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

Автор: | 17.02.2015

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

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

Сосуды и аппараты

АППАРАТЫ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Нормы и методы расчета на прочность

Vessels and apparatuses. Air cooled heat exchangers. Norms and methods of strength calculation

ГОСТ
25822-83

(СТ СЭВ 3649-82)

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 .

1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ

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 — .

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. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

2.1. Геометрические характеристики решетки

2.1.1. Расчетная ширина перфорированной зоны решетки

                                                        (1)

где t2 и .

2.1.2. Относительная ширина беструбного края

                                                              (2)

Схемы размещения отверстий

Черт. 11

Черт. 12

Примечание. — не определяют конструкцию.

2.1.3. Вспомогательные коэффициенты

                                                (3)

                                                (4)

где t1 — , .

2.2. Коэффициент ослабления решетки и задней стенки

                                                                 (5)

где dЕ равно

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

d0sTдля решеток с трубами, закрепленными в части толщины решетки;

d0 — для стальных решеток с трубами из цветных металлов;

dpR — 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 —

                                                         (10)

                                                         (11)

3. РАСЧЕТ КАМЕР РАЗЪЕМНОЙ КОНСТРУКЦИИ

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 =2. Уточненное значение  определяют . 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 Lр, yр и W — определяют по формулам

                                                            (17)

                                                              (18)

           (19)

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

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)

Коэффициенты zF и zM определяют в зависимости от величины

                                                        (24)

Черт. 13

3.3. Расчет крышки

3.3.1. Толщина донышка крышки — должна отвечать условию

                (25)

Коэффициенты Lk, yk, f1, f2, и ck определяют —

                                                    (26)

                                       (27)

                                                  (28)

                                                        (29)

      (30)

3.3.2. Толщина донышка должна отвечать условию

                                        (31)

Коэффициент Lk определяют

                                    (32)

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

                                              (33)

Расчетное усилие F1 определяют .

Коэффициент cс для крышек — , определяют , cс=ck для крышек , ck — определяют .

3.3.4. Толщину фланца крышки s6 определяют при [s]p=[s]k.

3.3.5. Толщина боковой стенки s7 крышек — должна отвечать условию

s7³s5,                                                                                                          (34)

а крышек — условию

                                          (35)

4. РАСЧЕТ КАМЕР НЕРАЗЪЕМНОЙ КОНСТРУКЦИИ

4.1. Расчет камер неразъемной конструкции с плоской задней стенкой с пробками ( — ).

4.1.1. Толщина задней стенки должна отвечать условию

                        (36)

Коэффициент f3 определяют по формуле (37)

                                             (37)

Для камер , f3=1.

Толщину решетки s1 следует принимать

s1=s4,                                                               (38)

4.1.2. Толщины верхней и нижней стенок для конструкций и должны отвечать условию

       (39)

а конструкций и — условию

s5=s4,                                                               (40)

4.1.3. Толщины усиливающих перегородок в камерах и 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 ().

4.2.1. Толщину трубной решетки s1 определяют при Lр=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 .

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.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛАХ

aT — размер сварного шва приварки труб, мм;

b0, bkширина крайних пролетов камер ( и ), мм;

bi — ширина промежуточных пролетов камер ( и ), мм;

bp ширина прокладки, мм;

bpRрасчетная ширина прокладки, мм;

с — прибавка на коррозию, мм;

cp — глубина канавок под прокладку в перфорированной задней стенке, мм;

d0 — диаметр отверстий в решетках камер ( — ), мм;

dBдиаметр болта (шпильки), мм;

dE эффективный диаметр отверстия в решетке или задней стенке, мм;

dni размер отверстий в i-й перегородке, мм;

dpRрасчетный диаметр резьбы пробок в камерах ( — ), мм;

dT — наружный диаметр трубы, мм;

l1, l2 плечи изгибающих моментов, мм;

hpтолщина 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;

lB длина болта (шпильки) между опорными поверхностями, мм;

lniрасстояние между отверстиями в i-й перегородке, мм;

lp длина ввинчивания пробки, мм;

m прокладочный коэффициент;

n — число болтов (шпилек);

Р — расчетное давление, МПа;

Рnрдавление испытания, МПа;

t1, t2 — шаг отверстий под трубы в продольном и поперечном направлениях ( и ), мм;

[q]T, [q]s — допускаемая нагрузка на единицу площадки трубного пучка из условия прочности труб и крепления труб в решетке, МПа;

[q]s1допускаемая 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 — и толщина задней стенки для камер — , мм;

s5 — толщина стенки крышки в месте присоединения к фланцу для камер — ; толщина верхней и нижней стенки камер — ; s5= s4 — для камер и , мм;

s6 -толщина фланца крышки, мм;

s7 — толщина боковой стенки, мм;

sni -толщина i-й перегородки, мм;

sT — толщина стенки трубы, мм;

zчисло рядов труб в поперечном направлении, мм;

zM, zF — коэффициенты;

ABрасчетная 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 ( — ), мм;

B4 — наружный размер камеры в поперечном направлении, мм;

Вррасчетный размер решетки в поперечном направлении, мм;

Вр2bpR — для камер — ,

Вр0для камер — ,

Вр=max{b0….bibk} — для камер и ;

ВT — расчетная ширина перфорированной зоны решетки, мм;

Е, Ер 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;

FB 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;

Lkприведенная длина труб при продольном изгибе, мм;

Lpрасчетный размер решетки в продольном направлении, мм;

Lp=L2bpRдля камер — ;

Lp=L0для камер — ;

lp относительная ширина беструбной зоны решетки;

mn — характеристика способа развальцовки;

h, vвспомогательные коэффициенты;

hр — коэффициент податливости фланцевого соединения крышки и решетки;

ck, cc — коэффициенты сопротивления фланцевой части крышки;

[s], [s]k, [s]p, [s]T — допускаемые напряжения для материалов камер — , крышек, решеток и труб при расчетной температуре, МПа;

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

jp — коэффициент ослабления решетки и задней стенки;

j — коэффициент прочности сварного шва;

jT — коэффициент уменьшения допускаемого напряжения труб при продольном изгибе;

w параметр трубного основания;

yk — безразмерная характеристика нагружения крышки давлением, действующим на ее фланцевую часть;

yp — безразмерная характеристика нагружения решетки давлением, действующим на беструбную зону;

Lk — безразмерная характеристика нагружения крышки болтовым изгибающим моментом;

Lp безразмерная характеристика нагружения решетки болтовым изгибающим моментом;

W коэффициент несущей способности трубного пучка.

С, Р, [s], [s]k, [s]p, [s]T, Lk, j определяют по ГОСТ 14249-80.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОДАТЛИВОСТИ

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

         (1)

                       (2)

где

j1 j6 — коэффициенты, определяемые — настоящего приложения;

 — для крышек ;

; ;  — для крышек ;

l1, l2 коэффициенты, определяемые и настоящего приложения в зависимости от — и hk;

 (3)

yk — коэффициент, определяемый .

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

        (4)

                                 (5)

где

a1, a2 — коэффициенты, определяемые и
настоящего приложения в зависимости от
w;

lр, yр, w коэффициенты, определяемые , и 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

l0B=lB+0,28dB — для болтов;

l0B=lB+0,56dB — для шпилек.

4. Линейная податливость прокладки

                                             (7)

5. Коэффициент податливости фланцевого соединения крышки и решетки

                                   (8)

СОДЕРЖАНИЕ