Расчет сосуда курсовая работа

Ðàçìåùåíî íà https://www.allbest.ru/

Ðàçìåùåíî íà https://www.allbest.ru/

Ñîäåðæàíèå

1. Îïèñàíèå îáúåêòà. Íàçíà÷åíèå, òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, íàãðóçêè, îñîáåííîñòè ýêñïëóàòàöèè

2. Ðàñ÷åò òîíêîñòåííûõ ñîñóäîâ

3. ×àñòíûå ñëó÷àè ðàñ÷åòà òîíêîñòåííûõ ñîñóäîâ

3.1 Ñôåðè÷åñêèé ñîñóä ïîä äåéñòâèåì ðàâíîìåðíîãî âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ ãàçà

3.2 Öèëèíäðè÷åñêèé ñîñóä ïîä äåéñòâèåì ðàâíîìåðíîãî âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ ãàçà

4. Ðàñ÷åò òîíêîñòåííûõ öèëèíäðè÷åñêèõ ðåçåðâóàðîâ

5. Ðàñ÷åò òîíêîñòåííûõ êîíè÷åñêèõ ðåçåðâóàðîâ

6. Îñîáåííîñòè ðàáîòû ðåçåðâóàðîâ ñëîæíîãî î÷åðòàíèÿ

7. Ïðèìåð ðàñ÷åòà òîíêîñòåííîãî ðåçåðâóàðà ñëîæíîé ôîðìû

Ñïèñîê ëèòåðàòóðû

1. Îïèñàíèå îáúåêòà. Íàçíà÷åíèå, òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, íàãðóçêè, îñîáåííîñòè ýêñïëóàòàöèè

Ñîñóä — ãåðìåòè÷åñêè çàêðûòàÿ åìêîñòü, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ âåäåíèÿ õèìè÷åñêèõ, òåïëîâûõ è äðóãèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, à òàêæå äëÿ õðàíåíèÿ è òðàíñïîðòèðîâêè ãàçîîáðàçíûõ, æèäêèõ è äðóãèõ âåùåñòâ. Ãðàíèöåé ñîñóäà ÿâëÿþòñÿ âõîäíûå è âûõîäíûå øòóöåðà.

Ñîñóäû äàâëåíèÿ, ìàãèñòðàëüíûå, ïðîìûñëîâûå è òåõíîëîãè÷åñêèå òðóáîïðîâîäû îòíîñÿòñÿ ê âûñîêî-ðèñêîâûì îáúåêòàì, îïðåäåëÿþùèì áåçîïàñíîñòü íåôòåõèìè÷åñêîãî, ýíåðãåòè÷åñêîãî, òðàíñïîðòíîãî, àòîìíîãî è äîáûâàþùåãî êîìïëåêñîâ ñòðàíû. Ïðèíÿòûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìåòîäû ïðîåêòèðîâàíèÿ, òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ è ñèñòåìû îáåñïå÷åíèÿ ýêñïëóàòàöèîííîé áåçîïàñíîñòè îïèðàþòñÿ íà äëèòåëüíûé îòå÷åñòâåííûé è ìåæäóíàðîäíûé îïûò ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñîñóäîâ è òðóáîïðîâîäíûõ ñèñòåì, ñ îäíîé ñòîðîíû, è íà íîâåéøèå äîñòèæåíèÿ ôóíäàìåíòàëüíîé íàóêè è ñîâðåìåííîé òåõíèêè – ñ äðóãîé. Íîðìàòèâíûå äîêóìåíòû íà ïðîåêòèðîâàíèå è èçãîòîâëåíèå ñîñóäîâ ÃÎÑÒ 14249-89, ÃÎÑÒ 24755-89, ÏÎ 03-584-04.

