Расчет сосуда с водой

Основы расчета емкостей, работающих под давлением

Промысловые сосуды имеют следующие основные элементы, подлежащие расчету: сферическое днище, цилиндрическая часть, конусное днище, люк. Цилиндрическая часть может быть тонкостенной и толстостенной. Тонкостенными принимают цилиндры, у которых толщина стенки не превышает 10% внутреннего диаметра сосуда.

Окружное напряжение в стенке сосуда равно

где P — внутреннее избыточное давление;

Dср — средний диаметр цилиндра (d +s).

Осевое напряжение в цилиндре от внутреннего давления на днища

где s — полная толщина стенки цилиндра.

Для определения толщины стенки и наибольшего допустимого давления получим:

где R z — допустимое напряжение;

j — коэффициент сварного шва;

c — прибавка на коррозию (0,004м).

Днища сосудов, особенно верхние, чаще выполняют эллиптическими. Для определения толщины стенки эллиптических отбортованных днищ имеем.

где yэ — коэффициент перенапряжения днища, определяемый по графику в зависимости от h/D.

Из этих формул легко определяется напряжение Rz в эллиптическом днище, если известны остальные параметры.

Нижние днища часто выполняют коническими. Толщина стенки и допустимое давление конического днища определяются по формулам.

где Dвн — внутренний диаметр цилиндрического борта днища;

a — угол наклона направляющей конуса к вертикали.

Рис.7.1 Схема корпуса вертикальной емкости:

1-сферическое днище; 2-люк-лаз; 3-цилиндрическая часть; 4-конусное днище.

При устройстве в сосудах люков цилиндр или днище сосуда резко ослабляется и возникает необходимость упрочнения ослабленного места. Оно осуществляется приваркой накладок с толщиной равной толщине основного тела сосуда, а внешний диаметр упрочняющего кольца берется равным двум диаметрам отверстия.

Расчет сосудов под давлением должен проводится в соответствии с ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты». Нормы и методы расчета на прочность.

Источник

Расчет сосудов давления

Сосуды, работающие под давлением, относятся к категории промышленно опасного оборудования, поэтому к ним предъявляются повышенные требования. Действует ряд стандартов на изготовление этих изделий, а также на сосуды распространяются требования ТР ТС 031-2013. Все эти нормативы устанавливают обязательные сопроводительные документы, которые должны быть у сосудов. Один из них – расчет прочности устройств.

Расчет прочности на сосуды под давлением – это официальный документ, который показывает, какой запас прочности имеется у конкретного сосуда с учетом допустимых напряжений. Сам подсчет проводится в специальной программе, которая учитывает малейшие условия и влияния на изделия с целью установить показатель прочности по предельной нагрузке.

В качестве основных параметров учета используются тип предмета, его геометрическое строение, материал стенок, расположение опор, их материал, величина допустимой нагрузки, виды используемых материалов. Сам расчет представляет собой полный отчет по всем элементам устройства и агрегату в целом с конечными данными и промежуточными выводами.

Как получить расчет?

Самостоятельно производитель провести подобный расчет не сможет, поэтому он обращается в специализированный экспертный центр. Для проведения процедуры нужно предоставить экспертам ряд исходных документов:

· сборочный чертеж, чертежи отдельных комплектующих;

· спецификации, перечни деталей, материалов, ТУ или ГОСТ на них;

· общие виды отдельных сложных элементов;

· виды в разрезе на фланцевых соединениях;

· дополнительно могут потребоваться технические описания, иные проектные материалы.

Расчет проводится быстро и имеет официальный статус. Впоследствии документ вместе с иными техническими и эксплуатационными данными передается на государственную проверку для прохождения сертификации производства.

Расчет – это норматив, который официально подтверждает качество и безопасность выпускаемых изделий. Он является гарантом соответствия, что помогает повысить доверие клиентов, увеличить продажи.

