các phương pháp tính toán bền cho đáy và nắp

ÖÙng suaát cho pheùp khi uoán cuûa vaät lieäu :  u (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán giaû ñònh :  y (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán ñoái vôùi ñaùy (naép) khoâng taêng cöùng :  1 (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán ñoái vôùi ñaùy (naép) coù taêng cöùng :  2 (Nmm 2 )  Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu : (Nmm 2 )  Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu laøm bulong : (Nmm 2 )  Giôùi haïn ñaøn hoài cuûa vaät lieäu : (Nmm 2 )  Tyû soá giöõa giôùi haïn ñaøn hoài vaø giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu : x  Aùp suaát tính toaùn : p (Nmm 2 )  Aùp suaát tính toaùn cho pheùp : p (Nmm 2 )  Löïc neùn (leân ñaùy) tính toaùn : P (N)  Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp : P (N)  Taûi troïng treân caùc bulong : Q (N)  Löïc do aùp suaát sinh ra : H (N)  Ñöôøng kính trong cuûa ñaùy (naép) : D t (mm)  Ñöôøng kính trong lôùn cuûa ñaùy noùn : D t 1 (mm)  Ñöôøng kính trong beù cuûa ñaùy noùn : D t 2 (mm)  Ñöôøng kính ngoaøi cuûa ñaùy (naép)ÖÙng suaát cho pheùp khi uoán cuûa vaät lieäu :  u (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán giaû ñònh :  y (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán ñoái vôùi ñaùy (naép) khoâng taêng cöùng :  1 (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán ñoái vôùi ñaùy (naép) coù taêng cöùng :  2 (Nmm 2 )  Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu : (Nmm 2 )  Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu laøm bulong : (Nmm 2 )  Giôùi haïn ñaøn hoài cuûa vaät lieäu : (Nmm 2 )  Tyû soá giöõa giôùi haïn ñaøn hoài vaø giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu : x  Aùp suaát tính toaùn : p (Nmm 2 )  Aùp suaát tính toaùn cho pheùp : p (Nmm 2 )  Löïc neùn (leân ñaùy) tính toaùn : P (N)  Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp : P (N)  Taûi troïng treân caùc bulong : Q (N)  Löïc do aùp suaát sinh ra : H (N)  Ñöôøng kính trong cuûa ñaùy (naép) : D t (mm)  Ñöôøng kính trong lôùn cuûa ñaùy noùn : D t 1 (mm)  Ñöôøng kính trong beù cuûa ñaùy noùn : D t 2 (mm)  Ñöôøng kính ngoaøi cuûa ñaùy (naép)ÖÙng suaát cho pheùp khi uoán cuûa vaät lieäu :  u (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán giaû ñònh :  y (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán ñoái vôùi ñaùy (naép) khoâng taêng cöùng :  1 (Nmm 2 )  ÖÙng suaát uoán kinh tuyeán ñoái vôùi ñaùy (naép) coù taêng cöùng :  2 (Nmm 2 )  Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu : (Nmm 2 )  Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu laøm bulong : (Nmm 2 )  Giôùi haïn ñaøn hoài cuûa vaät lieäu : (Nmm 2 )  Tyû soá giöõa giôùi haïn ñaøn hoài vaø giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu : x  Aùp suaát tính toaùn : p (Nmm 2 )  Aùp suaát tính toaùn cho pheùp : p (Nmm 2 )  Löïc neùn (leân ñaùy) tính toaùn : P (N)  Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp : P (N)  Taûi troïng treân caùc bulong : Q (N)  Löïc do aùp suaát sinh ra : H (N)  Ñöôøng kính trong cuûa ñaùy (naép) : D t (mm)  Ñöôøng kính trong lôùn cuûa ñaùy noùn : D t 1 (mm)  Ñöôøng kính trong beù cuûa ñaùy noùn : D t 2 (mm)  Ñöôøng kính ngoaøi cuûa ñaùy (naép)

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

BỀN CHO ĐÁY VÀ NẮP

Presented by: ThS Hoàng Trung Ngôn

CHƯƠNG 7

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

BỀN CHO ĐÁY VÀ NẮP

Ứng suất cho phép khi kéo của vật liệu: [] (N/mm2)

Ứng suất cho phép khi nén của vật liệu: [n] (N/mm2)

Ứng suất cho phép khi uốn của vật liệu: [u] (N/mm2)

Ứng suất uốn kinh tuyến giả định: y (N/mm2)

Ứng suất uốn kinh tuyến đối với đáy (nắp) không tăng cứng: 1 (N/mm2)

Ứng suất uốn kinh tuyến đối với đáy (nắp) có tăng cứng: 2 (N/mm2)

Giới hạn chảy của vật liệu: (N/mm2)