Ðèñ.1 Ñîñóä äàâëåíèÿ

Ñîñóäû äàâëåíèÿ ñâàðèâàþò íåñêîëüêèìè ñïîñîáàìè.  ðåçóëüòàòå ñòåñíåíèÿ ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè è óñàäêè íàïëàâëåííîãî ìåòàëëà ïðè ñâàðêå â çîíå, ïðèëåãàþùåé ê ñâàðíîìó øâó, âîçíèêàþò îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ, êîòîðûå, êàê ïðàâèëî, äîñòèãàþò ïðåäåëà òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà. Ñ÷èòàþò, ÷òî ýòè íàïðÿæåíèÿ (à ÷àùå âìåñòå ñ äåéñòâóþùèìè íàïðÿæåíèÿìè) ìîãóò èíèöèèðîâàòü íåñòàáèëüíîå ðàçâèòèå òðåùèí. È âîçäåéñòâèå òåðìî-äåôîðìàöèîííîãî öèêëà ñâàðêè ìîæåò ïðèâåñòè ê ñóùåñòâåííîé ïîòåðå ïëàñòè÷íîñòè îñíîâíîãî ìåòàëëà. Çîíà õðóïêîãî ðàçðóøåíèÿ ìåòàëëà íàõîäèòñÿ îêîëî ñâàðíîãî øâà.

Ðèñ 2. Çîíû õðóïêîãî ðàçðóøåíèÿ ìåòàëëà

Èçãîòîâëåíèå ñîñóäîâ èç ïëàêèðîâàííîãî ëèñòà (íàíåñåíèå íà ïîâåðõíîñòü ìåòàëëè÷åñêèõ ëèñòîâ, ïëèò, ïðîâîëîêè, òðóá òîíêîãî ñëîÿ äðóãîãî ìåòàëëà èëè ñïëàâà òåðìîìåõàíè÷åñêèì ñïîñîáîì) ÿâëÿåòñÿ íàèëó÷øèì ñïîñîáîì. Ïðåññ ìîùíîñòüþ 2000 ò äëÿ ãèáêè òîëñòûõ ëèñòîâ. Äëÿ ñîñóäîâ äàâëåíèÿ, èìåþùèõ òîëùèíó ëèñòà, ïðåâûøàþùóþ 50 ìì, íàèáîëåå ýêîíîìè÷íîé ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîøëàêîâàÿ ñâàðêà. Áîëüøèíñòâî âûñîêîïðî÷íûõ ñîñóäîâ äàâëåíèÿ èçãîòàâëèâàþòñÿ ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè ñâàðêè.

 ñîñóäàõ äàâëåíèÿ ñëåäóåò ïðåäóñìîòðåòü îòâåðñòèÿ íå òîëüêî äëÿ ââîäà è âûâîäà òåïëîíîñèòåëÿ, íî òàêæå äëÿ îïîðîæíåíèÿ, î÷èñòêè è äîñòóïà âíóòðü ïðè îñìîòðå è ðåìîíòå. Åñëè æå ÷èñëî îòâåðñòèé âåëèêî, òî ýêîíîìè÷íåå ñîñðåäîòî÷èòü îòâåðñòèÿ â ñôåðè÷åñêîì èëè ýëëèïñîèäàëüíîì äíèùå, âûïîëíèâ âñþ åãî ñòåíêó â ïîëòîðà ðàçà òîëùå, ÷åì ñòåíêó îáå÷àéêè. Ïðè òàêîì ðåøåíèè ñëåäóåò ðàñïîëàãàòü îòâåðñòèÿ íà âçàèìíîì ðàññòîÿíèè íå ìåíåå òðåõ äèàìåòðîâ îòâåðñòèÿ âî èçáåæàíèå ÷ðåçìåðíûõ íàïðÿæåíèé â ïðîìåæóòêàõ ìåæäó îòâåðñòèÿìè. Ïðè ëþáîé èç ïðèâåäåííûõ âûøå ñõåì ðàñïîëîæåíèÿ êîíöåíòðàöèþ íàïðÿæåíèé âáëèçè îòâåðñòèé ìîæíî çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü, åñëè ââàðèòü â îòâåðñòèÿ îòðåçêè òîëñòîñòåííûõ òðóá, ïðè÷åì ðåêîìåíäóåòñÿ, ÷òîáû òðóáà èìåëà ñâîáîäíóþ äëèíó ïðèìåðíî â îäèí äèàìåòð ñ êàæäîé ñòîðîíû ñòåíêè ñîñóäà. Äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå ñâîáîäíîé äëèíû òðóáû îêàçûâàåò ìàëîå âëèÿíèå íà íàïðÿæåíèå â ñòåíêå âáëèçè ââîäà èç-çà îãðàíè÷åííîñòè äåéñòâèÿ ñäâèãà.

