Расчет на прочность элементов

Теплоэнергетического оборудования

Цель работы

Данная работа посвящена расчету на прочность элементов теплоэнергетического оборудования. Большая часть теплоэнергетического оборудования выполняется из комбинации тонкостенных элементов: цилиндрический корпус, сферические и эллиптические крышки и днища, конические и плоские днища.

Студенты должны получить представления, как рассчитываются напряжения, возникающие в элементах теплоэнергетического оборудования, правильно выбирать тип конструкционного материала в зависимости от условий эксплуатации оборудования, уметь рассчитывать допускаемые напряжения, а также ознакомиться с инженерной методикой расчета сосудов и аппаратов, расчетом на прочность труб и трубопроводов. Каждый студент должен индивидуально выполнить контрольную работу.

 

Варианты контрольного задания

 

Студент выполняет вариант задания, обозначенный последней цифрой его учебного шифра в зачетной книжке в соответствии с таблицей исходных данных (см. табл. 5.1).

 

Контрольная работа

 

Задача 1. По заданной геометрии тонкостенных элементов, нагруженных равномерным внутренним давлением выполнить расчет меридиональных s _m и окружных s_q напряжений:

· для сферической оболочки;

· для длинной цилиндрической оболочки;

· для длинной конической оболочки.

Задача 2. Определить толщину стенки гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением.

Задача 3. Определить допускаемое значение внутреннего избыточного давления при толщине стенки s цилиндрической обечайки.

Таблица 5.1. Варианты контрольных заданий

№ задачи	Параметр, размерность	Варианты заданий
	R,м		0,8	1,2	1,6	2,0	0,5	1,4	0,7	0,9	1,5
H, мм
p, Мпа	0,7	0,3	1,5	1,1	0,8	1,3	0,5	1,2	1,7	2,0
a, град
x 1, м	0,3	0,2	0,4	0,6	0,3	0,5	0,4	0,5	0,3	0,6
x 2, м	0,8	0,5	1,0	1,2	1,6	1,0	1,4	1,5	1,2	1,4
	D,м	3,0	1,8	1,4	2,8	1,2	2,6	3,2	2,4	1,6
p, Мпа	2,0	1,7	1,2	0,5	1,3	0,8	1,1	1,5	0,3	0,7
j	0,65	0,8	0,9	1,0	0,65	0,8	0,9	1,0	0,65	0,8
t, °С
Марка стали	ВСт3	09Г2С	16ГС		20К		09Г2	17ГС	17Г1С	10Г2С1
	D, м		1,6	2,4	3,2	2,6	1,2	2,8	1,4	1,8	3,0
j	1,0	0,65	0,8	0,9	1,0	0,65	0,8	0,9	1,0	0,65
s, мм
с, мм		1,5			1,5			1,5
t, °С
Марка стали	10Г2С1	17Г1С	17ГС	09Г2		20К		16ГС	09Г2С	ВСт3

 

Пример выполнения контрольной работы

 

Задача 1. По заданной геометрии тонкостенных элементов, нагруженных равномерным внутренним давлением выполнить расчет меридиональных s_m и окружных s_q напряжений:

· для сферической оболочки;

· для длинной цилиндрической оболочки;

· для длинной конической оболочки.

Исходные данные берут из табл. 6 для соответствующего варианта:

R = 1,7 м; h = 14 мм; p = 1,6 МПа; α = 30⁰; x ₁ = 0,5м; x ₂ = 1,5 м.

Для сферической оболочки с учетом схемы и расчетных формул из [1] табл. 9.5 с. 418 имеем:

h

 

 

P

 

; МПа.

 

Для длинной цилиндрической оболочки [1, с. 419 ].

 

h

 

 

; ; МПа; Мпа.

 

Для длинной конической оболочки [1, с. 419].

 

 

h

 

; ;

 

Для х ₁ = 0,5 м:

 

МПа; МПа.

 

Для х ₂ = 1,5 м:

 

Мпа; Мпа.

Вывод:

1) Наименьшие напряжения в оболочках вращения возникают в сферических элементах.

2) В цилиндрических и конических оболочках кольцевые напряжения в два раза больше меридианальных.

3) В коническом элементе напряжения прямо пропорционально возрастают расстоянию от вершины конуса.

