Для горизонтальных аппаратов

Р_А = Р_Б = 0, 5 × G, МН. (1.45)

Расчетный изгибающий момент

М_и = 0, 0215 × G × L_пр, MН × м. (1.46)

Для аппарата на трех опорах по схеме II реакции опор

Р_А = Р_В = 0, 323 × G, МН, (1.47)

Р_Б = 0, 354 × G, МН. (1.48)

Расчетный изгибающий момент на всех опорах

М_и = 0, 0105× G × L_пр, MН × м. (1.49)

В формулах значения величин:

G - общая сила тяжести аппарата с содержащейся в нем средой и вертикальные внешние нагрузки (с учетом их знака), МН; L_пр - приведенная длина аппарата, м

Приведенная длина аппарата (при наличии двух одинаковых днищ)

L_пр = L_ц + 2 × L_DH, (1.50)

где L_ц - длина цилиндрической части корпуса, м; L_DH - длина днища, приведенная к цилиндрической части корпуса, м.

Приведенная длина днища (при заполнении средой в аппарате) определяется по формуле

, (1.51)

где g - ускорение силы тяжести, м/сек²; G_DH - сила тяжести днища, Мн; V_DH - емкость днища, м³; D_H, D_BH - соответственно наружный и внутренний диаметры цилиндрической обечайки корпуса, м; r, r _c - соответственно плотность материала и среды в аппарате, кг/м³.

Напряжение на изгиб в корпусе от силы тяжести определяется по формуле

s _u = М_и / W, МН/м², (1.52)

где М_и - расчетный изгибающий момент от силы тяжести, определяемый по формулам (1.46, 1.49); W - момент сопротивления поперечного сечения аппарата в м³, определяемый по формуле

W = 0, 8 × D_BH² × (S - С). (1.53)

Допускаемое напряжение материала на изгиб может быть определено как

[ s ]_u = [ s ] × 0, 8,

где [ s ]- допускаемое напряжение на растяжение, МН/м².

В случае наличия у корпуса внешних осевых, изгибающих (в диаметральной плоскости) и крутящих (перпендикулярной к оси плоскости) нагрузок (от силы тяжести и т.д.) эквивалентное напряжение от них в стенке обечайки s _э определяется по формуле

s _э , (1.54)

где s - напряжение растяжения или сжатия в обечайке от внешней осевой силы в МН/м², определяемое по формуле

s = Р / F = Р / p × (D_BH + S) × (S - C), (1.55)

где Р - осевая внешняя нагрузка, МН; F = p × (D_BH + S) × (S - C) - площадь поперечного сечения обечайки, м²;

s _u - напряжение изгиба в обечайке от внешнего изгибающего момента в МН/м², определяется по формуле

s _u = М_и / W = 4 × М_и / p × (D_BH + S)² × (S - C), (1.56)

t - напряжение кручения в обечайке от внешнего крутящего момента в Мн/м², определяется по формуле

t = М_к / 2 × W = 8 × М_к / p × (D_BH + S)² × (S - C), (1.57)

где М_к - внешний крутящий момент, МН × м;

s _n- приведенное напряжение от внутреннего давления в МН/м², определяемое по формуле

s _n= Р × [D_BH + (S - C)] / 2 × j × (S - C), (1.58)

где Р - расчетное давление, МН/м²; j - коэффициент прочности сварного шва.

Напряжения s _n, s _u и t определяются для сечения, в котором они являются максимальными. В сомнительных случаях указанные напряжения определяются для нескольких сечений.

При отсутствии в обечайке какой-либо из нагрузок соответствующее ей напряжение в уравнении (1.54) принимается равным нулю.

Напряжение на изгиб в стенке корпуса от действия реакции опоры в s _u МН/м² необходимо проверить по формуле

s _u = 0, 02 × Р × D_BH / W < [ s ]_u, (1.59)

где Р - реакция опоры, МН; W’- момент сопротивления расчетного поперечного элемента стенки аппарата над опорой относительно оси х, проходящей через центр тяжести этого сечения параллельно оси аппарата, м³.

Момент сопротивления указанного сечения (рис.20) определяется по формуле

W’ = [в + 8(S - C)] × (S - C)² / 6, (1.60)

где в - ширина опоры, м.

Рис. 1.20. Расчетное сечение стенки горизонтального цилиндрического корпуса в месте опоры при расчете его на прочность и устойчивость от действия реакции опоры

а - сечение неукрепленной стенки; б - сечение стенки, укрепленной накладкой.

Если условие (1.59) не выполнено, то в месте опоры на корпусе необходимо предусмотреть накладку. Момент сопротивления сечения, состоящего из элемента стенки и накладки, относительно оси х, проходящей через центр тяжести этого сечения параллельно оси аппарата, должен быть

W ³ 0, 02 × P× D_BH / [ s ]_u. (1.61)

Толщину накладки S_н рекомендуется принимать

S_н = S, если 4[ s ]_u > s > [ s ]_u

или S_н > S, если s _u > 4[ s ]_u,

где s _u - по формуле (1.59).

Величину S_н определяют подбором, исходя из соблюдения условия (1.60).

Расчетный момент сопротивления сложного составного сечения корпуса, усиленного накладкой, W в м³(см. рис.1.20), определяется по формуле

, (1.62)

где F_с’ - расчетная площадь поперечного сечения элемента в м²; F_н’ - расчетная площадь поперечного сечения накладки в м²; I_с - момент инерции площади F_с’ относительно оси, проходящей через центр тяжести ее параллельно оси аппарата, м²; I_н - то же для площади F_н’ в м²; у - расстояние от нижней поверхности накладки до оси, проходящей через центр тяжести площади параллельно оси аппарата, м.

В формуле (1.62) величины имеют следующие значения:

F_с’ = [в + 8(S - C)] × (S - C), (1.63)

F_н’= (в + 4S_н) × S_н, (1.64)

I_с = F_с’ × (S - C)²/12; I_н = (F_н’× S_н ²)/12, (1.65)

. (1.66)

Накладки толщиной S_н > 1, 6 × S применять не рекомендуется. Поэтому, если указанная толщина накладки не удовлетворяет условию (1.23), то в местах опор следует предусматривать кольца жесткости, которые можно расположить как снаружи, так и внутри корпуса, в зависимости от конструкционных возможностей. Основные типовые поперечные сечения колец жесткости приведены на рис. 1.21.

Рис. 1.21. Типовые поперечные сечения колец жесткости

Расчетный момент инерции I’(м⁴) поперечного сечения, состоящего из площади сечения кольца жесткости и площади сечения элемента стенки корпуса, определяют исходя из условия устойчивости корпуса в месте опоры (при запасе на устойчивость n_у = 2, 6).

, (1.67)

где a - угол обхвата опорой корпуса, град; Е^t - модуль упругости корпуса при рабочей температуре, МН/м².

Угол обхвата a обычно принимается равным 120⁰. При определении I’ площадь расчетного поперечного сечения элемента стенки определяется по формуле (1.63).

При применении опор-лап III и IV (рис. 1.17) отношение вылета их к высоте ребра рекомендуется принимать l / h = 0, 5. Определение толщины ребра производится по формуле (1.42).