ГОСТ 25822-83
Сосуды и аппараты. Аппараты воздушного охлаждения. Нормы и методы расчета на прочность

СОСУДЫ И АППАРАТЫ

АППАРАТЫ
ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

ГОСТ 25822-83
(СТ СЭВ 3649-82)

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

РАЗРАБОТАН Министерством химического и нефтяного машиностроения

ИСПОЛНИТЕЛИ

С.И. Зусмановская, канд. техн. наук (руководитель темы); Б.С. Вольфсон

ВНЕСЕН Министерством химического и нефтяного машиностроения

Член Коллегии А.М. Васильев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 10 июня 1983 г. № 2516

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 10 июня 1983 г. № 2516 срок введения установлен

с 01.01.84

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на аппараты воздушного охлаждения с камерами разъемной конструкции с плоской прокладкой и камерами неразъемной конструкции, работающими под внутренним давлением.

Стандарт действителен при соблюдении требований ГОСТ 14249-80 и ГОСТ 24306-80.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3649-82.

Условные обозначения величин - по справочному приложению 1.

1.1. Расчетные формулы применяют при условии, что расчетная температура не превышает значений, при которых возникает ползучесть материалов, т.е. при таких температурах, когда допускаемое напряжение по ГОСТ 14249-80 определяется только по пределу текучести или временному сопротивлению (пределу прочности).

1.2. Расчетные формулы применяют при условии, что разность температур между смежными потоками в многоходовых секциях не превышает 100 К.

1.3. Расчетные формулы применяют при выполнении следующих соотношений

1.4. Расчетные формулы применяют, если обеспечено свободное перемещение пучка в результате температурных удлинений.

1.5. Допускается использовать расчетные формулы для аналогичных схем камер аппаратов воздушного охлаждения, не приведенных на черт. 1 - 10.

Черт. 1.

Камера разъемной конструкции со сварной крышкой

Черт. 2.

Камеры разъемной конструкции с литыми или штампованными крышками

Черт. 3

Черт. 4

Черт. 5.

Камера разъемной конструкции со сварной полуцилиндрической крышкой

Черт. 6.

Камера неразъемной конструкции с полуцилиндрической задней стенкой

КАМЕРЫ НЕРАЗЪЕМНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Черт. 7.

Сварная камера без перегородок

Черт. 8.

Штампо-сварная камера без перегородок

Черт. 9.

Сварная камера с перегородками

Черт. 10.

Штампо-сварная камера с перегородками

2.1. Геометрические характеристики решетки

2.1.1. Расчетная ширина перфорированной зоны решетки

                                                        (1)

и 12.

2.1.2. Относительная ширина беструбного края

                                                              (2)

Схемы размещения отверстий

Черт. 11

Черт. 12

- 12 не определяют конструкцию.

2.1.3. Вспомогательные коэффициенты

                                                (3)

                                                (4)

, 12.

2.2. Коэффициент ослабления решетки и задней стенки

                                                                 (5)

где d_Е равно

d₀-2s_T - для решеток с трубами, закрепленными на всю толщину решетки;

d₀-s_T - для решеток с трубами, закрепленными в части толщины решетки;

d₀ - для стальных решеток с трубами из цветных металлов;

d_pR - для перфорированной задней стенки.

2.3. Допускаемая нагрузка на единицу площади сечения трубного пучка

2.3.1. Допускаемая нагрузка из условия прочности труб

                                     (6)

2.3.2. Допускаемая нагрузка из условия прочности крепления трубы в решетке

          (7)

где

2.4. Коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе

                                         (8)

2.5. Расчетная ширина плоской прокладки

                                                (9)

2.6. Плечи изгибающих моментов в камерах по черт. 1 -

                                                         (10)

                                                         (11)

3.1. Определение расчетного болтового усилия и проверка на прочность болтов (шпилек)

3.1.1. Расчетное усилие в болтах (шпильках) в условиях эксплуатации

                                   (12)

3.1.2. Расчетное усилие в болтах (шпильках) в условиях испытания или монтажа

                          (13)

3.1.3. Коэффициент  для фланцевых соединений с эксцентрично расположенной прокладкой в первом приближении принимают . Если предусмотрены специальные конструктивные меры, позволяющие разгрузить элементы разъемных камер от действия болтового изгибающего момента, то принимают =1.

3.1.4. Условие прочности шпилек (болтов)

                                                              (14)

                                                               (15)

где  - допускаемые напряжения для материала шпилек (болтов) принимают по нормативно-технической документации.

3.2. Расчет трубной решетки

3.2.1. Толщина трубной решетки в пределах зоны перфорации должна отвечать условию

                (16)

Коэффициенты L_р, y_р и W - определяют по формулам

                                                            (17)

                                                              (18)

           (19)

При W>1 следует увеличивать толщину труб для выполнения условия Wl.

