8. Определение толщины трубной решетки.

Рассчитываем трубную решетку как пластину, опертую по двум концентрическим окружностям и равномерно загруженную нагрузкой по всей поверхности [6, стр.381]. Рассматриваем трубные решетки как две параллельные перфорированные пластины, соединенные жесткими связями – трубами. Считаем, что нагрузка распределяется равномерно между верхней и нижней трубными решетками. Нагрузка складывается из разности давлений в верхних и нижних камерах аппарата, собственного веса аппарата, веса теплоносителя и катализатора. Вес аппарата (без нижней камеры) 81320 кг

Вес теплоносителя…………………………… 38760 кг.

Вес катализатора………………………………17920 кг.

Общий вес…………………………………….. 138000 кг.

Суммарная площадь поперечного сечения всех трубок:

F _ТР = 0,785 (d ² см ² = 1,60м²

Напряжение растяжения в трубах, считая. Что они нагружены половиной

веса Q

кгс/ см ² = 0,431МПа.

Величина очень незначительная. Таким образом, упругой деформацией трубок можно пренебречь.

Удельная нагрузка в верхних и нижних камерах аппарата 0,6 – 0,2 = 0,4 кгс/см ² = 0,04МПа.

Суммарная нагрузка на одну решетку:

кгс/ см ² = 0,075МПа.

Предварительно принимаем толщину трубной решетки S = 90 мм = 0,09м

Материал – сталь 09Г2С.

Допускаемое напряжение =1024 кгс/ см ² = 102,4МПа.

Прибавка на коррозию С₁ = 0,2 см = 0,002м

Минусовой допуск на толщину С₂ = 0,25 см = 0,0025м

Общая прибавка С = С₁ + С₂ = 0,45 см = 0,0045м

Коэффициент ослабления решетки за счет перфорации:

где: t =3,8 см = 0,038м – шаг между отверстиями

d = 3,0 см = 0,03м – наружный диаметр труб

Реакция внутренней опоры

[6, стр. 382]

где: r =38 см = 0,38м – радиус внутренней опоры

R = 200 см = 2м – радиус наружной опоры

М = 0,3 – коэффициент Пуассона

кгс.

Напряжение для внешней части пластинки равномерно загруженной по всей поверхности и опертой по двум окружностям.

где: - радиальное напряжение

- тангенциальное напряжение

- радиус расчетной точки.

Определяем значения , соответствующие максимальным значениям и , для чего дифференцируем уравнения по :

Подставляя Т = 41920 кгс и приравнивая уравнения нулю, определяем:

= 116; = 151

Определяем максимальные значения и при S = 9 – 0,45 = 8,55 см = 0,0855м

Определяем ориентировочный коэффициент разгрузки трубной решетки трубами по методике, изложенной в статье С.И. Ивянского (журнал Теплоэнергетика № 7 1954 г.).

где:

I – момент инерции трубной решетки по среднему диаметру

см

см = 0,238 м.

n = 78 число труб на диаметре.

момент инерции трубы.

см ⁴.

Определяем допускаемые напряжения для трубной решетки с учетом ее ослабления за счет перфорации и с учетом разгрузки ее трубами

= кгс/ см ² = 86,7МПа.

что значительно больше максимального радиального напряжения равного

= 136 кгс/ см ² =13,6МПа.

окончательно принимаем толщину трубной решетки S = 90 мм = 0,09м.