Беляев В.М., Миронов В.М. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли. Часть 1: Тонкостенные сосуды и аппараты химических производств
Подождите немного. Документ загружается.
160
Приложение 3
К расчету элементов тонкостенных сосудов и аппаратов (п. 2.4.)
Рис. П3.1. Определение
f
1
Рис. П3.2. Определение
f
2
161
Окончание Приложения 3
Рис. П3.3. Определение коэффициента
f
3
Рис. П3.4. Определение коэффициента К
5
162
К расчету сопряжений Приложение 4
Расчетные схемы и на-
правления перемещений
Величины перемещений Краевые напряжения
Примечания
Радиальное
Δ
Угловое
Θ
Меридиональное
0m
σ
Кольцевое
0t
σ
()
0
2
2
Q
csE
R
−
β
()
0
22
2
Q
csE
R
−
β
0
0
2
Q
cs
R
−
β
(
)
()
csR −
−
=
4
2
13
μ
β
()
0
22
2
M
csE
R
−
β
()
0
23
4
M
csE
R
−
β
()
2
0
6
cs
M
−
±
()
2
00
2
62
cs
M
cs
RM
−
±
−
μβ
(
)
()
p
p
csE
R
−
−
2
2
2
μ
0
()
cs
Rp
p
−2
cs
Rp
p
−
()
p
p
csE
R
−
2
0 0
cs
Rp
p
−
()()
()
10
02010
0
22
1
sin
kcsE
QQkk
R
c
cc
−
−+×
×
ϕβ
()
()
QQ
kcsE
R
c
cc
−×
×
−
0
10
0
22
sin2
ϕβ
(
)
cs
QQ
c
−
−
00
cos
ϕ
(
)
00
2sin
Cc
c
RQ Q
sc
β
−ϕ
−
;cos
2
0
ϕ
Cp
Rp
Q =
(
)
()
;
13
4
2
csR
CC
−
−
=
μ
β
;
2
21
1
010
ϕ
β
μ
ctg
R
k
CC
−
−=
;
2
21
1
020
ϕ
β
μ
ctg
R
k
CC
+
−=
()
0
10
2
0
2
sin2
M
kcsE
R
c
cC
−
ϕβ
()
0
10
23
4
M
kcsE
R
c
cC
−
β
()
2
0
6
cs
M
C
−
±
()
2
00
2
62
cs
M
cs
MR
C
C
CC
−
±
−
μβ
(
)
()
p
c
c
p
csE
R
−
−
2
sin1
0
2
ϕμ
0
()
cs
Rp
C
p
−2
()
cs
Rp
C
p
−2
163
Продолжение Приложения 4
Расчетные схемы и на-
правления перемещений
Величины перемещений Краевые напряжения
Примечания
Радиальное
Δ
Угловое
Θ
Меридиональное
0m
σ
Кольцевое
0t
σ
(
)
()
csE
QQR
K
K
−
−
0
2
2
β
(
)
()
22
0
2
cos
K
c
RQ Q
Es c
β−
−
α
(
)
cs
QQ
c
−
−
0
sin
α
(
)
cs
QQR
K
−
−
0
2
β
;
2
p
pR
Qtg
=
α
()
0
22
cos
2
M
csE
R
K
K
α
β
−
()
0
2
23
cos
4
M
csE
R
K
K
α
β
−
()
2
0
6
cs
M
−
±
()
()
2
00
2
6
cos
2
cs
M
cs
RM
K
K
K
−
±
−
μ
α
β
(
)
()
α
μ
cos2
2
2
csE
pR
K
p
−
−
()
p
K
p
csE
R
α
α
2
cos2
sin3
−
()
α
cos2 cs
Rp
K
p
−
()
α
coscs
Rp
K
p
−
()
p
K
p
csE
R
α
cos
2
−
()
p
K
p
csE
R
α
α
2
cos
sin2
−
0
()
α
coscs
Rp
K
p
−
()
p
K
p
csE
R
R
R
α
μμ
cos2
2
2
2
0
2
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+−
()
p
K
p
csE
R
R
R
α
α
2
2
2
0
cos2
3sin
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
()
α
cos2
1
2
2
0
csE
R
R
Rp
K
p
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
()
α
cos2 csE
Rp
K
p
−
164
Окончание Приложения 4
Расчетные схемы и на-
правления перемещений
Величины перемещений Краевые напряжения
Примечания
Радиальное
Δ
Угловое
Θ
Меридиональное
0m
σ
Кольцевое
0t
σ
()
()
QQ
csE
R
K
YK
−
−
0
2
0.
2
β
()
()
QQ
csE
R
K
YK
−×
×
−
0
2
0
2
.
cos
2
α
β
()
cs
QQ
K
−
−
α
sin
0
(
)
cs
QQR
K
YK
−
−
00.
