ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Способы повышения механической прочности толстостенных цилиндров из "Техника высоких давлений в химии" В случае неравномерного нагревания стенок толстостенного цилиндра (теплопередача через стенку) в нем, воедствие неодинакового расширения отдельных слоев, возникают напряжения, известные под названием температурных напряжений. [c.403] Температурные напряжения, как и напряжения от давления среды, действуют в стенке цилиндра в тангенциальном, радиальном и осевом направлениях и могут быть вычислены при данном температурном перепаде Д/ [20, 65]. [c.403] Суммируя главные напряжения от давления среды с соответствующими температурными напряжениями и воспользовавшись формулой эквивалентности (47), можно найти значения эквивалентных напряжений. [c.403] Этот путь решения задачи громоздок и не имеет особого смысла, так как определение температурного перепада Д/ по толщине стенки можно сделать только приближенно, что ограничивает точность расчета точностью определения М. [c.403] Практически расчет корпусов и труб при наличии теплопередачи через стенку производят по тангенциальным напряжениям при соответствующем выборе запасов прочности. [c.403] При стационарном потоке тепла через стенку цилиндра тангенциальные напряжения, вызванные перепадом температуры Д = 4 — можно вычислить по формулам Лоренца. [c.403] Для определения суммарных тангенциальных напряжений от гидростатического давления и перепада температур нужно сложить, с учетом знака, напряжения, вычисленные по формулам (54) и (55), с напряжениями, полученными по формулам (40) и (43 а) — при внутреннем давлении и по формулам (44 а) и (45 а) — при наружном давлении. [c.404] Запас прочности при расчетах толстостенных цилиндров по тангенциальным напряжениям принимается равным 2 и, в отличие от расчета цилиндров по эквивалентному напряжению, одинаковым Д.ПЯ всех значений к. [c.404] В цилиндрах, нагруженных внутренним давлением, у которых перепад температур = — tв имеет отрицательное значение, т. е. у которых тепловой поток направлен изнутри наружу, температурные напряжения до известных пределов уменьшают напряжения от гидростатического давления. [c.404] В таких цилиндрах (с наружным обогревом) распределение напряжений по толщи не стенки особенно неравномерно. [c.405] При температурах стенок цилиндров выше 450° температурные напряжения в последних практически не возникают вследствие того, что материал находится в состоянии ползучести, поэтому они и не учитываются. Во всех остальных случаях температурные напряжения следует принимать во внимание. [c.405] Скрепленный цилиндр представляет собой цилиндр, состоящий из двух и более слоев, насаженных друг на друга с некоторым натяжением. [c.405] Раосмотр им более подробно случай двухслойного цилиндра. Внешний цилиндр, надетый на внутренний в горячем состоянии, охлаждаясь, сжимает внутренний цилиндр. На поверхности со -прикосновения обоих цилиндров возникает да вление ро, под действием которого внутренний цилиндр сжимается, а внешний растягивается. [c.405] Под действием внутреннего гидростатического давления во внутреннем цилиндре возникают растягиваюи1ие напряжения, которые будут суммироваться с отрицательными иапряжениями, вызываемыми внешним давлением ро. В результате напряжения во внутреннем цилиндре получатся меньшими, чем они были бы в цилиндре с сплошной стенкой той же толщины, что и стенки скрепленного цилиндра. Аналогично внешний цилиндр будет находиться под действием внутреннего давления, передаваемого ему через внутренний цилиндр, и внутреннего давления ро- Напряжения в ием поэтому будут выше, чем ооответствующем слое оплошного цилиндра. [c.405] Таким образом, благодаря скреплению, удается разгрузить внутренние волокна цилиндра за счет более интенсивного использования наружных. [c.405] Важнейшее преимущество составных цилиндров заключается в возможности использовать их при давлениях, при которых применение цилиндров со сплошной стенкой (при данном строитель- ном материале) было бы вообще невозможно. [c.405] У правильно рассчитанного и изготовленного двухслойного цилиндра предел упругого сопротивления может. быть почти в два раза выше, чем у цилиндра тех же размеров, но не 10Кре пленного. [c.406] Остаточные напряжения у внутренней поверх1Ности цилиндра имеют з нак,. обратный знаку напряжений, возникающих от внутреннего давления... Благодаря этому суммарные напряжения в цилиндре снижаются и прочность его увеличивается. Этот метод повышения прочности цилиндров носит название автофрети-рования или автоскрепления. [c.406] Кроме указанных двух способов увеличения прочности толстостенных цилиндров, в последнее время получил широкое распространение метод изготовления крупных аппаратов высокого давления путем обмотки в несколько слоев сравнительно тонкостенной трубы, профилироваиной стальной лентой (стр. 389 и сл.). [c.406] Вернуться к основной статье