованные и неотбортованные. Эллиптические отбортованные днища
Конструкция и размеры эллиптических отбортованных днищ регламентируются ГОСТ 6533-78 "Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов". Днища изготовляют из углеродистых, легированных и двухслойных сталей с толщиной стенки от 4 до 120 мм. Диаметры цилиндрической отбортованной части от 133 до 1420 мм при базовом наружном диаметре и от 250 до 4500 мм при базовом внутреннем диаметре. Высота эллиптической части H 0,25D, радиус днища R D. Полусферические днища Полусферические днища применяют в аппаратах, работающих
а –эллиптическое днище б – полусферическоеднище
Рис. 8.7. Выпуклые днища
Сферические неотбортованные днища
Сферические неотбортованные днища применяют в аппаратах, работающих под наливом или при давлении P 0,07МПа, за исключением сосудов, работающих под вакуумом. Допускается применять в качестве элемента фланцевых крышек при давлениях P 1,6МПа в сосудах 1…4-й групп и сосудах, работающих под вакуумом. 0,8DРис. 8.8. Сферическое неотбортованное днище а – сферическое неотбортованное днище; б – фланцевая крышка
Рис. 8.9. Сосуд со сферическими неотбортованными днищами
Конические днища
1) Конические отбортованные днища с углами при вершине 60 и 90
(ГОСТ 12619-78)Применяют в аппаратах, работающих под давлением, при диаметрах аппарата от 400 до 4000 мм.
Рис. 8.10. Коническое отбортованное днище
2)
Конические неотбортованные днища с углами при вершине 60,90 и 120 (ГОСТ 12620-78) Применяют в аппаратах, работающих под наливом или при давлении P 0,07МПа.3) Конические неотбортованные днища с углом при вершине 140
(ГОСТ 12621-78) Применяют в горизонтальных аппаратах, работающих под наливом или при давлении P 0,07МПа. 
Рис. 8.11. Аппарат с коническими днищами с углом 140
Наряду с коническими днищами в аппаратах применяют конические переходы, соединяющие обечайки разных диаметров (рисунок 8.6).
Плоские днища
1) Плоские отбортованные днища (ГОСТ 12622-78)
Изготовляют из листовой стали и применяют в аппаратах, работающих под наливом или при давлении Pа – с базовым наружным диаметром; б – с базовым внутренним диаметром
Рис. 8.12. Плоские отбортованные днища
2) Плоские неотбортованные днища (ГОСТ 12623-78)
Днища применяют в аппаратах, работающих под наливом или
0,07МПа. Конструкцию днищ на рисунке б приа – с базовым наружным диаметром; б – с базовым внутренним диаметром
Рис. 8.13 – Плоские неотбортованные днища
3) Днища из поковок
Для аппаратов, работающих под давлением, применяются плоские днища, изготовленные из поковок.
а – плоское кованое днище; б – плоское днище с кольцевой
проточкой
Рис. 8.14. Плоские кованые днища
8.3. Требования к изготовлению днищ
1. Выпуклые днища изготовляют штамповкой из плоских круглых заготовок, цельных или сваренных из нескольких частей. Способы раскроя заготовок регламентируются ГСТУ 3-17-1912000 (рисунок 8.15).
Рис. 8.15. Способы раскроя днищ
2. Допускается изготовлять выпуклые днища из штампованных лепестков и кругового сегмента. Количество лепестков не регламентируется. Если по центру днища расположен штуцер, то круговой сегмент допускается не изготовлять.
3. Сварные швы заготовок должны быть смещены относительно друг друга и относительно швов смежных обечаек на величину не менее 3-х толщин, но не менее 100 мм.
4. Отклонение внутреннего диаметра цилиндрической части отбортованных днищ не должно быть более
1% от номинального диаметра. Относительная овальность должна быть не более 1%.5. Для выпуклых днищ контроль формы осуществляют шаблоном. У плоских днищ контролируется их плоскостность после приварки.
Рис. 8.16. Контроль формы эллиптических днищ шаблоном
Рис. 8.17. Контроль формы полусферических днищ шаблоном
Контрольные вопросы к лекции 8
1. Конструкции днищ, применяющихся в аппаратах, работающих под давлением.
2. Какие днища называют выпуклыми?
3. Что такое отбортовка днищ? Какие днища изготовляют с отбортовкой? Назначение отбортовки.
Лекция 9. Тема "Расчет элементов аппаратов, нагруженных внутренним избыточным давлением"
Рассматриваемые вопросы: Определение расчетных параметров. Расчетная температура. Расчетное рабочее и пробное давления. Допускаемые напряжения. Коэффициенты прочности сварных швов. Прибавки к расчетным величинам. Условия применения расчетных формул. Расчет цилиндрических обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением. Расчет толщины стенки однослойной обечайки. Расчет выпуклых днищ. Расчет конических обечаек и днищ. Расчет сферических неотбортованных днищ и крышек. Расчет плоских днищ и крышек. Расчет крышек с дополнительным краевым моментом.
9.1. Определение расчетных параметров
Приведенные методы расчета применимы для сосудов и аппаратов, работающих в условиях однократных статических нагрузок под внутренним избыточным давлением менее 10 МПа. Если сосуды и аппараты работают при многократных статических нагрузках, но количество циклов нагружения не превышает 103, то такая нагрузка в расчетах на прочность условно считается однократной.
Расчетные температуры не должны превышать для углеродистых сталей 380 С, для низколегированных сталей 420С и для аустенитных сталей 525 С.Расчет применим при соблюдении требований ГСТУ 3-17-1912000 [] и ДНАОП 0.00-1.07 [].
Элементы корпусов стальных сварных сосудов и аппаратов рассчитывают на прочность для рабочих условий и условий испытания.
Расчетная температура
Расчетная температура стенки – температура, при которой определяются физико-механические характеристики, допускаемые напряжения и проводится расчет на прочность элементов сосуда.
За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки. При температуре стенки ниже 20С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20С. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и в тех случаях, когда во время эксплуатации температура стенки сосуда или аппарата повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20С.Давление
Давление внутреннее (наружное) – избыточное давление, действующее на внутреннюю(наружную) поверхность стенки аппарата.