Курсовая работа: Аппарат емкостной ВКЭ1–1–5–1,0
где 
– коэффициент формы;
- коэффициент прочности
сварного шва, для штуцера 
= 1;
d – внутренний диаметр штуцера, мм.
Внутренний диаметр штуцера определяем по наружному диаметру и толщине стенки патрубка штуцера.
, (28)
где 
– наружный диаметр трубы.
Для трубы Æ 159´6
d = 159 – 2 × 6 = 147 мм.
Коэффициент формы
. (29)
Коэффициент 
определяется в зависимости
от отношения
, (30)
где c – отношение допускаемых напряжений при расчетной температуре материала днища и штуцера
. (31)
Для штуцера
из стали 12Х18Н10Т 
МПа.
,
тогда
. (32)
Коэффициент 
определяется по формуле
(33)
Коэффициент 
определяем по формуле
(32), а 
– по формуле (29):
Расчетная толщина стенки штуцера по формуле (44)
мм.
Толщина стенки штуцера с учетом прибавки к расчетной толщине
мм
Выбранная предварительно труба Æ 159´6 удовлетворяет условию прочности.
Допускаемое внутреннее избыточное давление из условия прочности
, (34)
МПа.
Проверка условия прочности по формуле (16)
0,94 МПа < 6,4 МПа.
Условие прочности выполняется.
3.5 Расчет укрепления отверстий
3.5.1 Расчет диаметра одиночного отверстия, не требующего укрепления
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда
, (35)
где 
– расчетная толщина
укрепляемого элемента, мм;
где 
– расчетная толщина
укрепляемого элемента, мм;
S исполнительная толщина укрепляемого элемента, мм;
С – сумма прибавок к расчетной толщине, мм;
– расчетный диаметр
укрепляемого элемента, мм.
Для
цилиндрической обечайки корпуса 
= D =
1600 мм,
мм.
Для верхнего эллиптического днища аппарата
, (36)
где х расстояние между осями днища и штуцера, мм.
Для штуцеров Б, Д, Е, Ж, И, К, Л при х = 580 мм
мм.
Расчетная толщина эллиптического днища в месте расположения штуцеров
. (37)
мм.
мм.
Для люка А при х = 360 мм
мм.
Расчетная толщина эллиптического днища в месте расположения люка
мм.
мм.
3.5.2 Проверка необходимости укрепления отверстий
Отверстие не требует укрепления, если выполняется условие
, (38)
где 
– расчетный диаметр
отверстия.
Для штуцера перелива Г и штуцера выхода среды В2 (dУ = 150 мм), расположенных на цилиндрической обечайке, ось которых совпадает с нормалью к поверхности, расчетный диаметр
, (39)
где d внутренний диаметр штуцера, мм;
СS – сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера, мм.
Расчетная толщина стенки штуцера
, (40)
где Р внутреннее избыточное давление, МПа;
СS - сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера, мм;
– допускаемое напряжение
материала штуцера при расчетной
температуре, МПа;
– коэффициент прочности
сварных швов (для труб 
= 1).
Для стали
12Х18Н10Т 
= 157,5 МПа [2].
Для штуцеров Г и В2 принята труба Æ 159´6 [5].
мм.
Исполнительная толщина стенки нагруженной части штуцера
, (41)
где
СS = CS1 + CS2. (42)
При расчете толщины стенки штуцера прибавка для компенсации коррозии СS1 принимается равной прибавке С1, используемой в предыдущих расчетах.
Прибавка для компенсации минусового допуска СS2 для труб принимается равной 15% от толщины стенки трубы.
СS = 21+ 0,15×6 = 1,9 мм.
S1 ³ 0,45 + 1,9 = 2,35 мм.
Расчетный диаметр
= 147 + 2×1,9 = 150,8 мм.
150,8 мм < 98,5 мм.
Штуцера Г и В2 требуют укрепления, т. к. не выполняется условие (38).
Для смещенных штуцеров входа среды Б и передавливания среды Д (dУ = 80 мм), расположенных на верхнем эллиптическом днище, принята труба Æ 89´4.
Расчетный диаметр для смещенных штуцеров на эллиптическом днище
, (43)
95,15 мм < 215,2 мм.
Условие выполняется, т.е. штуцера не требуют укрепления.
Для штуцеров Е, Ж, И, К, Л (dУ = 50 мм). расположенных на верхнем эллиптическом днище аппарата принимаем трубу Æ 57´3.
мм.
Толщина стенки наружной части штуцера
S1 ³ 0,16 + 1,45 = 1,61 мм.
мм.
Условие (20) выполняется:
60,9 мм < 215,2 мм,
т.е. штуцера Е, Ж, И, К, Л не требуют укрепления.
Для люка А, расположенного на верхнем эллиптическом днище аппарата, расчетная толщина стенки обечайки люка по формуле (40)
мм,
S1 ³ 1,5 +1,8 = 3,3 мм
Для люков на условное давление 1,0 МПа рекомендуется толщина стенки обечайки S1 = 8 мм [6].