Источник

Расчет объема сосуда работающего под давлением

ГОСТ 14249-89

Группа Г02

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation

МКС 71.120.01
ОКП 36 1510

Дата введения 1990-01-01

_________________
* См. примечания ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.05.89 N 1264

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 596-86, СТ СЭВ 597-77, СТ СЭВ 1039-78, СТ СЭВ 1040-88, СТ СЭВ 1041-88

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НДТ, на который дана ссылка

Номер пункта, приложения

Приложение 1, приложение 2

Приложение 1, приложение 2

6. ИЗДАНИЕ (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97)

Переиздание (по состоянию на июнь 2008 г.)

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность цилиндрических обечаек, конических элементов, днищ и крышек сосудов и аппаратов из углеродистых и легированных сталей, применяемых в химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности, работающих в условиях однократных и многократных статических нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным избыточным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов, а также устанавливает значения допускаемых напряжений, модуля продольной упругости и коэффициентов прочности сварных швов. Нормы и методы расчета на прочность применимы при соблюдении «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденных Госгортехнадзором СССР, и при условии, что отклонения от геометрической формы и неточности изготовления рассчитываемых элементов сосудов и аппаратов не превышают допусков, установленных нормативно-технической документацией.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Расчетная температура

1.1.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений.

1.1.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний.

За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.

1.1.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.

При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.

1.2. Рабочее, расчетное и пробное давление

1.2.1. Под рабочим давлением для сосуда и аппарата следует понимать максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств.

1.2.2. Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление, на которое проводится их расчет на прочность.

Расчетное давление для элементов сосуда или аппарата принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше.

При повышении давления в сосуде или аппарате во время действия предохранительных устройств более чем на 10%, по сравнению с рабочим, элементы аппарата должны рассчитываться на давление, равное 90% давления при полном открытии клапана или предохранительного устройства.

Для элементов, разделяющих пространства с разными давлениями (например, в аппаратах с обогревающими рубашками), за расчетное давление следует принимать либо каждое давление в отдельности, либо давление, которое требует большей толщины стенки рассчитываемого элемента. Если обеспечивается одновременное действие давлений, то допускается проводить расчет на разность давлений. Разность давления принимается в качестве расчетного давления также для таких элементов, которые отделяют пространства с внутренним избыточным давлением от пространства с абсолютным давлением, меньшим чем атмосферное. Если отсутствуют точные данные о разности между абсолютным давлением и атмосферным, то абсолютное давление принимают равным нулю.

Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5% и выше рабочего, то расчетное давление для этого элемента должно быть повышено на это же значение.

1.2.3. Под пробным давлением в сосуде или аппарате следует понимать давление, при котором проводится испытание сосуда или аппарата.

1.2.4. Под расчетным давлением в условиях испытаний для элементов сосудов или аппаратов следует понимать давление, которому они подвергаются во время пробного испытания, включая гидростатическое давление, если оно составляет 5% или более пробного давления.

1.3. Расчетные усилия и моменты

За расчетные усилия и моменты принимают действующие для соответствующего состояния нагружения (например, при эксплуатации, испытании или монтаже) усилия и моменты, возникающие в результате действия собственной массы присоединенных трубопроводов, ветровой, снеговой и других нагрузок.

Расчетные усилия и моменты от ветровой нагрузки и сейсмических воздействий определяют по ГОСТ 24756.

1.4. Допускаемое напряжение, коэффициенты запаса прочности и устойчивости

1.4.1. Допускаемое напряжение при расчете по предельным нагрузкам сосудов и аппаратов, работающих при статических однократных* нагрузках, определяют:

— для углеродистых и низколегированных сталей

— для аустенитных сталей

______________
* Если сосуды и аппараты работают при многократных статических нагрузках, но количество циклов нагружения от давления, стесненности температурных деформаций или других воздействий не превышает 10 , то такая нагрузка в расчетах на прочность условно считается однократной. При определении числа циклов нагружения не учитывают колебание нагрузки в пределах 15% расчетной.

Предел ползучести используют для определения допускаемого напряжения в тех случаях, когда отсутствуют данные по пределу длительной прочности или по условиям эксплуатации необходимо ограничить величину деформации (перемещения).

При отсутствии данных по условному пределу текучести при 1%-ном остаточном удлинении допускаемое напряжение для аустенитной стали определяют по формуле (1).

