Определение толщины трубной решетки

4.2 Определение толщины трубной решетки

Предварительно рассчитываем необходимые коэффициенты и параметры:

- безразмерная характеристика нагружения решетки болтовым изгибающим моментом:

Λ_р = , (47)

Λ_р = ;

- относительная ширина беструбного края:

λ_р = (В_р - В_т)/ В_т, (48)

λ_р = (234 - 204)/204 = 0,147;

- безразмерная характеристика нагружения решетки давлением, действующим на беструбную зону:

ψ_р = λ_р (λ_р + 2) (49)

ψ_р = 0,147·(0,147 + 2) = 0,316;

- вспомогательные коэффициенты:

, (50)

;

, (51)

;

- допускаемая нагрузка на единицу площадки трубного пучка из условия прочности труб, с учетом того, что для материала труб - стали 10Х17Н13М3Т при рабочей температуре t = 144^оС допускаемое напряжение [σ]_т =146,7 МПа [4, с. 147], модуль продольной упругости Е_т = 2,06 ·10⁵ МПа [4, с. 147]:

, (52)

МПа.

- коэффициент уменьшения допускаемого напряжения труб при продольном изгибе

, (53)

.

- коэффициент несущей способности трубного пучка Ω при P_pη₁ > φ_Т[q]_T (Р_рη₁= 0,12·0,885 = 0,1062 МПа; φ_Т[q]_T = 0,006·1,73 = 0,0104 МПа):

, (54)

.

Так как Ω < 1, толщину труб увеличивать не следует.

- расчетное усилие в зоне уплотнения:

F₁ = [F_o /(L_p + В_р)]^.(Р_р/ Р_исп), (55)

F₁= [106797,6/ (1270 + 234)] (0,12/0,156) = 54,62 МН/мм;

- плечи изгибающих моментов, действующих на фланцевое соединение решетки с крышкой:

l₁ = 0,5(В_Б - В_р), (56)

l₁= 0,5 (296 - 234) = 31 мм,

l₂ = 0,5 (В_Б - В_пр), (57)

Принимаем для основного материала трубной решетки - стали 10Х17Н13М2Т допускаемое напряжение [σ]_р = 146,72 МПа [4, с.147]. Тогда толщина трубной решетки в пределах зоны перфорации

, (58)

где принимаем С = 0,5;

мм.

Принимаем s₁ = 20 мм.

Толщина трубной решетки в месте уплотнения

, (59)

 мм.

Принимаем толщину основного слоя s₂ = 6 мм

Толщина трубной решетки вне зоны уплотнения

, (60)

 мм

4.3 Проверка условия прочности крепления труб в трубной решетке

Определим параметр трубного основания:

, (61)

.

По [4, с. 87] найдем значения коэффициентов Z_F, Z_M: Z_F = 1,1, Z_M = 0,2.

Учитывая, что трубки крепятся в решетке способом развальцовки с канавками на глубину l₀ = 19 мм, определяем допускаемую нагрузку на единицу площади трубного пучка из условия прочности крепления труб в решетке:

[q]_TP = , (62)

где μ_РВ = 0,5 – для развальцовки с канавками,

[q]_TP = МПа.

Проверяем условие прочности крепления труб:

P_P[Z_F -η₁ + Z_M (Λ_р + ψ_p)] = 0,12·[1,1- 0,885+0,2·(5,55 + 0,316)]= 0,167, (63)

0,167 < [q]_TP = 1,45.

Условие выполняется.