 

Задача 2. Определить толщину стенки гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением. Исходные данные берем из табл. 6 для задачи 2 и соответствующего варианта:

 

· Диаметр цилиндрической обечайки D = 1,2 м;

· Избыточное давление р = 0,7 МПа;

· Коэффициент прочности сварного шва j = 0,65;

· Расчетная температура t = 400 ⁰С;

· Марка стали 17Г1С.

· Толщина стенки определяется с использованием формулы (9.64) [1, с. 425]:

 

;

 

где - допускаемое напряжение материала стенки при расчетной температуре.

выбираем по [1, с. 424] табл. 9.8 для стали 17Г1С и t = 400 ⁰С = 105 МПа.

 

м = 6,2 мм.

Задача 3. Определить допускаемое значение внутреннего избыточного давления при заданной толщине стенки цилиндрической обечайки. Исходные данные берем из таблицы 6 для задачи 3:

 

· Диаметр цилиндрической обечайки D = 1,6 м;

· Коэффициент прочности сварного шва j = 0,9;

· Толщина стенки s = 12 мм;

· Прибавка к расчетной толщине стенки с = 2 мм;

· Расчетная температура t = 400 ⁰С;

· Марка стали 16ГС.

· Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле (9.65) [1, с. 425]:

 

;

 

где [s] определяем из табл. 9.8 [1, с. 424], [s] = 162 Мпа.

 

Мпа.

 

 

& Библиографический список

 

1. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и прф. В.М. Зорина. -3-е изд., перераб. М.: Изд-во МЭИ, 2000, с. 3-527.

 

 

__________________________

содержание

Практическая работа № 1. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В МАТЕРИАЛАХ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА……………………………………………………………..
1.общие определения……………………………………………………..
2. Методики оценки основных компонент химической связи в гомоядерных и гетероядерных соединениях и материалов на их основе………………………………………………………………...
2.1. Методика оценки ковалентности и металличности гомоядерных связей………………………………………………………..
2.2. Методика оценки основных компонент химической связи Л. Полинга для гетероядерных связей……………………………………
2.3. Методика оценки трех основных компонент химической связи для гетероядерных связей…………………………………………………...
3. Методика проведения расчётов…………………………………….......
3.1. Основные этапы решения задания……………………………….
3.2. Последовательность выполнения расчётного задания………….
Примеры расчётов………………………………………………………….
Задачи……………………………………………………………………….
Содержание отчета по работе……………………………………………..
Контрольные вопросы……………………………………………………..
Библиографический список………………………………………………..
Приложение 1………………………………………………………………
Приложение 2………………………………………………………………
Приложение 3………………………………………………………………
Практическая работа № 2. РАСЧЕТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ПРОЦЕССА ТЕРМОФОРМОВАНИЯ ПЛАСТМАСС...
1.общие определения……………………………………………………..
2. Листовые термопласты и их свойства………………………………….
3. Расчет размеров листовой заготовки…………………………………...
4. Расчет времени нагрева заготовки……………………………………...
Примеры расчётов………………………………………………………….
Задачи……………………………………………………………………….
Содержание отчета по работе……………………………………………..
Контрольные вопросы……………………………………………………..
Библиографический список………………………………………………..

 

Практическая работа № 3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАСС МЕТОДОМ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ……………………………………………………...
1.общие определения……………………………………………………..
2. Расчет оптимального удельного объема и плотности изделий……….
3. Расчет давления, действующего на материал………………………….
4. Расчет времени цикла литья под давлением…………………………..
Примеры расчётов………………………………………………………….
Задачи……………………………………………………………………….
Содержание отчета по работе……………………………………………..
Контрольные вопросы……………………………………………………..
Библиографический список………………………………………………..
Практическая работа № 4. Основные представления о надежности и конструировании энергетического оборудования…………………………..
1. Основные понятия и определения теории надежности конструкций…………………………………………………..
2. Модели прочностной надежности……………………………………...
3. Понятие о напряжениях и деформациях……………………………….
4. Коэффициенты запаса прочности и допускаемые напряжения………
5. Требования, предъявляемые к конструкционным машинам…………
6. Расчет и конструирование элементов емкостной аппаратуры……….
Контрольные вопросы……………………………………………………..
Библиографический список………………………………………………..
Практическая работа № 5. Расчет на прочность элементов теплоэнергетического оборудования….
Контрольная работа………………………………………………………...
Варианты контрольных заданий…………………………………………..
Пример выполнения контрольной работы……………………………….
Библиографический список………………………………………………..