Для условий испытания допускаемое напряжение определяют по формуле

Для условий испытаний сосудов и аппаратов из аустенитных сталей допускаемое напряжение определяют по формуле

1.4.2. Коэффициенты запаса прочности должны соответствовать значениям, приведенным в табл.1.

Источник

Давление в жидкости и газе. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда

Решебник к сборнику задач по физике для 7- 9 классов, Перышкин А.В.

405. Поднимающиеся со дна водоема пузырьки воздуха увеличиваются в объеме по мере приближения к поверхности. Почему?
С приближением к поверхности, давление воды на пузырек падает.

406. Воду из узкого высокого стакана перелили в широкую кастрюлю. Как изменилось давление воды на дно?
Давление уменьшилось, поскольку уменьшилась высота водяного столба.

407. На рисунке 44 изображен старинный опыт: в крышку бочки, наполненную доверху водой, была вставлена высокая узкая трубка. Когда в трубку налили воды, бочка разорвалась. Объясните, почему небольшое количество воды, которую пришлось налить в трубку, могло разорвать бочку?

Давление на стенки бочки будет зависеть от плотности жидкости и высоты водяного столба и не зависит от площади поперечного сечения сосуда.

408. В сосуд налили слой воды высотой 15 см. каково давление этого слоя на дно сосуда?

409. Чему равно давление воды на глубине 50 см?

410. Банка высотой 50 см наполнена водою. Определите давление на 1 см2 дна банки.

411. В мензурку, площадь дна которой 20 см2 , налита вода до высоты 10 см. сколько граммов воды налито? Чему равно давление воды на дно мензурки?

412. Высота уровня воды в водопроводе 10 м (рис.45). Одинаковы ли давления на стенки трубы на различных высотах? Каково давление воды у нижнего конца трубы?

413. Каково давление на дверцу в шлюзовых воротах на глубине 12 м (рис. 46)?

414. В стакан высотой 10 см налита доверху ртуть. Вычислить давление на дно стакана.

415. Вычислите давление столбика ртути высотой 76 см.

416. Поршневой насос может произвести давление 5·105 Па. На какую высоту можно поднять воду этим насосом?

417. В трех сосудах налита вода до одной и той же высоты (рис. 47). В каком сосуде налито больше воды? В каком сосуде больше давление на дно?

Давление во всех сосудах на дно одинаково.

418. Внутрь жидкости погружен брусок (рис 48). Одинаковые ли давления испытывают боковые стенки бруска (левая и правая, передняя и задняя)? Одинаковые ли давления испытывают верхняя и нижняя грани бруска?

Боковые стенки испытывают одинаковое давление; верхняя и нижняя – разное.

419. Рассмотрите рисунок 48. Высота погруженного бруска АК=5 см. На сколько больше давление на грани MNKL, чем на ABCD, если брусок помещен в воду на глубину 12 см (до нижней грани)?

420. Если в подводной части судна появилась пробоина, то на эту пробоину накладывают «пластырь» — кусок паруса, который давлением воды прижимается к корпусу судна и не пропускает в пробоину воду. Определите силу, с которой прижимается пластырь, если площадь пробоины 0,5 м2 , а глубина, на которой сделана пробоина , 2 м.

421. В сталелитейном производстве «изложницей» называется чугунный стакан без дна, в который выливают Расплавленный металл (рис. 49). Верхнее отверстие изложницы немного меньше нижнего для того, чтобы можно было изложницу снять с отвердевшего слитка, когда остынет металл. Чтобы металл снизу не выливался, изложницы ставят на плоское основание и делают их очень массивными. На рисунке 49 слева изображена изложница, справа — подъем изложницы с отлитого слитка.
Определите силу давления, которую производит на подложку изложницы налитый чугун, если высота изложницы 1,5 м, а площадь нижнего основания 1600 см2. Плотность чугуна 7,2 г/см3.

422. Для спуска водолаза на очень большую глубину применяется специальный металлический скафандр (рис . 50). Какую силу давления должен выдержать этот скафандр на глубине 300 м, если общая поверхность скафандра составляет 2,5 м2 ?