2
β
()
()
;
cos
13
4
2
.
α
μ
β
csR
YK
−
−
=
α
tg
Rp
Q
2
0
=
()
0
2
0.
cos
2
M
csE
R
K
YK
α
β
−
()
0
2
2
0
2
.
cos
4
M
csE
R
K
YK
α
β
−
()
2
0
6
cs
M
−
±
()
()
2
0
00
2
.
6
cos
2
cs
M
cs
MR
K
YK
−
±
±
−
μ
α
β
()
P
K
p
csE
R
α
cos
2
0
−
()
P
K
p
csE
R
α
α
cos
sin
2
0
−
0
()
α
cos
0
cs
Rp
p
−
()
p
K
p
csE
R
R
R
α
μμ
cos2
2
2
0
2
2
0
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+−
()
p
K
p
csE
R
R
R
α
α
2
2
0
2
0
cos2
3sin
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
()
α
cos2
1
2
0
2
0
cs
p
R
R
R
K
P
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
()
α
cos
0
cs
Rp
K
p
−
()
0
2
2
Q
csE
a
Э
Э
−
β
()
0
22
2
Q
csE
a
Э
Э
−
β
0
0
2
2
Q
cs
a
Э
Э
−
β
(
)
()
;
13
4
2
csa
Э
Э
−
−
=
μ
β
()
0
22
2
M
csE
a
Э
Э
−
β
()
0
23
4
M
csE
a
Э
Э
−
β
()
2
0
6
cs
M
Э
−
±
()
2
0
0
2
62
cs
M
M
cs
a
Э
Э
Э
−
±
−
μβ
()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−−
−
2
2
2
2
2 b
a
csE
ap
Э
p
μ
0
()
cs
p
Э
p
−2
()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
2
2
2
2 b
a
cs
ap
Э
p
165
ЛИТЕРАТУРА
1.
Валы и оси. Конструирование и расчет /Серенсен С.В., Громан М.Б., Ко-
гаев В.П., Шнейдерович Р.М. – М.: Машиностроение, 1979. – 320 с.
2.
Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин
нефтеперерабатывающих заводов. –М.: Гостоптехиздат, 1962. –295 с.
3.
Домашнев А.Д. Конструирование и расчет химических аппаратов.
–М.: Машиностроение, 1961. –624 с.
4.
Канторович З.Б. Основы расчета химических машин и аппаратов.
–М.: Машиностроение, 1960. –744 с.
5.
Канторович З.Б. Машины химической промышленности. –М.: Стройиз-
дат, 1965. –304 с.
6.
Кольман-Иванов Э.Э. Конструирование и расчет машин химических про-
изводств. Учебник - М.: Машиностроение, 1985. -406 с.
7.
Криворот А.С. Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов
химической промышленности. –М.: Машиностроение, 1967. –376 с.
8.
Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. Ката-
лог. –М.: Машиностроение, 1981. –428 с.
9.
Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета
химической аппаратуры: Справочник. – 2-е изд. –Л.: Машиностроение,
1970. –752 с.
10.
Михалев М.Ф., Третьяков Н.П., Мильченко А.И., Зобнин В.В. Расчет и
конструирование машин и аппаратов химических производств. Учебное
пособие - М.: Машиностроение, 1984. -302 с.
11.
Поникаров И.И. Машины и аппараты химических производств. –М.:
Машиностроение, 1989. –368 с.
12.
Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под
давлением. –М.: Металлургия, 1976. –128 с.
13.
Рахмилевич З.З. и др. Справочник механика химических и нефтехимиче-
ских производств. Справочник – М.: Химия,1985. –592 с.
14.
Румянцев О.В. Оборудование цехов синтеза высокого давления в азотной
промышленности. –М.: Химия, 1970. –376 с.
15.
Смирнов Г.Г., Толчинский А.Р., Кондратьева Т.Ф. Конструирование безо-
пасных аппаратов для химических и нефтехимических производств. Спра-
вочник. –Л.: Машиностроение, 1988. –303 с.
16.
Сосуды и трубопроводы высокого давления. Справочник
/Е.Р.Хисматулин, Е.М.Королев, В.И.Лифшиц. –М.: Машиностроение,
1990. –384 с.
17.
Топтуненко Е.Т. Основы конструирования и расчета химических аппара-
тов и машин. –Харьков: Изд.ХГУ, 1968. –376 с.