Ðèñ 3. Ñîñóä äàâëåíèÿ â ðàçðåçå

Ïðè ðàáîòå ñîñóäû äàâëåíèÿ ìîãóò ïîäâåðãàòüñÿ âîçäåéñòâèþ êîððîçèîííîé ñðåäû ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ. Ïðè èñïîëüçîâàíèè âûñîêîïðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ ýòî ìîæåò ïðèâåñòè ê êîððîçèîííîìó ðàçðóøåíèþ ïîä íàïðÿæåíèåì. Ñòàëü ñ ïðåäåëîì òåêó÷åñòè íèæå 113 êãñ / ìì2, êàê ïðàâèëî, íå÷óâñòâèòåëüíà ê êîððîçèè ïîä íàïðÿæåíèåì, â òî âðåìÿ êàê ñòàëè ñ áîëåå âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ ìîãóò áûòü ñêëîíû ê ðàçðóøåíèÿì ýòîãî âèäà. Ïîýòîìó ìû âûáèðàåì Ñòàëü 10 ñ ïðåäåëîì òåêó÷åñòè â äèàïàçîíå îò 200 êãñ / ìì2 äî 250 êãñ / ìì2. Ñîñóäû äàâëåíèÿ ñëåäóåò êîíñòðóèðîâàòü òàê, ÷òîáû îíè íå ïîäâåðãàëèñü êîððîçèè ïîä íàïðÿæåíèåì ïðè îáû÷íûõ ðàáî÷èõ óñëîâèÿõ.

Ðèñ 4. Ñîñóä äàâëåíèÿ ãîðèçîíòàëüíîãî òèïà

Âûáîð ìåòîäà êîíòðîëÿ çàâèñèò, â ÷àñòíîñòè, îò òîãî, êàêèå òèïè÷íûå äåôåêòû ìîãóò âîçíèêàòü â ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ. Ïðè ðàññìîòðåíèè êîíòðîëÿ ìàòåðèàëà è óçëîâ ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî âñå ìàòåðèàëû ñîîòâåòñòâóþò ñòàíäàðòàì ïî äàííûì õèìè÷åñêîãî àíàëèçà, ìåõàíè÷åñêèì è ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì. Óëüòðàçâóêîâîé Êîíòðîëü óãëîâîãî ñâàðíîãî øâà. Ïîñëå çàâåðøåíèÿ èçãîòîâëåíèÿ ñîñóä äàâëåíèÿ ïîäâåðãàåòñÿ èñïûòàíèþ äàâëåíèåì. Êîæóõè òåïëîîáìåííèêîâ è ñîñóäû äàâëåíèÿ ìîãóò èìåòü ïîëóñôåðè÷åñêèå, ýëëèïñîèäàëüíûå è ïëîñêèå äíèùà.

Ðèñ 5. Ñîñóä äàâëåíèÿ ñ ïîëóñôåðè÷åñêèì äíèùåì

Ïîñêîëüêó òåîðåòè÷åñêèå ðàñ÷åòû ñîñóäîâ äàâëåíèÿ, ðàáîòàþùèõ â óñëîâèÿõ ïîëçó÷åñòè, âñòðå÷àþò çíà÷èòåëüíûå òðóäíîñòè, ÷àñòî ïðèáåãàþò ê èñïûòàíèÿì íà ìîäåëÿõ èëè âñåãî ñîñóäà, èëè åãî îòäåëüíûõ óçëîâ. Íà ïðàêòèêå ïðè íàäëåæàùåì âûïîëíåíèè òàêèå èñïûòàíèÿ âåñüìà ãðîìîçäêè è òðåáóþò áîëüøèõ çàòðàò âðåìåíè, ïîýòîìó â òåõíè÷åñêîé ëèòåðàòóðå ðåçóëüòàòîâ ïîäîáíûõ ýêñïåðèìåíòîâ ïî÷òè íåò. Îäíàêî íåîáõîäèìîñòü çíà÷èòåëüíîãî ðàñøèðåíèÿ ðàáîò â ýòîì íàïðàâëåíèè ïî-ïðåæíåìó ñîõðàíÿåòñÿ. Ìàòåðèàëû äëÿ êîðïóñîâ ñîñóäîâ äàâëåíèÿ âûáèðàþò èñõîäÿ èç ñëåäóþùèõ ÷åòûðåõ îñíîâíûõ òðåáîâàíèé: ïðèãîäíîñòè äëÿ ïðèìåíåíèÿ â äàííîé êîíñòðóêöèè; ñîîòâåòñòâèÿ ñòàíäàðòàì èëè óñòàíîâëåííûì íîðìàòèâàì; ñòîèìîñòè; îñâîåííîñòè äàííîãî ìàòåðèàëà ïðîìûøëåííûì ïðîèçâîäñòâîì. Óêàçàííûå òðåáîâàíèÿ îãðàíè÷èâàþò ñâîáîäó âûáîðà ìàòåðèàëà ïðè êîíñòðóèðîâàíèè, íî îíè íåîáõîäèìû äëÿ îáúåêòèâíîãî è êðèòè÷åñêîãî ïîäõîäà ê âûáîðó ìàòåðèàëà è äëÿ ïåðåñìîòðà òðàäèöèîííîé òåõíîëîãèè â íàïðàâëåíèè ïîâûøåíèÿ ýêîíîìè÷íîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ìàòåðèàëîâ.

