Тепловой расчет стенки сосуда

При расчете обратите внимание на допускаемые напряжения сталей:

1. При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20°С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.

2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.

3. Для стали марки 20 при Re20e20 / 220.

4. Для стали марки 10Г2 при Rр0,220р0,220 / 270.

5. Для стали марок 09Г2С, 16ГС классов прочности 265 и 296 по ГОСТ 19281 допускаемые напряжения независимо от толщины листа определяют для толщины свыше 32 мм.

6. При расчетных температурах ниже 200°С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.

7. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т умножают на 0,83 при темепературах до 550°С.

8. Допускаемые напряжения для сортового проката из стали марки 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т умножают на отношение Rр0,2 / 240 при темепературах до 550°С, где Rр0,2 – предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949.

9. Допускаемые напряжения для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т умножают на 0,95 при темепературах до 550°С.

10. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 умножают на 0,9.

11. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х18Н11 умножают на 0,9, для сортового проката допускаемые напряжения умножают на 0,8.

12. Допускаемые напряжения для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ умножают на 0,88.

13. Допускаемые напряжения для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ умножают на на отношение Rр0,2 / 250, где Rр0,2 – предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).

Примечания:

1. Расчет толщины стенки обечайки проводится по методике ГОСТ-34233.2-2017.

2. Значения полей, выделенных цветом заполняются автоматически из внутренней базы данных, при желании можно вводить свои значения.

3. Допускаемые напряжения определены согласно ГОСТ-34233.1-2017.

ВАЖНО:

4. Используя данный сервис Вы подтверждаете, что используете программу на свой страх и риск исключительно в ознакомительных целей. Администрация ресурса ответственности за результаты расчета не несет. Назначение программы – предварительные расчеты для последующего самостоятельного расчета но действующим Нормам расчетов прочности.

Количество посетителей, выполняющих расчеты On-line:

Методика расчета по ГОСТ 34233.2-2017:

5.1 Расчетные схемы

5.1.1 Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведены на рисунках 1 – 4.

Примечание. Рисунки 1 – 4 не определяют конструкцию и приведены только для указания расчетных размеров.

5.2 Условия применения расчетных формул

5.2.1 Расчетные формулы применимы при отношении толщины стенки к диаметру:

(s – c) / D ≤ 0.1 для обечаек и труб при D ≥ 200 мм;

Возникли вопросы, пожелания? Оставьте свой отзыв!

Андрей (22.12.2020)

Для быстрых расчетов пойдет. Еще бы импортные материалы добавить

https://www.stresscalc.ru/vessels/image_shell/3.gif (19.03.2020)

https://www.stresscalc.ru/vessels/image_shell/2.gif

Андрей (17.03.2020)

Очень удобно работать в приложении, хотелось бы увидеть у вас модуль, по расчету толстостенной трубы находящейся под внешним избыточным давлении! Благодарю вас и вашу команду за прекрасную программу!

сергей (27.01.2020)

спасибо программа класс

Алексей (10.01.2020)

Просто супер!!!

Сергей (28.11.2019)

спасибо программа класс

Александр (19.02.2019)

Посчитал камеру ошибок нет.Прекрасная программа.Спасибо Команде.

Лиля (18.01.2019)

Спасибо!!!

mexman Ibraqimov (12.01.2019)

Он-лайн калькулятор расчета на прочность толщину стенки t_omб=(γ_f ” n” P_n d_e)/(2(R+0.6γ_f P_n)) Спасибо!

Рамиль (09.01.2019)

Молодцы! Спасибо!

Admin (11.12.2018)

Расширение планируется

Денис (11.12.2018)

Давно пользуюсь stresscalc. Планируется расширение возможностей калькулятора таких как, расчет конических обечаек и обечаек под наружным давлением?

Александр (26.10.2018)

Супер!!! Респект и уважение команде программистов!!!

Алексей (17.09.2018)

Всё ок! когда будет расчёт по ГОСТ 34233.3-2017?

Наталья (10.08.2018)

Большое спасибо !!!

Алексей (27.02.2018)

ОГРОМНАЯ БЛАГОДАРНОСТЬ. ВЫ МЕНЯ СПАСЛИ.

Алексей (28.11.2017)

а есть расчёт отвода крутоизогнутого?

Дмитрий (19.10.2017)

все отлично, но нужно учитывать характер среды (взрывоопасная, пожаро- и тд) для расчета допускаемого напряжения. а тут такого нет

Сергей (28.03.2017)

Можете рассчитать толщину стенки обечайки нагружённой наружным давлением l =7500 D=1800 РN=2МПа сталь 09Г2С

Денис (09.03.2017)

Здравствуйте! Планируется создание расчёта конических обечаек на избыточное давление?