Расчетный диаметр для люка, как смещенного штуцера на эллиптическом днище
мм.
Люк А требует укрепления, т. к. условие (20) не выполняется:
519,3 мм >164,3 мм.
3.5.3 Расчет укрепления люка
Условие укрепления одиночного отверстия
(44)
Расчетные величины, входящие в условие укрепления определяем по приведенным ниже формулам.
Расчетная длина внешней части люка
, (45)
где 
– высота обечайки люка над
днищем, мм.
мм.
Расчетная длина внутренней части люка 
= 0.
Расчетная ширина зоны укрепления
, (46)
где
, (47)
мм;
Расчетный диаметр
, (48)
мм;
Отношения допускаемых напряжений:
для внешней части люка
; (49)
для накладного кольца
; (50)
для внутренней части люка
, (51)
где 
- допускаемое напряжение
материала внешней части люка при расчетной температуре, МПа;
- допускаемое напряжение
материала накладного кольца при расчетной температуре, МПа;
- допускаемое напряжение
материала внутренней части люка при расчетной температуре, МПа.
Так как люк, накладное кольцо и укрепляемый элемент (эллиптическое днище) выполнены из одного материала, то
Рекомендуемым вариантом укрепления является укрепление без использования накладного кольца. В этом случае толщина накладного кольца S2 принимается равной нулю.
Условие укрепления люка без использования накладного кольца
69,8×(8 – 1,5 – 1,8)×1 + 0 + 0 + 135,2×(8 – 4,4 – 1,8) ³ 0,5×(519,3 – 54,1)×4,4;
571 < 1024 мм2.
Условие укрепления (44) не выполняется.
При использовании для укрепления накладного кольца площадь сечения накладного кольца приближенно определяется как разность:
1024 – 571 = 453 мм2.
При толщине
накладного кольца S2 = 8 мм минимальная ширина накладного кольца
мм, принимаем 
= 60 мм.
Расчетная ширина накладного кольца
, (52)
мм.
Условие укрепления с учетом накладного кольца выполняется
571 + 8×60×1 ³ 1051 (мм2),
1051 > 1024 (мм2).
Допускаемое
внутреннее избыточное давление определяем при значении коэффициента
для эллиптического днища.
Коэффициент понижения прочности определяем по формуле
МПа.
Проверяем условие прочности
,
(МПа).
Условие прочности выполняется.
Расчет укрепления штуцеров Г и В2
Расчетная длина внешней части штуцеров
мм.
Расчетная длина внутренней части штуцера 
= 0.
Расчетная ширина зоны укрепления
мм;
Расчетный диаметр
мм;
Отношения допускаемых напряжений:
Условие укрепления штуцеров без использования накладного кольца
31,1×(6 – 0,45 – 1,9)×1 + 0 + 0 + 99,6×(8 – 4,78 – 1,8) ³ 0,5×(150,8 – 39,8)×4,78;
254 < 266 мм2.
Условие укрепления (44) не выполняется.
При использовании для укрепления накладного кольца площадь сечения накладного кольца приближенно определяется как разность:
266 – 254 = 12 мм2.
При
минимальной толщине накладного кольца S2 = 6 мм принимаем
ширину накладного кольца 
= 40 мм.
Расчетная ширина накладного кольца
мм.
Условие укрепления с учетом накладного кольца выполняется
254 + 6×40×1 ³ 494 (мм2),
494 > 266 (мм2).
Допускаемое
внутреннее избыточное давление определяем при значении коэффициента 
для эллиптического днища.
Коэффициент понижения прочности определяем по формуле
МПа.
Проверяем условие прочности
,
(МПа).
Условие прочности выполняется.
3.5.4 Учет взаимного влияния отверстий
Отверстие считается одиночным, если расстояние между наружными поверхностями близлежащих штуцеров удовлетворяет условию
, (53)
где b фактическое расстояние между наружными поверхностями близлежащих
штуцеров, мм;
и 
– расчетные диаметры
укрепляемого элемента по центрам укрепляемых отверстий, мм;
S – толщина укрепляемого элемента, мм;
С – сумма прибавок к толщине укрепляемого элемента, мм.
Расстояние между двумя близлежащими штуцерами Б и Ж (Д и К) на верхнем эллиптическом днище аппарата (рис. 1) определяем по теореме косинусов:
(54)
мм.
Расчетные диаметры
= 
= 2491 мм.
Проверяем условие (53)
мм.
Условие (53) не выполняется:
227,2 мм < 248,5 мм,
следовательно, отверстия являются взаимовлияющими.
Расстояние между штуцерами Е и Ж
мм.
Условие (53) не выполняется:
243,2 мм < 248,5 мм, следовательно, отверстия являются взаимовлияющими.
мм.
Проверяем условие (53):
для штуцера Б
= 2491 мм;
для люка А