3.2.2. Толщины трубной решетки в месте уплотнения s₂ и вне зоны уплотнения s₃ должны отвечать условиям

                                                   (20)

                                                   (21)

Расчетное усилие F₁ определяют по формуле

                                                          (22)

3.2.3. Условие прочности крепления труб в решетке

                                      (23)

в зависимости от величины                                                        (24)

Черт. 13

3.3. Расчет крышки

3.3.1. Толщина донышка крышки по черт. 1 - 4 должна отвечать условию

                (25)

Коэффициенты L_k, y_k, f₁, f₂, и c_kопределяют по формулам 26 - 29

                                                    (26)                                       (27)

                                                  (28)

                                                        (29)      (30)должна отвечать условию

                                        (31)

Коэффициент L_kопределяют по формуле (26)

                                    (32)

3.3.3. Толщина стенки крышки в месте присоединения к фланцу должна отвечать условию

                                              (33)

.- 3, 5 определяют по формуле (32), , c_k- определяют по формуле (30).

3.3.4. Толщину фланца крышки s₆ определяют по формуле (20) при [s]_p=[s]_k.

3.3.5. Толщина боковой стенки s₇ крышек по черт. 1 - 4 должна отвечать условию

s₇s₅,                                                                                                          (34)

- условию                                          (35)

4.1. Расчет камер неразъемной конструкции с плоской задней стенкой с пробками (черт. 7 - 10).

4.1.1. Толщина задней стенки должна отвечать условию

                        (36)

Коэффициент f₃ определяют по формуле (37)

                                             (37)

, 10 f₃=1.

Толщину решетки s₁ следует принимать

s₁=s₄,                                                               (38)

4.1.2. Толщины верхней и нижней стенок для конструкций по черт. 7 и 9 должны отвечать условию

       (39)

и - условию

s₅=s₄,                                                               (40)

4.1.3. Толщины усиливающих перегородок в камерах должны отвечать условию

                                            (41)

4.1.4. Толщина боковой стенки должна отвечать условию

                                      (42)

Коэффициент f₄ определяют по формуле

                                               (43)

4.2. Расчет камер неразъемной конструкции с полуцилиндрической задней стенкой (черт. 6).

4.2.1. Толщину трубной решетки при L_р=0.

4.2.2. Толщину полуцилиндрической задней стенки s₄ определяют по ГОСТ 14249-80 как цилиндрической обечайки, внутренний диаметр которой равен В₀.

4.2.3. Толщину боковой стенки s₇ определяют по формуле (35).

4.3. Условие прочности труб в решетке

                                          (44)

4.4. Если число циклов нагружения превышает 10³, камеры проверяют на малоцикловую усталость по ГОСТ 25859-83.

Справочное

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛАХ

a_T - размер сварного шва приварки труб, мм;

b₀, и 10), мм;

и 10), мм;

b_p -ширина прокладки, мм;

b_pR - расчетная ширина прокладки, мм;

с - прибавка на коррозию, мм;

c_p - глубина канавок под прокладку в перфорированной задней стенке, мм;

d₀- диаметр отверстий в решетках камер (черт. 1 - 5), мм;

d_B - диаметр болта (шпильки), мм;

d_E -эффективный диаметр отверстия в решетке или задней стенке, мм;

d_ni -размер отверстий в i-й перегородке, мм;

d_pR - расчетный диаметр резьбы пробок в камерах (черт. 7 - 10), мм;

d_T - наружный диаметр трубы, мм;

l₁, l₂ - плечи изгибающих моментов, мм;

h_p - толщина прокладки, мм;

f₁, f₄ - поправочные коэффициенты для свободно опертых плит;

f₂ - поправочный коэффициент для защемленной плиты;

f₃ - поправочный коэффициент для плиты, защемленной вдоль продольных краев и свободно опертой вдоль поперечных краев;

l₀- глубина развальцовки, мм;

l_B - длина болта (шпильки) между опорными поверхностями, мм;

l_ni - расстояние между отверстиями в i-й перегородке, мм;

l_p - длина ввинчивания пробки, мм;

m-прокладочный коэффициент;

n - число болтов (шпилек);

Р - расчетное давление, МПа;

Р_nр - давление испытания, МПа;

t₁, t₂ - шаг отверстий под трубы в продольном и поперечном направлениях (черт. 11 и 12), мм;

[q]_T, [q]_s - допускаемая нагрузка на единицу площадки трубного пучка из условия прочности труб и крепления труб в решетке, МПа;

[q]_s1 - допускаемая нагрузка на единицу площади трубного пучка из условия крепления труб развальцовкой, МПа;

[q]_s2- допускаемая нагрузка на единицу площади трубного пучка из условия крепления труб приваркой, МПа;

