Главная | Обратная связь

Нахождение реального температурного усилия во фланцевом соединении и некоторые практические выводы

На самом деле температурные усилия в реальной конструкции несколько меньше, поскольку имеется прокладка, которая податлива, кроме того, сами фланцы не абсолютно жёсткие, а могут слегка изгибаться, и таким образом уменьшает Q_t .

Учтём это, введя в формулу ( 7 ) коэффициент γ – коэффициент деформации или коэффциент податливости прокладки. Конечно же γ < 1.

Q_t = γ . ( 8 )

Если фланцы и болты изготовлены из одного и того же материала, то α_Ф = α_Б = α и тогда формула приобретёт вид:

Q_t = . ( 9 )

Обозначим площадь поперечного сечения болтов по внутреннему диаметру резьбы F_БО и учитывая, что

, a F_БО = .

Находим температурное напряжение в болтах:

. ( 10 )

Или

. ( 11 )

Практические выводы

РИС., БОЛТ, ШПИЛЬКА см. конспект

Из анализа формул ( 10 ) и ( 11 ) можно сделать несколько практически важных выводов.

1. Обратим внимание на сомножитель . Мы установили, что он равен примерно 1,3. Фланцевые соединения крепятся болтами или шпильками. Площадь поперечного сечения болта при диаметре d_Б больше,чем площадь шпильки по d_О:

F_Ш = < F_Б = ,

причём меньше на 1,3 раза.

Таким образом, согласно формулам ( 10 ) и ( 11 ) температурное усилие и напряжение у шпилек будет в 1,3 раза меньше, чем у болтов, имеющих резьбу на конце стержня. В связи с этим для фланцевых соединений при температуре среды выше 300⁰С следует применять не болты, а шпильки со сплошной резьбой или проточкой средней части до внутреннего диаметра резьбы.

2. Из формулы ( 10 ) видно: если больше или равно , то температурные напряжения равны нулю, при этом, если заметно превосходит , то удельное давление на поверхности прокладки может быть ослаблено и вследствие этого нарушится герметичность фланцевого соединения. Следовательно, необходимо прверять, чтобы общее усилие в шпильках не было меньше значения, обеспечивающего герметичность соединения.

3. Рассмотрим значимость температурных напряжений на каком-либо примере. Коэффициент γ для плоских приварных фланцев можно принять равным 0,1; для приварных в стык при р_У = 1,0 – 6,4 МПа γ = 0,2 – 0,3.

Из формулы ( 11 ) при γ = 0,2; α = 12· 10^{-6 О}С^-1; Е_Б = 2 ·10⁵ МПа и t_Ф - t_Б =1 ^ОС получим:

= 1,3·0,2·12·10^-6·2·10⁵ = 0.624 МПа.

Это значит, что при разности температур фланца и болтов в 1 ^ОС возникает температурное напряжение, равное 0,624 МПа ( т.е. 6,24 атм); при тех же условиях для шпилек, нарезанных по всей длине или с проточкой = 0,48 МПа (т.е. 4,8 атм).

Обычно полагают, что фланцы, приварные в стык, нагреваются до температуры среды в аппарате или тпубопроводе, а температура шпилек или болтов составляет около 0,95t_Ф для неизолированных фланцев и 0,97 t_Ф для изолированных.