423. Для выпуска расплавленного металла из литейного ковша делают на дне ковша отверстие, закрываемое специальной пробкой из огнеупорного металла. Определите давление расплавленной стали на пробку, если высота налитого металла 2 м, а плотность расплавленной стали 7,3 г/см³.

424. Как велика должна быть высота столба ртути и столба спирта, если этот столб производит давление в 105 Па?

425. Определите давление воды на стенки котла водяного отопления, если высота труб 20 м?

426.Вычислите разность давлений в трубах водопровода на нижнем этаже здания и на этаже, расположенном выше на 15 м?

427. Батискаф спустился в море на глубину в 50 м. Каково давление на поверхность батискафа на данной глубине?

428. Давление в водопроводе 4·105 Па. С какой силой давит вода на пробку, закрывающую отверстие трубы, если площадь отверстия 4 см2 ?

429. Давление в трубах водопровода 4·105 Па. На какую высоту будет бить вода из пожарной трубы, присоединенной к этому водопроводу, если не принимать во внимание сопротивление воздуха и трение воды в трубах?

430. Человек стоит на кожаном мешке с водой (рис. 51). Рассчитайте, на какую высоту поднимается вода в трубке, если масса человека 75 кг, площадь соприкасающаяся с мешком поверхности платформы 1000 см2.

Источник

Решение задач «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда».

урок помогает расчитать давления жидкости на дно сосуда

Просмотр содержимого документа
«Решение задач «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда».»

Учебник: «Физика 7 класс», Перышкин А.В.

Тема: Решение задач «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда».

Активизировать знания учащихся о причинах возникновения давления жидкости;

Способствовать закреплению знаний учащихся по применению формулы расчёта давления жидкости на дно и стенки сосуда;

Развить навыки логического мышления, умение обосновывать свои высказывания, делать выводы, выделять главное, представлять информацию о различных знаковых системах;

Развивать у учащихся интерес к познанию законов природы и их применению;

Создавать условия для приобретения убеждённости учащихся в познаваемости окружаемого мира.

Тип урока: урок – закрепление.

Формы работы учащихся: беседа, коллективное обсуждение результатов эксперимента, самостоятельная работа.

Техническое оборудование: сосуд стремя отверстиями, ванночка под воду; интерактивная доска.

Здравствуйте ребята. Я рада видеть вас. Надеюсь, что урок будет интересным и плодотворным.

Давайте проведём следующий эксперимент:

— Почему вода вытекает из сосуда?

— Сравните струи воды?

— Объясните, почему они разные?

— По какой формуле можно рассчитать давление производимое на дно и стенки сосуда?

— От чего зависит давление жидкости?

— От каких величин давление жидкости не зависит?

3) Постановка учебной задачи.

Проблема: А нужно ли знать людям, чему равно давление жидкости на разных глубинах, на дно, на стенки сосуда?

(Выслушиваем ответы учащихся)

Открываем тетради, записываем тему урока «Решение задач по теме «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда».

Определение: Давление, оказываемое неподвижной жидкостью называется гидростатическим.

Гидростатика – закон механики, в котором изучается равновесие жидкости и воздействие покоящейся жидкости на погружённые в неё тела.

Зная формулу давления жидкости на дно и стенки сосуда можно определить hи.

P= gh следовательно h= p/ gи = p/ gh

А) Сравните давление в этих сосудах, если площадь дна сосудов одинакова.

Б) У какой жидкости давление на дно больше?

2) Расчётные задачи.

А) На какой глубине давление воды в море равно 412 кПа?

Б) Французский ныряльщик Лоик Леферм 20 октября 2004 года установил рекорд погружения на глубину 171 м без специального оборудования с задержкой дыхания до 7 минут. Определите давление на этой глубине.

6) Подведение итогов урока.

Учащиеся отвечают на вопросы:

О чем вы сегодня узнали на уроке?

Что научились делать?

Какие есть вопросы?

7) Домашнее задание: задание 8(2).

Человек начал осваивать подводный мир ещё в глубокой древности. В Древней Греции ныряльщики доставали из-под воды губки и участвовали в военных операциях.

В Японии одной из древнейших профессий является профессия ловца жемчуга.