Giới hạn chảy của vật liệu làm bulong: (N/mm2)

Giới hạn đàn hồi của vật liệu: (N/mm2)

Tỷ số giữa giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy của vật liệu: x

Aùp suất tính toán: p (N/mm2)

Aùp suất tính toán cho phép: [p] (N/mm2)

Lực nén (lên đáy) tính toán: P (N)

Lực nén chiều trục cho phép: [P] (N)

Tải trọng trên các bulong: Q (N)

Lực do áp suất sinh ra: H (N)

Đường kính trong của đáy (nắp): Dt (mm)

Đường kính trong lớn của đáy nón: Dt1 (mm)

Đường kính trong bé của đáy nón: Dt2 (mm)

Đường kính ngoài của đáy (nắp): Dn (mm)

Đường kính ngoài lớn của đáy nón: Dn1 (mm)

Đường kính ngoài bé của đáy nón: Dn2 (mm)

Đường kính tính toán của đáy nón: D (mm)

Đường kính ngoài của đệm: Do (mm)

Đường kính vòng bulong: Db (mm)

Đường kính bulong: db (mm)

Bán kính trong của đáy (nắp): Rt (mm)

t c



b c



t y



Bán kính lượn của góc đáy: r (mm)

Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học: Ca (mm)

Bề dày tối thiểu của đáy (nắp): s (mm)

Bề dày thực của đáy (nắp): s (mm)

Bề dày của phần uốn mép: s1 (mm)

Bề dày thực của thân trụ: s2 (mm)

Bề dày mối hàn:  (mm)

Hệ số bền mối hàn: h

Góc ở đỉnh đáy nón: 2

Chiều cao gờ của đáy (nắp): b (mm)

Chiều sâu bên trong của đáy (nắp): ht (mm)

Chiều sâu bên ngoài của đáy (nắp): hn (mm)

 Hàn, đúc (cố định)

 Mặt bích (tháo, lắp được)

CÁC LOẠI ĐÁY (NẮP)

 Phẳng (chế tạo đơn giản, giá thành rẻ)

 Nón (tháo sản phẩm rời, huyền phù; phân phối chất khí, lỏng đều trên tiết diện TB; khuếch tán, thay đổi từ từ tốc độ dòng chảy nhằm giảm bớt sức cản thủy lực)

 Ellipse (dùng trong TB chịu áp suất lớn)

các TB có đường kính nhỏ và áp suất thấp)

MỐI GHÉP THÂN – ĐÁY (NẮP)

1 ĐÁY (NẮP) HÌNH ELLIPSE

Đáy (nắp) hình ellipse được chế tạo bằng phương pháp dập, phù hợp với các TB chịu áp suất cao (  1,0N/mm2), đường kính có thể đến 4m.

 Đáy (nắp) ellipse tiêu chuẩn:

ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐÁY (NẮP) HÌNH ELLIPSE

 Các lỗ khoét trên đáy (nắp) cần phải tăng cứng (đặc biệt đối với TB chịu áp suất ngoài)

25 ,

0 D

h



CÁCH KHOÉT LỖ TRÊN ĐÁY (NẮP) HÌNH ELLIPSE

CÁCH KHOÉT LỖ TRÊN ĐÁY (NẮP) HÌNH ELLIPSE

Sản xuất đáy/nắp

Trình tự tính toán đáy và nắp Elip

chịu áp suất trong

Tính bề dày tối thiểu

Lựa chọn vật liệu

(các thông số cơ tính của VL)

Yêu cầu đáp ứng

p,t ca…

TÍNH BỀ DÀY TỐI THIỂU, s 

CÁC CÔNG THỨC TÍNH BỀ DÀY TỐI THIỂU

s 

 25 4,5  25

t

2 t

D R

Và h

       

a t

a

h

C s

R

C s

2 p

125 ,

0 D

C s

2 ,

0 D

h Và

2 ,

0 D

h

t a

n

n t

t

Trình tự tính toán đáy và nắp Elip

chịu áp suất ngoài

Chọn bề dày nắp (đáy) S

(bằng bề dày thân) Tính các thông số cơ bản

Kiểm tra áp suất cho phép Lựa chọn vật liệu

Yêu cầu đáp ứng

p,t ca…

TÍNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

c a

t c a

t

R x

1 x 7 , 6 C

s E

R x

5 C

7 , 0

kim hợp

thép carbon,

Thép 9

BẢNG HỆ SỐ K

0,965 0,960

0,955 0,950

0,940 0,92

0,90 0,88

0,20

0,955 0,946

0,940 0,935

0,923 0,90

0,86 0,85

0,15

0,984 0,980

0,978 0,970

0,966 0,957

0,94 0,93

0,30

0,980 0,975

0,970 0,960

0,956 0,94

0,92 0,91

0,25

– –

1,0 0,996

0,995 0,99

0,975 0,97

0,40

0,998 0,994

0,990 0,985

0,980 0,975

0,96 0,95

0,35

400 250

300 250

200 150

100 80

   n  a

R

C s

2 p









CÁC CÔNG THỨC KIỂM TRA ÁP SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÉP

KIỂM TRA ÁP SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÉP, [p]

x

E 15 ,

0 s R

5 , 0 D

h 15 , 0

t c

t t

t t

x

E 15 ,

0 s R

3 , 0 D

h 2 , 0

t c

t t

t t

KR

C

s E

09 , 0

Tính đáy-nắp theo ASME

Tính đáy –nắp elip/khum chịu áp suất trong theo AD-B3

Tính đáy –nắp elip/khum chịu áp suất trong theo AD-B3

• Độ dày của phần khum

• Độ dày của phần nối trong đó ß được

chon theo đồ thị sau

Tìm ß cho đáy-nắp dạng Klöpper

Tìm ß cho đáy-nắp dạng Korbbogen

Tính đáy –nắp elip/khum chịu áp suất trong theo AD-B3

• Áp suất cho phép của phần khum

• Độ an toàn của phần khum

• Áp suất cho phép của phần nối

Tính đáy –nắp elip/khum chịu áp suất ngoài theo AD-B3

• Độ dày của phần khum

• Độ dày của phần nối trong đó ß được

chon theo đồ thị sau

Tính đáy –nắp elip/khum chịu áp suất ngoài theo AD-B3

BỀ DÀY TỐI THIỂU, s 

2

pR s

Đáy-nắp vòm bị móp dưới tác động của áp suất

3 ĐÁY (NẮP) HÌNH NÓN

Đáy có tác dụng tháo nhanh vật liệu rời, chất lỏng nhớt, huyền phù có hàm lượng pha rắn cao.

ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐÁY (NẮP) HÌNH NÓN

 Góc đỉnh đáy nón (  ) càng bé thì độ bền càng tăng.

 Khi  < 60o thì độ bền của đáy nón không bị ảnh hưởng (xấp xỉ độ bền của thân trụ),

 khi  > 80o thì lỗ khoét tại tâm ảnh hưởng đến độ bền của đáy nón.

CÁC KIỂU ĐÁY HÌNH NÓN

CÁC KIỂU ĐÁY HÌNH NÓN

Trình tự tính toán đáy và nắp hình nón

chịu áp suất trong

Tính bề dày tối thiểu

TÍNH BỀ DÀY TỐI THIỂU, s 

BẢNG HỆ SỐ HÌNH DÁNG CỦA ĐÁY (NẮP), y

p 2 sin p 20

cos 1

R 2 D p s

py 2

2

y pD s

Hay

cos

25 ,

0 D

s

cos p 2

sin p 20

cos 1

R 2 D p s

4

y pD s

h

n n

h u n

t

h

t t

h u t

3 p

sin p 20

cos 1

R 2 D p s

py 2

2

y pD s

Hay cos

2 sin

p 20

cos 1

R 2 D p s

4

y pD s

h

n n

h u n

h

t t

h u t

Tính bề dày của phần uốn mép, s1

1 , 0 2

cos 1

r D

p K s

66 ,

16 cos

r 2

cos 1

r 2 D

t 1

p cos 2

pD s

py 2

2

y pD s

Hay

cos

25 ,

0 D

s

cos p 2

pD s

4

y pD s

h

n

h u n

t

h t

h u t

3 p

pD s

py 2

2

y pD s

Hay cos

2

pD s

4

y pD s

h n

h u n

h t

h u t

KIỂM TRA ÁP SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÉP, [p]

KIỂU ĐÁY II VÀ IV

KIỂU ĐÁY I VÀ III

s 2 sin

s 10 cos

1 R 2 D

cos C

s 2

p

y D

C s 4

p

a t

t

a h

s 2 D

cos C

s 2

p

y D

C s 4

p

a t

a h

t

a h

t t

a h

90 R

D 3 , 0

C s

Trình tự tính toán đáy và nắp hình nón

chịu áp suất ngoài

Chọn bề dày thực S

(bằng bề dày thân trụ chịu áp ngoài)

Tính lực nén tính toán

P

Kiểm tra áp suất cho phép

Lựa chọn vật liệu (các thông số cơ tính của VL)