Михаил (15.02.2017)

очень хорошо

Admin (09.02.2017)

На вакуум пока только вручную по ГОСТ. Расчет обечаек на наружное давление находится в разработке

карен (09.02.2017)

все работает спасибо!!! хотелось уточнить как можно рассчитывать емкости на вакуум

Валерий (27.01.2017)

good

Двигатель ресурса:

ФОРУМ:

Актуальные темы:

Выборка тем:

Основные определения:

Расчет стенки сосуда по внутреннему давлению

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

Расчеты напряженно-деформированного состояния труб и оболочек от действия гидростатического давления

При транспортировке и хранении жидких сред, организации технологического процесса, использовании систем гидропривода, теплообмена и во многих других случаях неизбежно возникает необходимость работы технических объектов под действием гидростатического давления.

Комплексный расчет трубопроводов и их элементов на прочность выполняется в соответствии с ГОСТ 32388-2013, расчет сосудов и аппаратов по ГОСТ 34233.1-2017. Данные нормативные документы регламентируют, кроме всего прочего, номинальные допускаемые напряжения стенок трубопроводов и сосудов под давлением. Здесь же мы ограничимся онлайн расчетом напряженно-деформированного состояния самых общих задач – трубопровода, толстостенной и составной трубы, а так же тонкостенной осесимметричной оболочки.

Расчет прочности трубопровода

Прочностной расчет трубопровода – наиболее распространенная задача, и здесь, кроме определения напряжений и деформаций по заданной толщине стенки и давлению, рассчитывается толщина стенки трубы с учетом заданной скорости коррозии и допускаемого номинального напряжения. Скорость коррозии в целом зависит от проводимой среды и скорости потока, и рассчитывается по отраслевым стандартам.

В местах приварки плоских фланцев, приварной арматуры и других жестких элементов наблюдается краевой эффект – возникновение изгибных напряжений вследствие ограничения свободного расширения трубопровода под действием давления. В алгоритме реализована возможность учета краевого эффекта при расчете напряжений.

Исходные данные:

D – диаметр трубопровода, в миллиметрах;

t – толщина стенки трубы, в миллиметрах;

P – давление в трубопроводе, в паскалях;

E – модуль упругости материала, в паскалях;

s – скорость коррозии, в миллиметрах / год;

[σ] – допускаемые номинальные напряжения, в мегапаскалях.

РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Внутренний диаметр трубопровода D, мм

Толщина стенки трубы t, мм

Давление в трубопроводе P, Па

Модуль упругости Е, Па

Коэффициент Пуассона ν

Учитывать краевой эффект

Эквивалентные напряжения стенки σ, МПа

Радиальные перемещения точек трубы Х, мм

Скорость коррозии стенки трубы S, мм/год

Срок службы трубопровода Т, лет

Номинальные напряжения [σ], МПа

Расчетная толщина стенки tрасч, мм

©Copyright Кайтек 2020

Эквивалентные напряжения:

Радиальные перемещения точек трубы:

X = (D / 2E)×(P×D / 2t – (ν×P×D / 4t));

Расчетная толщина стенки:

Расчет напряженно-деформированного состояния сферы

Выполнен расчет частного случая осесимметричной оболочки – сферы под внутренним давлением.

Исходные данные:

P – давление внутри сферы, в паскалях;

D – диаметр сферы, в миллиметрах;

t – толщина стенки, в миллиметрах;

E – модуль упругости материала, в паскалях;

РАСЧЕТ СФЕРЫ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

Внутренний диаметр сферы D, мм

Толщина стенки t, мм

Модуль упругости Е, Па

Коэффициент Пуассона ν

Эквивалентные напряжения σ, МПа

Радиальные перемещения стенки Х, мм

©Copyright Кайтек 2020

Эквивалентные напряжения:

Радиальные перемещения стенки:

Расчеты тонкостенных осесимметричных оболочек

В технике широко применяются такие конструкции, которые с точки зрения расчета на прочность и жесткость могут быть отнесены к тонкостенным осесимметричным оболочкам вращения. В основном это различного рода сосуды под давлением. Оболочки такого типа рассчитываются по безмоментной теории и в них рассматриваются только нормальные напряжения в меридианальном направлении (вдоль образующей) и в окружном направлении (перпендикулярном меридианальному). Ниже даны вычисления эквивалентных напряжений в заданной точке осесимметричных оболочек произвольной геометрии.

Исходные данные:

P – давление внутри оболочки, в паскалях;

r – внутренний радиус оболочки в исследуемой точке поверхности, в миллиметрах;

R – меридианальный радиус оболочки в исследуемой точке поверхности, в миллиметрах;

Н – расстояние по вертикали (вдоль оси оболочки) от центра радиуса R до исследуемой точки оболочки, в миллиметрах;

t – толщина стенки, в миллиметрах;

α – угол наклона образующей оболочки к оси (применяется только при прямолинейной образующей, в остальных случаях следует оставить поле пустым), в градусах;

РАСЧЕТ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ОБОЛОЧКИ ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ

Внутренний осевой радиус оболочки r, мм

Меридианальный радиус оболочки R, мм

Вертикальное расстояние от центра окружности
радиуса R до точки оболочки, Н, мм

Толщина стенки t, мм

Угол наклона α, град

Эквивалентные напряжения σ, МПа

©Copyright Кайтек 2020

Напряжения в меридианальном направлении:

σm = P×r / 2t×cosβ,
где β – угол между касательной к образующей оболочки и ее осью.

Напряжения в окружном направлении:

σt×sinβ / r + σm / R = 1 – уравнение Лапласа.

Расчет толстостенной трубы под внутренним и внешним давлением

В случае, если толщина стенки трубы превышает одну десятую среднего радиуса поперечного сечения, то труба считается толстостенной и расчет прочности не допускается проводить по методике расчета тонкостенных труб. Причиной этому является изменение окружных напряжений по толщине стенки трубы (в тонкостенных трубах оно принято постоянным), а так же то, что в наружных слоях стенки трубы радиальные напряжения сравнимы по значению с окружными напряжениями и их действием пренебрегать уже нельзя.

Ниже рассчитываются напряжения толстостенной трубы в радиальном, окружном и осевом направлении, а так же эквивалентные напряжения по III теории прочности в произвольно взятой точке.

Исходные данные:

R1 – внутренний радиус трубы, в миллиметрах;

R2 – внешний радиус трубы, в миллиметрах;

r – радиус исследуемой точки стенки трубы, в миллиметрах;

P1 – внутреннее давление, в паскалях;

P2 – внешнее давление, в паскалях;

F – нагрузка в осевом направлении, в ньютонах;

РАСЧЕТ ТОЛСТОСТЕННОЙ ТРУБЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Внутренний радиус R1, мм

Внешний радиус R2, мм

Внутреннее давление Р1, Па

Внешнее давление Р2, Па

Сила в осевом направлении F, H

Модуль упругости Е, Па

Коэффициент Пуассона ν

Напряжения в радиальном направлении σr, МПа

Напряжения в окружном направлении σt, МПа

Напряжения в осевом направлении σz, МПа

Эквивалентные напряжения в точке σэкв, МПа

Радиальные перемещения стенки Х, мм

©Copyright Кайтек 2020

Напряжения в радиальном направлении:

Напряжения в окружном направлении:

Напряжения в осевом направлении:

Расчет составной трубы

Минимально возможные максимальные напряжения в трубе, нагруженной внутренним давлением не могут быть меньше удвоенного значения давления нагрузки вне зависимости от толщины стенки трубы. В случае, если номинальные допустимые напряжения лежат ниже этого значения, могут быть применены составные трубы. В этом случае внешняя труба устанавливается на внутреннюю с натягом, тем самым разгружая ее внутренние слои и сама воспринимает часть приложенной нагрузки.

Ниже выполнен расчет натяга из условий равнопрочности внутренней и внешней трубы, расчет оптимального диаметра сопряжения, обеспечивающего минимальные напряжения, а так же расчет контактного давления между смежными стенками трубы. По результатам данного расчета можно вычислить напряжения в произвольной точке составной трубы, воспользовавшись выше приведенным расчетом толстостенных труб.

Исходные данные:

D1 – внутренний диаметр трубы, в миллиметрах;

D2 – номинальный смежный диаметр трубы, в миллиметрах;

D3 – внешний диаметр трубы, в миллиметрах;

Δ – натяг составной трубы, в миллиметрах;

P – внутреннее давление в трубе, в паскалях;

РАСЧЕТ СОСТАВНОЙ ТРУБЫ

Номинальный диаметр D2, мм

Давление в трубопроводе Р, Па

Модуль упругости Е, Па

Контактное давление, МПа

Натяг из условия равнопрочности Δ, мм

Диаметр сопряжения
из условия минимальных напряжений D, мм

Источник