Сейчас решается множество практических важных задач – это разведка залежей полезных ископаемых, работ по подъему судов, работы связанные с прокладкой туннелей, поднятие затонувших кораблей и т.д.

Источник

Урок решения задач по теме «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда»

Разделы: Физика

Цели урока:

1. Образовательные:

• систематизировать материал по теме;
• осуществить коррекцию знаний;
• закрепить полученные знания на примерах решения задач.

1. Воспитательные: воспитание личностных качеств, обеспечивающих успешность исполнительской и творческой деятельности учащихся.
2. Развивающие:

• развитие устной речи учащихся;
• развитие творческих навыков;
• развитие логической памяти.

План урока:

1. Организационный момент.(1мин.)
2. Актуализация знаний.(5мин.)
3. Закрепление материала.(20 мин.)
4. Контроль знаний.(15мин.)
5. Рефлексия. (2мин.)
6. Домашнее задание.(2 мин.)

Ход урока

(На партах учащихся лежат рабочие карты урока, в которых представлены две самостоятельные работы и критерии выставления оценки; две ручки с разными стержнями, например синий и зеленый; таблицы плотностей веществ, учебники и тетради).

Приветствие. Напоминание как заполняем рабочую карту урока. (Приложение 1) Создание положительной мотивации урока.

1. Актуализация знаний.

Выполнение самостоятельной работы № 1, предложенной в рабочей карте урока.(Приложение 1).

Проверка с.р. №1 (можно провести самопроверку или взаимопроверку), согласно представленным ответам (записанным заранее на доске) и оценка работы с использованием критериев оценки.

Выяснить какое количество учащихся поставили “5”, “4”, “3” и ничего не поставили.

1. Закрепление материала.

На доске и в тетрадях записываем число, название темы урока

1. Решение качественных задач.

• № 1. Под колоколом воздушного насоса находится сосуд, закупоренный пробкой. Почему при интенсивном выкачивании воздуха из-под колокола пробка может вылететь?
• № 2. Если стрелять в пустой стакан, то пуля пробьет только два отверстия. При попадании пули в стакан, наполненный водой, он разбивается на мелкие части. Почему?
• № 3. Какая из жидкостей вода или керосин оказывает меньшее давление на дно сосуда одинаковой формы, если уровень жидкостей одинаков? Если масса жидкостей одинакова?
• № 4. Куда бы вы перелили сок из литровой банки, чтобы его давление на дно сосуда стало больше: в пятилитровую кастрюлю, или в литровую бутылку? Почему?

1. Решение расчетных задач.

• № 1. На рисунке представлен график зависимости давления внутри жидкости от глубины (глубина отсчитывается от поверхности жидкости). Определите, для какой жидкости построен этот график.

• № 2. Какое давление на дно канистры оказывает находящееся в ней машинное масло, если высота слоя равна 50 см?
• № 3. Манометр, установленный на батискафе, показывает, что давление воды составляет 9,8 МПа. Определите глубину погружения батискафа.
• № 4. Длина аквариума 40 см, ширина 20 см, высота 30 см. С какой силой вода оказывает давление на дно аквариума?

Фронтально обобщаем:

• закон Паскаля;
• почему возникает гидростатическое давление;
• от каких величин зависит давление жидкости на дно и стенки сосуда;
• по какой формуле рассчитывается давление жидкости на дно сосуда?

1. Контроль знаний.

Выполнение самостоятельной работы № 2, предложенной в рабочей карте урока. (Приложение 1).

Проверка с.р. № 2, согласно заранее заготовленным ответам (на доске или на экране) и выставление отметок (самооценка или взаимооценка) с использованием критериев оценки. (В зависимости от наличия времени с.р. № 2 может проверять учитель).

Выяснить какое количество учащихся поставили “5”, “4”, “3”, ничего не поставили.

1. Рефлексия.

• Какие задачи вызвали наибольшее затруднение?
• Что получилось? Что не получилось?
• Как оцениваете свою работу на уроке в целом?

Если с.р. № 2 оценивали учащиеся, то они выставляют себе общую оценку за урок (Приложение 1)

1. Домашнее задание: §38; Упр.15 (3); Задание 8(2); стр.178 §5.

Источник