Ðèñ 6. Ñîñóä äàâëåíèÿ ãîðèçîíòàëüíîãî òèïà

Êîíñòðóêòîðàì âàæíî çíàòü ïîòåíöèàëüíûå îïàñíîñòè, êîòîðûå ìîãóò âñòðåòèòüñÿ â ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ, îñîáåííî ñîñóäîâ èç âûñîêîïðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ, è ñïîñîáû óñòðàíåíèÿ ýòèõ îïàñíîñòåé. Îáû÷íî ñòàíäàðòû äëÿ ñîñóäîâ äàâëåíèÿ íå ñîäåðæàò ðåãëàìåíòèðîâàííûõ òðåáîâàíèé ïî óäàðíîé âÿçêîñòè ìàòåðèàëîâ ïðè ðàáî÷èõ òåìïåðàòóðàõ âûøå 0 Ñ. Òåì íå ìåíåå äëÿ êîíñòðóêòîðîâ ñòàíîâèòñÿ âñå áîëåå î÷åâèäíîé íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ óäàðíîé âÿçêîñòè â êà÷åñòâå êîíòðîëüíîé õàðàêòåðèñòèêè, â îñîáåííîñòè ïðè îöåíêå êà÷åñòâà ìåòàëëà òîëñòîëèñòîâîãî ïðîêàòà.  ïðîöåññå ïðîèçâîäñòâà ñîñóäîâ äàâëåíèÿ îïàñíîñòü âîçíèêíîâåíèÿ òàêèõ ÷åøóé÷àòûõ òðåùèí ïîÿâëÿåòñÿ âî âðåìÿ ïðèâàðêè ê òîëñòîñòåííûì îáå÷àéêàì íåñêâîçíûõ øòóöåðîâ èëè äðóãèõ äåòàëåé. Ïîñêîëüêó èñïîëüçîâàíèå â òîëñòîñòåííûõ ñîñóäàõ ñêâîçíûõ øòóöåðîâ ñâÿçàíî ñ ðèñêîì îáðàçîâàíèÿ òðåùèí â ïðîöåññå òåðìîîáðàáîòêè ïîñëå ñâàðêè, äëÿ ñîñóäîâ ýòîãî êëàññà îáû÷íî ïðèìåíÿþò íåñêâîçíûå øòóöåðà.

 òî æå âðåìÿ äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ÷åøóé÷àòûõ òðåùèí íåîáõîäèìî ðåãëàìåíòèðîâàòü íèæíèé äîïóñòèìûé ïðåäåë ïëàñòè÷íîñòè â íàïðàâëåíèè òîëùèíû ëèñòà èëè ïðèìåíÿòü ñòàëü, ïîäâåðãíóòóþ âàêóóìíîé äåãàçàöèè. Ïðàâèëà êîíòðîëÿ äëÿ ñîñóäîâ äàâëåíèÿ äàþò ïðåäåëüíûå çíà÷åíèÿ ðàçìåðîâ äåôåêòîâ îïðåäåëåííîãî òèïà. Ýòè ïðåäåëüíûå çíà÷åíèÿ êàñàþòñÿ äåôåêòîâ, êîòîðûå ìîãóò áûòü îáíàðóæåíû íà ðåíòãåíîãðàììàõ ñâàðíûõ øâîâ, à äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìàêðîñå÷åíèé ïîäîáíûå îãðàíè÷åíèÿ ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ äåôåêòîâ, îáíàðóæåííûõ âèçóàëüíî

ÎÁÙÈÅ ÏÎÍßÒÈß

Ñòåíêè ñîñóäîâ, èñïûòûâàþùèå âíóòðåííåå äàâëåíèå âîäû, ïàðà èëè ãàçà, íàõîäÿòñÿ â ñîñòîÿíèè äâóõñòîðîííåãî ðàñòÿæåíèÿ. Ê òàêèì ñîñóäàì îòíîñÿòñÿ ïàðîâûå êîòëû, ãàçãîëüäåðû, íåôòåáàêè, ðåçåðâóàðû âîäîíàïîðíûõ áàøåí è ò. ï.