Yêu cầu đáp ứng

p,t ca…

TÍNH LỰC NÉN (LÊN ĐÁY) TÍNH TOÁN, P

p

D 4

0,08 0,118

0,14 0,15

0,14 0,098

0,05

kc

2500 2000

1000 500

250 200

150 100

t c

E 875

TÍNH ÁP SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÉP, [p]

a

2

a n

E C

s

D L 02 , 1 1 D

C s 2

p

  1 , 5

a t

c

t

D

C s 2 E 3 , 0 D

c

t

D

C s 2 E 3 , 0 D

D E 649 , 0

Tính chiều dài tính toán của đáy nón, L L = Chiều cao đáy nón

Tính đường kính tính toán của đáy nón, D

9 , 0 D Hay cos

D 1 , 0 D

9 , 0

D t 1 t 2 n 1 n 2

Tính áp suất tính toán cho phép của đáy nón, [p]

Tính toán đáy hình nón theo AD-B2

Tính toán đáy hình nón theo AD-B2

Công thức có giá trị trong khoảng

4 ĐÁY (NẮP) HÌNH CẦU

Đáy (nắp) hình cầu được chế tạo ở dạng bán cầu gồm nhiều mảnh hàn lại với nhau (Dt  4m).

 TB nằm ngang: áp suất tùy ý.

 TB thẳng đứng: áp suất dư đến 0,07N/mm2, nhiệt độ đến 200oC.

ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐÁY (NẮP) HÌNH CẦU

 Không sinh ra ứng suất uốn

 Chế tạo phức tạp (không được lắp kính quan sát, ống nối)

Trình tự tính toán đáy và nắp hình nón

chịu áp suất trong (có uốn mép)

Chọn bề dày thực S’ Tính bề dày thực S = S’ +C

Kiểm tra áp suất cho phép

p ≤ [p]

Lựa chọn vật liệu

(các thông số cơ tính của VL)

Yêu cầu đáp ứng

p,t ca…

TÍNH BỀ DÀY TỐI THIỂU, s 

4

pD s

0,3 0,2

     

y D

C s

4 p

2 ,

0 D

b

t

ĐÁY (NẮP) CHỊU ÁP SUẤT TRONG (KHÔNG UỐN MÉP)

BƯỚC 1: TÍNH BỀ DÀY TỐI THIỂU, s 

BƯỚC 2: TÍNH BỀ DÀY THỰC, s

s = s  + C

 

p

1 ,

có

cứng tăng

không

2 y

1 y

BƯỚC 1: TÍNH BỀ DÀY TỐI THIỂU, s 

t

t E

p R

34 , 3

s  

ĐÁY (NẮP) CHỊU ÁP SUẤT NGOÀI

BƯỚC 2: TÍNH BỀ DÀY THỰC, s

t t

c t

R

C s E 09 , 0 p

400 s

R E

12 , 0

BƯỚC 3: KIỂM TRA ÁP SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÉP, [p]

CÓ UỐN MÉP KHÔNG UỐN MÉP

[p] = f(D t ,s)

BẢNG 6.2

p  [p]

Tính đáy cầu theo AD-B2

5 ĐÁY (NẮP) PHẲNG

Đáy (nắp) ít được dùng vì khả năng chịu áp lực kém, chỉ phù hợp với TB làm việc ở áp suất thường.

 Đáy (nắp) phẳng có uốn mép (dùng trong điều kiện cần làm sạch cặn bám đáy TB, giá thành đắt), không uốn mép.

 Đáy (nắp) phẳng hàn, ghép bulong.

a) Không uốn mép

CÁC KIỂU ĐÁY (NẮP) PHẲNG

CÁC KIỂU ĐÁY (NẮP) PHẲNG

CÁC KIỂU ĐÁY (NẮP) PHẲNG

CÁC KIỂU ĐÁY (NẮP) PHẲNG

CÁC KIỂU ĐÁY (NẮP) PHẲNG

CÁC KIỂU ĐÁY (NẮP) PHẲNG

uốn không s

s 25 , 1

thân mép

uốn s

s

2 2

CÁC KIỂU ĐÁY (NẮP) PHẲNG

r

s 3 , 0 r

BƯỚC 1: TÍNH BỀ DÀY TỐI THIỂU, s 

, 0 K

j và

i Loại HD

L Q 4 ,1 3 , 0 K

h và g f, e, Loại 30

, 0 K

d và c Loại 25

, 0 K

b và a Loại 18

, 0 K

D p 2 ,

2 D

Z d

73 , 0

s

b b

o b

c t

t c

b c b

Tính lực do áp suất sinh ra

Đáy (nắp) được ghép bằng bulong (loại l)

Bề dày tối thiểu, s 

BƯỚC 2: TÍNH BỀ DÀY THỰC, s s = s  + C

h

C

s s

dưới động tự

hàn 8

, 0

tay bằng hàn

7 , 0

h h

KIỂU HÀN LOẠI p

Các dạng đáy phẳng theo AD-B5

Hệ số C của tính toán đáy phẳng theo AD-B5

Tính bề dày của đáy phẳng theo AD-B5