ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выбор коэффициента запаса прочности и допускаемых напряжений из "Рекуперативные теплообменные аппараты" Почти все теплообменные аппараты работают при избыточном внутреннем давлении или под вакуумом, вследствие чего в их элементах возникают напряжения. При этом к напряжениям, обусловленным разностью давлений в сосуде и окружающей среде, добавляются термические напряжения, а также напряжения от веса сосуда и находящегося в нем теплоносителя. В этих условиях теплообменный аппарат должен быть достаточно прочным. [c.82] Расчет на прочность может выполняться по предельным напряжениям или по предельным нагрузкам. При расчете по предельным напряжениям считают, что пределом несущей способности конструкции служит достижение максимальным напряжением в любом ее месте величины предела текучести. В этот момент какая-то обычно небольшая часть конструкции переходит в пластическое состояние. [c.82] Когда же расчет ведут по предельным нагрузкам, то за опасную нагрузку принимают такую, которая вызывает общую пластическую деформацию всей конструкции. Сущность обоих методов может быть пояснена на простейшем примере расчета балки опорной конструкции теплообменника, лежащей на двух опорах и нагруженной сосредоточенной силой посредине (рис. 3-1). Определим максимальную допускаемую величину этой силы по обоим методам. [c.82] В расчете по предельным напряжениям принимают, что для надежной работы балки нормальные напряжения в крайних волокнах должны оставаться меньше предела текучести, т. е. [c.83] Как видно из сравнения формул (3-2) и (3-5), при расчете по предельным нагрузкам величина максимально допускаемой силы для рассматриваемого случая на 33,3% больше, чем при расчете по предельным напряжениям. [c.83] Метод расчета по предельным нагрузкам справедлив для пластичных материалов, из которых изготовляют большинство деталей теплообменных аппаратов и выпарных установок незакаленных углеродистых и легированных сталей, никелевых, медных и алюминиевых сплавов. Этот метод расчета позволяет более точно оценивать несущую способность конструкции в целом и уменьшать ее металлоемкость. [c.83] Расчет теплообменных аппаратов на прочность должен обеспечить, чтобы в процессе эксплуатации, а также при гидравлических испытаниях возникающие напряжения не привели к остаточным искажениям формы сосуда или разрушению его. [c.84] За предельную величину напряжения, по которой выбирают допускаемое напряжение, принимают предел текучести, если опасны потеря устойчивости или сильное искажение формы сосуда или конструкции, либо предел прочности, если опасно только разрушение. [c.84] При расчете допускаемых напряжений, возникающих в сосуде, вводят коэффициент запаса лрочности, выбор которого должен производиться как с учетом надежности работы, так и экономии металла. [c.84] М — коэффициент, учитывающий соответствие методов испытания металла условиям работы в конструкции. [c.84] В частности, коэффициент s= S1S2, где Si учитывает надежность сведений о прочности металла, получаемых при прямом испытании его (не косвенно, по другим показателям прочности и эмпирическим формулам), а S2 — степень ответственности детали. [c.84] Коэффициент k=k k2, где , учитывает точность расчетных формул и точность учета действующих сил, а 2 — концентрацию напряжений. [c.84] Коэффициент Т=Т Т2Т , где Ti учитывает снижение прочности из-за состояния поверхности T a — влияние остаточных напряжений Тз— напряжения, возникающие при тугих посадках и сборке статически неопределимых систем. [c.84] Коэффициент М — М М2М , где Mi учитывает возможное определение одной характеристики прочности по другой на основании эмпирических формул и связанные с этим переходом неточности — число изделий, подвергающихся проверочным испытаниям от партии Aia— влияние величины изделия на его прочность. [c.84] Дифференциальный метод дает несколько завышенные коэффициенты запаса прочности, так как основан на предположении, что на деталь или конструкцию действует одновременно вся совокупность неблагоприятных факторов, что маловероятно. [c.84] При расчете теплообменных аппаратов этот метод используют в упрощенном виде, так как некоторые из перечисленных факторов не имеют существенного значения. [c.84] В расчете теплообменников химической промышленности имеется ряд специфических особенностей в выборе расчетных формул и допускаемых напряжений. [c.84] В настоящее время разрабатывают проект единых норм расчета на прочность сосудов и аппаратов независимо от области промышленности, в которой они должны работать. Проект этих единых норм во многих случаях совпадает с Нормами расчета элементов паровых котлов на прочность , но область его применения для различных конструктивных элементов значительно шире. [c.84] В табл. 3-1 приведены наиболее распространенные марки стали и допускаемые напряжения для них в зависимости от температуры согласно дополнениям к Нормам расчета элементов паровых котлов на прочность . [c.86] В табл. 3-2 приведены допускаемые напряжения для некоторых цветных металлов в зависимости от рабочей температуры стенки. [c.86] Вернуться к основной статье