Îäíîé èç îñîáåííîñòåé òàêîãî ðîäà êîíñòðóêöèé ÿâëÿåòñÿ ìàëàÿ òîëùèíà ñòåíêè ïî ñðàâíåíèþ ñ èõ îáùèìè ãàáàðèòíûìè ðàçìåðàìè, ÷òî ïîçâîëÿåò îáúåäèíèòü èõ îáùèì òåðìèíîì “òîíêîñòåííûå ñîñóäû”.

Õàðàêòåðíîé ÷åðòîé áîëüøèíñòâà òîíêîñòåííûõ ñîñóäîâ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé òåëà âðàùåíèÿ. Ñå÷åíèå ñîñóäà ïëîñêîñòüþ, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç îñü âðàùåíèÿ, íàçûâàåòñÿ ìåðèäèîíàëüíûì, à ñå÷åíèå ïî íîðìàëè ê ìåðèäèàíàì – îêðóæíûì.

 ñëó÷àå äåéñòâèÿ íà ñîñóä àñèììåòðè÷íîé íàãðóçêè ýëåìåíò, âûðåçàííûé îêðóæíûì è ìåðèäèîíàëüíûì ñå÷åíèÿìè, ðàñòÿãèâàåòñÿ ïî âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûì íàïðàâëåíèÿì, è, êðîìå òîãî, èñêðèâëÿåòñÿ.

Äâóñòîðîííåìó ðàñòÿæåíèþ ýëåìåíòà ñîîòâåòñòâóþò ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåííûå íîðìàëüíûå íàïðÿæåíèÿ è , äåéñòâóþùèå ïî òîëùèíå â ñòåíêàõ ñîñóäà .

Èçìåíåíèå êðèâèçíû ýëåìåíòà â ïëîñêîñòè ìåðèäèîíàëüíîãî è îêðóæíîãî ñå÷åíèÿ âûçûâàåò ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëüíûõ íîðìàëüíûõ íàïðÿæåíèé, èçìåíÿþùèõñÿ ïî ëèíåéíîìó çàêîíó.

 ïåðâîì ñëó÷àå ïî ãðàíÿì ýëåìåíòà äåéñòâóþò íîðìàëüíûå ñèëû, âî âòîðîì – èçãèáàþùèå ìîìåíòû.

Îäíàêî, äëÿ ñîñóäîâ, èìåþùèõ ôîðìó òåëà âðàùåíèÿ, ñòåíêè êîòîðûõ òîíêè, íå èìåþò ðåçêèõ ïåðåõîäîâ è èçëîìîâ, ïðè äåéñòâèè âíóòðåííåãî, íîðìàëüíîãî ê ñòåíêàì, äàâëåíèÿ, îáëàäàþùåãî îñåâîé ñèììåòðèåé, èçãèáíûå íàïðÿæåíèÿ î÷åíü ìàëû, è èìè ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, ò.å. ïîëüçîâàòüñÿ óïðîùåííîé, òàê íàçûâàåìîé “áåçìîìåíòíîé” òåîðèåé ðàñ÷åòà.

2. ÐÀÑ×ÅÒ ÒÎÍÊÎÑÒÅÍÍÛÕ ÑÎÑÓÄÎÂ

Ðàñ÷åò òàêèõ ñîñóäîâ ñâîäèòñÿ ê ðåøåíèþ äâóõ óðàâíåíèé: óðàâíåíèÿ ñóììû ïðîåêöèé ñèë íà íîðìàëü ê ñòåíêå ñîñóäà è óðàâíåíèÿ ñóììû ïðîåêöèé ñèë íà âåðòèêàëüíóþ îñü.