[q]_s3 - допускаемая нагрузка на единицу площади трубного пучка из условия крепления приваркой с подвальцовкой, МПа;

s₁ - толщина трубной решетки в пределах зоны перфорации, мм;

s₂ - толщина трубной решетки в месте уплотнения, мм;

s₃ - толщина трубной решетки вне зоны уплотнения, мм;

s₄ - толщина донышка крышки для камер по черт. 1 - 5 и толщина задней стенки для камер по черт. 6 - 10, мм;

s₅ - толщина стенки крышки в месте присоединения к фланцу для камер по черт. 1 - 3; толщина верхней и нижней стенки камер по черт. 7 - 10; s₅= s₄ - для камер по черт. 5 и 6, мм;

s₆ -толщина фланца крышки, мм;

s₇ - толщина боковой стенки, мм;

s_ni -толщина i-й перегородки, мм;

s_T - толщина стенки трубы, мм;

z- число рядов труб в поперечном направлении, мм;

z_M, z_F - коэффициенты;

A_B - расчетная площадь поперечного сечения болтов (шпилек), мм²;

B₀- внутренний размер камеры в поперечном направлении, мм,

B₁ - ширина зоны решетки толщиной s₁, мм;

B₂- наружный размер прокладки в поперечном направлении, мм;

B₃- расстояние между осями болтов (шпилек) в поперечном направлении (черт. 1 - 5), мм;

B₄- наружный размер камеры в поперечном направлении, мм;

В_р - расчетный размер решетки в поперечном направлении, мм;

- 5,

В_р=В₀ - - 8,

и 10;

В_T- расчетная ширина перфорированной зоны решетки, мм;

Е, Е_р - модули продольной упругости материалов камеры и прокладки МПа;

F₀ -расчетное усилие в болтах (шпильках) в условиях монтажа или испытания, Н;

F₁ - расчетное усилие на единицу длины трубной решетки или крышки, Н/мм;

F_B - расчетное усилие в болтах (шпильках) в рабочих условиях, Н;

Н - глубина камеры (крышки), мм;

L- длина труб, мм;

L₀ -внутренний размер камеры в продольном направлении, мм;

L₂- наружный размер прокладки в продольном направлении, мм;

L_k - приведенная длина труб при продольном изгибе, мм;

L_p - расчетный размер решетки в продольном направлении, мм;

- 5;

L_p=L₀ - для камер по черт. 6 - 10;

l_p - относительная ширина беструбной зоны решетки;

m_n - характеристика способа развальцовки;

h, v - вспомогательные коэффициенты;

h_р- коэффициент податливости фланцевого соединения крышки и решетки;

c_k, c_c - коэффициенты сопротивления фланцевой части крышки;

[s], [s]_k, [s]_p, [s]_T- допускаемые напряжения для материалов камер по черт. 6 - 10, крышек, решеток и труб при расчетной температуре, МПа;

 - допускаемое напряжение для материала болтов (шпилек) при расчетной температуре при эксплуатации, монтаже или испытании, МПа;

j_p - коэффициент ослабления решетки и задней стенки;

j - коэффициент прочности сварного шва;

j_T - коэффициент уменьшения допускаемого напряжения труб при продольном изгибе;

w - параметр трубного основания;

y_k - безразмерная характеристика нагружения крышки давлением, действующим на ее фланцевую часть;

y_p - безразмерная характеристика нагружения решетки давлением, действующим на беструбную зону;

L_k - безразмерная характеристика нагружения крышки болтовым изгибающим моментом;

L_p - безразмерная характеристика нагружения решетки болтовым изгибающим моментом;

W -коэффициент несущей способности трубного пучка.

С, Р, [s], [s]_k, [s]_p, [s]_T, L_k, j определяют по ГОСТ 14249-80.

Обязательное

1. Угловые податливости крышки от действия внутреннего давления и болтового изгибающего момента

         (1)

                       (2)

где

j₁ - - 6 настоящего приложения;

;;и 8 настоящего приложения в зависимости от - и h_k;

 (3)

.

2. Угловые податливости решетки от действия внутреннего давления и болтового изгибающего момента

        (4)

                                 (5)

где

a₁, a₂ - коэффициенты, определяемые по черт. 9 и 10 настоящего приложения в зависимости от w;

l_р, y_р, w- коэффициенты, определяемые по формулам (2), (18) и (24) настоящего стандарта.

Черт. 1

Черт. 2

Черт. 3

Черт. 4

Черт. 5

Черт. 6

где .

Черт. 7

где .

Черт. 8

где

Черт. 9

где

Черт. 10

3. Линейная податливость шпильки (болта)

                                                             (6)

где

l_0B=l_B+0,28d_B - для болтов;

l_0B=l_B+0,56d_B - для шпилек.

4. Линейная податливость прокладки

                                             (7)

5. Коэффициент податливости фланцевого соединения крышки и решетки

                                   (8)

СОДЕРЖАНИЕ