Главная | Обратная связь

Наружное давление в аппаратах

 

К оболочкам, находящимся под действием наружного давления, относятся вакуумные колонны, аппараты с рубашкой, трубопроводы, уложенные в грунт или в реку.

Цилиндрические обечайки корпусов аппаратов, нагруженные наружным давлением или работающие под вакуумом, находятся в менее благоприятных условиях по сравнению с обечайками, нагруженными внутренним избыточным давлением, и требуют большей толщины стенки. В стенках аппарата, работающего под наружным давлением, возникают напряжения сжатия. Наружное давление вызывает нарушение цилиндрической формы обечайки, увеличивая имеющиеся первоначальные отклонения, являющиеся следствием неточности изготовления. При этом в обечайке кроме напряжений сжатия возникают напряжения изгиба.

Потеря работоспособности аппарата, нагруженного наружным давлением, может произойти в результате нарушения прочности или потери устойчивости формы.

Явление потери устойчивости формы происходит при напряжениях меньших предела текучести материала обечайки.

Наружное давление, под действием которого начинает искажатьсяпервоначальная форма оболочки, называется критическим.

Величина критического давления зависит от геометрических размеров и механических свойств материала обечайки. Под действием критического давления поперечное сечение обечайки приобретает волнообразную форму, причем число волн зависит от отношений S/D и l/D и может равняться 2, 3, 4 и т.д. (рисунок 1.1)

Рисунок 1.1 - Оболочка, потерявшая устойчивость при действия внешнего давления

 

Цилиндрические обечайки, работающие под наружным давлением, в зависимости от условий закрепления по торцам и их влияния и формы деформации поперечного сечения принято делить на длинные и короткие.

Длина, разделяющая цилиндрические оболочки на длинные и короткие, определяется по формуле

 

l_o = 9,45×D× , (1.10)

 

где D – внутренний диаметр обечайки, мм;

S – толщина стенки обечайки, мм;

с – прибавка к расчетной толщине стенки, мм.

Если расчетнаядлина l_p гладкой (неподкрепленной кольцами) обечайки большеl₀ (l_p > l₀), то оболочка является длинной, а при l_p £ l₀ - короткой.

Расчетная длина для сосудов и аппаратов с выпуклыми днищами (рисунок 1.2) определяется следующим образом:

l_p = l + h_o + , (1.11)

где l - длина обечайки, находящейся под действием наружного давления, м;

h₀ - высота цилиндрической части (отбортовки) днища, м;

Н – глубина днища, м.

Если обечайка с плоскимиднищами, то расчетная длина равна длине оболочки l_p = l.

 

Рисунок 1.2 Схемы к определению расчетной длины цилиндрической обечайки:

а - волны смятия; б - корпус аппарата с эллиптическим днищем и рубашкой; в- корпус аппарата с коническим днищем

Для длинных оболочекусловия закрепления мало влияют на деформации поперечного сечения, поэтому цилиндрические обечайки и трубы теряют устойчивость с образованием двух волн смятия(n=2), т.е. сплющиваются (рисунок .1.3 а).

Короткие цилиндрические оболочки, закрепленные по торцам, теряют устойчивость с образованием трех (n=3), четырех (n=4) и более волн смятия (рисунки 1.2 а), 1.3 б)) в поперечном сечении.

Рисунок 1.3 - Образование волн смятия:

а)- две волны смятия (n=2) для длинных оболочек,

б) три(n=3) и четыре (n=4)- волны смятия – для коротких оболочек;

Теоретический расчет для определения критического давления и допускаемого наружного давления [р]_E из условия устойчивости ведется по формулам (1.9) или (1.10) в зависимости от длины оболочки:

а) для коротких обечаек l_p £ l₀

[p]_E = = ; (1.12)

б) для длинных обечаек l_p > l₀

[p]_E = = , (1.13)

где Е – модуль продольной упругости материала, МПа;

n_E - коэффициент запаса устойчивости .

Допускаемое наружное давлениедля гладких обечаек определяют по формуле (1.2), где допускаемое давление из условия прочности

 

[р]_E = 2 [s] (s – c) / (D + s – c). (1.14)

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.