Ïî áåçìîìåíòíîé òåîðèè, èç óðàâíåíèÿ ðàâíîâåñèÿ ýëåìåíòà, âûäåëåííîãî îêîëî ðàññìàòðèâàåìîé òî÷êè ñòåíêè ñîñóäà áåñêîíå÷íî áëèçêèìè ìåðèäèîíàëüíûìè è ïåðïåíäèêóëÿðíûìè ê íèì ñå÷åíèÿìè (ðèñ. 1), ïîëó÷àåòñÿ óðàâíåíèå (óðàâíåíèå Ëàïëàñà) äëÿ îïðåäåëåíèÿ îêðóæíîãî è ìåðèäèîíàëüíîãî íîðìàëüíûõ íàïðÿæåíèé:

ãäå è – ðàäèóñû êðèâèçíû îêðóæíîãî (êîëüöåâîãî) è ìåðèäèîíàëüíîãî ñå÷åíèé ñòåíêè ñîñóäà íà óðîâíå ðàññìàòðèâàåìîé òî÷êè; – èíòåíñèâíîñòü âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ; – òîëùèíà ñòåíêè ñîñóäà.

Èñõîäÿ èç ñóììû ïðîåêöèé ñèë íà âåðòèêàëüíóþ îñü îòñå÷åííîé ÷àñòè ñîñóäà íà óðîâíå òî÷êè, â êîòîðîé èùåòñÿ íàïðÿæåíèå (ðèñ. 1, á), ïîëó÷àåì óðàâíåíèå:

èç êîòîðîãî íàõîäèì :

ãäå – âåñ ÷àñòè ñîñóäà è æèäêîñòè, ëåæàùèé íèæå ðàññìàòðèâàåìîãî îêðóæíîãî ñå÷åíèÿ; – äàâëåíèå æèäêîñòè, ðàâíîå ( – îáúåìíûé âåñ æèäêîñòè, – ãëóáèíà ðàññìàòðèâàåìîé òî÷êè). Åñëè æèäêîñòü íàõîäèòñÿ ïîä äàâëåíèåì , òî

Óðàâíåíèÿ (1) è (2) ïîçâîëÿþò íàéòè íàïðÿæåíèÿ è â ëþáîé òî÷êå ñîñóäà.

3. ×ÀÑÒÍÛÅ ÑËÓ×ÀÈ ÐÀÑ×ÅÒÀ ÒÎÍÊÎÑÒÅÍÍÛÕ ÑÎÑÓÄÎÂ

3.1 Ñôåðè÷åñêèé ñîñóä ïîä äåéñòâèåì ðàâíîìåðíîãî âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ ãàçà

Ïðåíåáðåãàÿ ñîáñòâåííûì âåñîì ãàçà è ñòåíîê ñîñóäà (ðèñ. 2), èìååì:

3.2 Öèëèíäðè÷åñêèé ñîñóä ïîä äåéñòâèåì ðàâíîìåðíîãî âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ ãàçà

Ìåðèäèàíàìè â öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòè ñîñóäà (ðèñ. 3) ÿâëÿþòñÿ îáðàçóþùèå, äëÿ êîòîðûõ , , . Èç óðàâíåíèÿ Ëàïëàñà (1) ïîëó÷àåì:

Ïî ôîðìóëå (2) íàéäåì ìåðèäèîíàëüíîå íàïðÿæåíèå, ïîëàãàÿ

 ñôåðè÷åñêîé ÷àñòè öèëèíäðè÷åñêîãî ñîñóäà íàïðÿæåíèÿ ìîæíî îïðåäåëèòü êàê äëÿ ñôåðè÷åñêèõ ñîñóäîâ (3), ïðèíÿâ â êà÷åñòâå ðàäèóñà âåëè÷èíó .

4. ÐÀÑ×ÅÒ ÒÎÍÊÎÑÒÅÍÍÛÕ ÖÈËÈÍÄÐÈ×ÅÑÊÈÕ ÐÅÇÅÐÂÓÀÐÎÂ

Äëÿ òîíêîñòåííîãî öèëèíäðè÷åñêîãî ðåçåðâóàðà, îïåðòîãî ñâåðõó ïî îêðóæíîñòè (ðèñ. 4):

Ïî ôîðìóëå (2):

Èç óðàâíåíèÿ Ëàïëàñà:

ïðè

ïðè

Íà ðèñ. 4, á ïîêàçàíû ýïþðû ìåðèäèîíàëüíûõ è îêðóæíûõ íàïðÿæåíèé â ðåçåðâóàðå.