166
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 5
1. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ХИМИЧЕСКОМ
МАШИНОСТРЕНИИ ............................................................................................. 6
1.1. Критерии работоспособности материала .................................................. 6
1.2. Основные конструкционные материалы ................................................... 7
1.3. Основные расчетные параметры .............................................................. 15
1.4. Расчет на механическую прочность ......................................................... 17
2. БЕЗМОМЕНТНАЯ ТЕОРИЯ РАСЧЕТА ТОНКОСТЕННЫХ СОСУДОВ И
АППАРАТОВ ........................................................................................................ 20
2.1. Основы безмоментной теории ................................................................. 21
2.2. Основы расчета тонкостенных сосудов, работающих под внутренним
давлением ........................................................................................................... 26
2.3. Основы расчета тонкостенных сосудов, работающих под наружным
давлением ........................................................................................................... 28
2.4. Конструирование и расчет элементов тонкостенных сосудов и
аппаратов ............................................................................................................ 32
2.5. Днища и крышки ........................................................................................ 41
3. МОМЕНТНАЯ ТЕОРИЯ РАСЧЕТА ТОНКОСТЕННЫХ ОБОЛОЧЕК ...... 49
3.1. Цилиндрическая обечайка, жестко заделанная в недеформируемое
основание и нагруженная внутренним давлением р ..................................... 58
3.2. Цилиндрическая обечайка, жестко заделанная в недеформируемое
основание и нагретая по отношению к основанию на t K ............................ 59
3.3. Крышка в виде шарового сегмента, жестко заделанная по краю и
нагруженная внутренним газовым давлением р ............................................ 60
3.4. Цилиндрическая обечайка и днище в виде сферического сегмента,
нагруженные внутренним газовым давлением р ........................................... 61
3.5. Цилиндрическая обечайка, соединенная с плоским днищем и
нагруженная давлением р ................................................................................. 63
3.6. Цилиндрическая обечайка, соединенная с коническим днищем и
нагруженная давлением р ................................................................................. 64
4. РАСЧЕТ ТОНКИХ ПЛАСТИН ....................................................................... 65
4.1. Расчет круглых, симметрично нагруженных пластин ........................... 66
4.2. Изгиб прямоугольных пластин ................................................................. 74
5. УКРЕПЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ В СТЕНКЕ ОБОЛОЧКИ ............................... 75
5.1. Ослабление стенок сосудов, вызываемое отверстиями ......................... 75
5.2. Определение наибольшего неукрепленного отверстия ......................... 76
5.3. Определение необходимой площади укрепления кольцами ................. 77
5.4. Современные конструкции укрепления отверстий и их расчет ............ 78
5.5. Штуцера....................................................................................................... 84
6. РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ ............. 85
6.1. Основные типы фланцев и их применение ............................................. 85
167
6.2. Специальные типы фланцев ...................................................................... 88
6.3. Выбор прокладок ........................................................................................ 89
6.4. Сущность расчета фланцев ....................................................................... 92
6.5. Условия расчета фланцевых соединений ................................................ 94
6.6. Общий порядок расчета фланцевого соединения ................................... 96
6.7. Расчет фланцевого соединения, работающего под внутренним
давлением ......................................................................................................... 101
6.8. Расчет элементов приварных и приварных встык фланцев ................. 102
6.9. Расчет кольца свободного фланца .......................................................... 103
6.10. Расчет фланцевого соединения, работающего под наружным
давлением ......................................................................................................... 103
7. Примеры решения задач ................................................................................. 104
7.1. Расчет на прочность от действия внутреннего давления ..................... 104
7.2. Расчет на прочность и устойчивость от действия внутреннего и
наружного давлений ........................................................................................ 111
7.3. Расчет укрепление отверстия .................................................................. 119
7.4. Расчет сопряжения оболочек .................................................................. 122
7.5. Расчет фланцевого соединения ............................................................... 125
Приложение 1 Механические свойства материалов........................................131
СТАЛЬ .............................................................................................................. 131
ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ ..................................................... 140
АЛЮМИНИЙ И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ ........................................... 141
МЕДЬ И СПЛАВЫ НА ЕЕ ОСНОВЕ ........................................................... 144
ТИТАН И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ ...................................................... 150
Приложение 2 К конструированию и расчету фланцевых соединений ........ 154
Приложение 3 К расчету элементов тонкостенных сосудов и аппаратов .... 160
Приложение 4 К расчету сопряжений ............................................................... 162
ЛИТЕРАТУРА ..................................................................................................... 165
Василий Михайлович Беляев
Владимир Михайлович Миронов
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ
ОБОРУДОВАНИЯ ОТРАСЛИ
ЧАСТЬ I
ТОНКОСТЕННЫЕ СОСУДЫ И АППАРАТЫ
ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Учебное пособие
Научный редактор
доктор технических наук, профессор В. И. Косинцев
Редактор О. М. Васильева
Подписано к печати
Формат 60х84/16. Бумага ксероксная.
Плоская печать. Усл. печ. л. .Уч.-изд. л.
Тираж экз. 3аказ . Цена свободная.
ИПФ ТПУ. Лицензия ЛТ № 1 от 18.07.94.
Типография ТПУ. 634034, Томск, пр. Ленина, 30.