Åñëè ðåçåðâóàð îïèðàåòñÿ äíèùåì (ðèñ. 7), òî ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé è áóäåò íåñêîëüêî èíûì. Èç óðàâíåíèÿ ïðîåêöèé íà âåðòèêàëü äëÿ îòñå÷åííîé ÷àñòè (ðèñ. 6) ïîëó÷àåì:

òîíêîñòåííûé ñîñóä äàâëåíèå ðåçåðâóàð

Èç óðàâíåíèÿ Ëàïëàñà (1):

Ïðè

Ïðè

Ýïþðà ïîêàçàíà íà ðèñ. 7, á.

5. ÐÀÑ×ÅÒ ÒÎÍÊÎÑÒÅÍÍÛÕ ÊÎÍÈ×ÅÑÊÈÕ ÐÅÇÅÐÂÓÀÐÎÂ

Çàäàâàÿ çíà÷åíèÿ , íàéäåì ìåðèäèîíàëüíûå íàïðÿæåíèÿ â ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ ðåçåðâóàðà. Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ìåðèäèîíàëüíûõ íàïðÿæåíèé áóäåò ïðè .

Èç óðàâíåíèÿ Ëàïëàñà ïîëó÷èì:

Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå îêðóæíûõ íàïðÿæåíèé áóäåò ïðè .

6. ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ÐÀÁÎÒÛ ÐÅÇÅÐÂÓÀÐΠÑËÎÆÍÎÃÎ Î×ÅÐÒÀÍÈß

Åñëè ñòåíêè ðåçåðâóàðà èìåþò ðåçêèé èçëîì (ðèñ. 10), òî â ïåðåõîäíîì ñå÷åíèè âîçíèêàþò êðàåâûå ñèëû, êîòîðûå ìîãóò âûçâàòü çíà÷èòåëüíûå íàïðÿæåíèÿ, íå ó÷èòûâàåìûå áåçìîìåíòíîé òåîðèåé.

Ñîñòàâëÿþùàÿ ïî ïåðèìåòðó êîëüöà ñîçäàåò ðàäèàëüíóþ íàãðóçêó (ðèñ. 11), ñòðåìÿùóþñÿ ñîãíóòü êðîìêè öèëèíäðè÷åñêîé îáîëî÷êè âíóòðü. Äëÿ óñòðàíåíèÿ ýòîãî èçãèáà ñòàâèòñÿ ðåáðî æåñòêîñòè â âèäå óãîëêà èëè øâåëëåðà, îïîÿñûâàþùåå ðåçåðâóàð â ìåñòå ïåðåëîìà. Ýòî ðåáðî ïîìîãàåò âîñïðèíÿòü ðàäèàëüíóþ íàãðóçêó . Èç óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ ïîëóêîëüöà, ïîëó÷àåìîãî ïóòåì ðàçðåçà ðåáðà æåñòêîñòè ïî äèàìåòðó, èìååì . Åñëè ïðèáëèæåííî íå ó÷èòûâàòü ñîâìåñòíîé ðàáîòû ðåáðà è ïîëêè, òî:

ãäå – ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ðàñïîðíîãî êîëüöà.

7. ÏÐÈÌÅÐ ÐÀÑ×ÅÒÀ ÒÎÍÊÎÑÒÅÍÍÎÃÎ ÐÅÇÅÐÂÓÀÐÀ ÑËÎÆÍÎÉ ÔÎÐÌÛ

Äëÿ ñòàëüíîãî ðåçåðâóàðà, çàïîëíåííîãî æèäêîñòüþ (ðèñ. 12), íåîáõîäèìî:

1. Ïîñòðîèòü ýïþðû ìåðèäèîíàëüíûõ è îêðóæíûõ íàïðÿæåíèé

2. Îïðåäåëèòü òîëùèíó ñòåíîê ðåçåðâóàðà

3. Íàéòè ðàçìåðû ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ðàñïîðíîãî êîëüöà

Äàíî:

Ðåøåíèå:

Äëÿ êîíè÷åñêîé ÷àñòè ðåçåðâóàðà

Èç óðàâíåíèÿ Ëàïëàñà (1) ïðè èìååì

Íà ãëóáèíå äàâëåíèå æèäêîñòè ðàâíî

Òîãäà

Ïðè

Ïðè

Ïðè

Äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòè

Ïðè ïðè

Ýïþðà îêðóæíûõ íàïðÿæåíèé ïîêàçàíà íà ðèñ. 12, á. Äëÿ êîíè÷åñêîé ÷àñòè ýòà ýïþðà ïàðàáîëè÷åñêàÿ. Ÿ ìàòåìàòè÷åñêèé ìàêñèìóì èìååò ìåñòî â ñåðåäèíå îáùåé âûñîòû ïðè ïðè îí èìååò óñëîâíîå çíà÷åíèå. Ïðè îí ïîïàäàåò â ïðåäåëû êîíè÷åñêîé ÷àñòè è èìååò ðåàëüíîå çíà÷åíèå

Ìåðèäèîíàëüíûå íàïðÿæåíèÿ îòûñêèâàþòñÿ îòäåëüíî äëÿ öèëèíäðè÷åñêîé è êîíè÷åñêîé ÷àñòè ðåçåðâóàðà, êàê ýòî äåëàëîñü äëÿ îêðóæíûõ íàïðÿæåíèé. Äëÿ êîíè÷åñêîé ÷àñòè ðåçåðâóàðà âåñ æèäêîñòè â îòñå÷åííîé ÷àñòè áóäåò , äàâëåíèå âåðõíèõ ñëîåâ æèäêîñòè . Ïîäñòàâëÿÿ ýòè âûðàæåíèÿ â ôîðìóëó (3), ïîëó÷àåì

Ïðè

Ïðè

Ïðè

Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå äëÿ êîíè÷åñêîé ÷àñòè, áóäåò ïðè . Ðåàëüíîå çíà÷åíèå îíî èìååò òîëüêî ïðè , êîãäà ïîïàäàåò â ïðåäåëû êîíè÷åñêîé ÷àñòè, è ðàâíî

 öèëèíäðè÷åñêîé ÷àñòè

, ,

Ïîäñòàâëÿÿ ýòè âûðàæåíèÿ â ôîðìóëó (3), ïîëó÷àåì:

Ýïþðû ìåðèäèîíàëüíûõ è îêðóæíûõ íàïðÿæåíèé ïîêàçàíû íà ðèñ. 12, á. Ïî ýïþðàì âèäíî, ÷òî îïàñíûì ñå÷åíèåì ÿâëÿåòñÿ âåðõíÿÿ êðîìêà êîíè÷åñêîé ÷àñòè ðåçåðâóàðà, ïðè è

Îêðóãëÿÿ, ïðèíèìàåì

Ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ðàñïîðíîãî êîëüöà ðåçåðâóàðà áóäåò:

 êà÷åñòâå ðàñïîðíîãî êîëüöà èñïîëüçóåì ðàâíîïîëî÷íûé óãîëîê (ÃÎÑÒ 2509-86) ïëîùàäüþ 4,38 ñì2.

Ñïèñîê ëèòåðàòóðû

1 Ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëîâ / À.Ô.Ñìèðíîâ, À.Â.Àëåêñàíäðîâ, Í.È. Ìîíàõîâ è äð.; ïîä ðåä. À.Ô. Ñìèðíîâà. – Ì.: Âûñø.øê., 1975. – 480 ñ.

2 Äàðêîâ À.Â., Øïèðî Ã.Ñ. Ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëîâ. – Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1989. – 622 ñ.

3 Àëåêñàíäðîâ À.Â., Ïîòàïîâ Â.Ä., Äåðæàâèí Á.Ï. Ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëîâ. – Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1995. – 560 ñ.

4 Èöêîâè÷ Ã.Ì., Âèíîêóðîâ À.È., Ìèíèí À.Ñ. Ðóêîâîäñòâî ê ðåøåíèþ çàäà÷ ïî ñîïðîòèâëåíèþ ìàòåðèàëîâ. – Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1999. – 599 ñ.

5 ÃÎÑÒ 14249-89 «Ñîñóäû è àïïàðàòû. Íîðìû è ìåòîäû ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü»

6 ÃÎÑÒ 24755-89 «Ñîñóäû è àïïàðàòû. Íîðìû è ìåòîäû ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü óêðåïëåíèÿ îòâåðñòèé»

7 ÏÁ 03-584-04 « Ïðàâèëà ïðîåêòèðîâàíèÿ, èçãîòîâëåíèÿ è ïðèåìêè ñîñóäîâ è àïïàðàòîâ ñòàëüíûõ ñâàðíûõ»

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru