Межгосударственный стандарт ГОСТ 34233.7-2017 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. N 1995-ст)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 34233.7-2017
"Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. N 1995-ст)

Vessels and apparatus. Norms and methods of strength calculation. Heat-exchangers

МКС 71.120
Г02
ОКП 36 0000
NEQ
75.200

Дата введения - 1 августа 2018 г.
Введен впервые

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Разработан Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 523 "Техника и технологии добычи и переработки нефти и газа"; Закрытым акционерным обществом "ПЕТРОХИМ ИНЖИНИРИНГ" (ЗАО "ПХИ"); Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" (АО "ВНИИНЕФТЕМАШ"); Закрытым акционерным обществом "ПЕТРОХИМ ИНЖИНИРИНГ" (ЗАО "ПХИ"); Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие ЦЕНТРХИММАШ" (ООО "НТП ЦЕНТРХИММАШ"); Акционерным обществом "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения" (АО "НИИХИММАШ")

2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 июля 2017 г. N 101-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт
Украина	UA	Минэкономразвития Украины

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. N 1995-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34233.7-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 августа 2018 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов:

- ISO 16528-1:2007 "Котлы и сосуды, работающие под давлением. Часть 1. Требования к рабочим характеристикам" ("Boilers and pressure vessels - Part 1: Performance requirements", NEQ);

- ISO 16528-2:2007 "Котлы и сосуды, работающие под давлением. Часть 2. Процедуры выполнения требований ISO 16528-1" ("Boilers and pressure vessels - Part 2: Procedures for fulfilling the requirements of ISO 16528-1", NEQ)

6 Подготовлен на основе применения ГОСТ Р 52857.7-2007 ^*

7 Введен впервые

------------------------------

^*_{Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. N 1995-ст ГОСТ Р 52857.7-2007 отменен с 1 августа 2018 г.}

------------------------------

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность элементов кожухотрубчатых теплообменных аппаратов и аппаратов воздушного охлаждения, применяемых в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслях промышленности, работающих в условиях однократных и многократных нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным давлением. Нормы и методы расчета на прочность применимы, если отклонение от геометрической формы и неточности изготовления рассчитываемых элементов сосудов не превышают допусков, установленных нормативными документами. Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ 34233.1.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 34233.1-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек

ГОСТ 34233.3-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер

ГОСТ 34233.4-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений

ГОСТ 34233.5-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок

ГОСТ 34233.6-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках

ГОСТ 31842-2012 Нефтяная и газовая промышленность. Теплообменники кожухотрубчатые. Технические требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

А - коэффициент для определения максимального изгибающего момента в перфорированной части трубной решетки;

А_В - суммарная площадь сечения болтов (шпилек) по внутреннему диаметру резьбы или нагруженному сечению наименьшего диаметра, мм²;

А_ком - коэффициент формы компенсатора;

А_р, А_р1, А_р2 - вспомогательные коэффициенты, используемые при расчете теплообменных аппаратов с расширителем на кожухе;

А_у - коэффициент для определения максимального прогиба трубы, мм;

а - внутренний радиус кожуха, мм;

а_П - расстояние от оси пучка до оси наиболее удаленной трубы, мм;

а₁ - расстояние от оси кожуха до оси наиболее удаленной трубы, мм;

В - коэффициент для определения максимального изгибающего момента в перфорированной части трубной решетки;

В_П - ширина канавки под прокладку в многоходовом аппарате, мм;

В_пер - ширина перегородки в трубном пространстве, мм;

В_р1, В_р2 - вспомогательные коэффициенты, используемые при расчете теплообменных аппаратов с расширителем на кожухе;

В₀ - внутренний размер камеры аппарата воздушного охлаждения в поперечном направлении, мм;

В₁ - ширина зоны решетки камеры аппарата воздушного охлаждения, в пределах которой толщина решетки равна s_1A, мм;

В₂ - наружный размер прокладки в поперечном направлении для камеры аппарата воздушного охлаждения (см. рисунки 15-18), мм;

В₃ - расстояние между осями болтов (шпилек) в поперечном направлении для камеры аппарата воздушного охлаждения (см. рисунки 15-18), мм;

В₄ - наружный размер в поперечном направлении для камеры аппарата воздушного охлаждения (см. рисунки 15-18), мм;

В_р - расчетный поперечный размер решетки камеры аппарата воздушного охлаждения, мм;

В_Т - расчетная ширина перфорированной зоны решетки камеры аппарата воздушного охлаждения, мм;

b₀ - эффективная ширина прокладки, мм;

b₁ - ширина тарелки фланца кожуха, мм;

b₂ - ширина тарелки фланца камеры, мм;

b_П - ширина плоской прокладки, мм;

b_i - 1, b_i - ширина промежуточных пролетов камер (см. рисунки 23, 24), мм;

C_f - параметр жесткости компенсатора;

с - расчетная прибавка к толщине трубной решетки, крышке плавающей головки, элементам аппаратов воздушного охлаждения, мм. При назначении величины с для трубной решетки и крышки плавающей головки следует учитывать коррозию как со стороны трубного, так и межтрубного пространства;

с_к - расчетная прибавка к толщине стенки кожуха, мм;

с_п - расчетная прибавка к толщине перегородки теплообменного аппарата или аппарата воздушного охлаждения, мм. При назначении величины с_п следует учитывать, что перегородка подвергается двусторонней коррозии;

с_Р - глубина канавки под прокладку под пробку в задней стенке неразъемной камеры, мм;

D - внутренний диаметр кожуха или плавающей головки, мм;

D_б.к - диаметр окружности расположения болтов фланцевого соединения полукольца плавающей головки с крышкой, мм;

D_B - наименьший диаметр утоненной части решетки, мм;

D_E - диаметр окружности, вписанной в максимальную беструбную площадь, мм;

D_ком - наружный диаметр компенсатора, мм;

D_H - наружный диаметр фланца, мм;

D_н.к - наружный диаметр полукольца плавающей головки, мм;

D_P - диаметр сечения полукольца плавающей головки, имеющего наименьшую толщину, мм;

D_с.п - средний диаметр прокладки, мм;

D₁ - внутренний диаметр расширителя, мм;

d_E - эффективный диаметр отверстия в трубной решетке или задней стенке, мм;

d_ком - внутренний диаметр компенсатора, мм;

d_пi - размер отверстий в i-й перегородке, мм;

d_пр - диаметр резьбы пробок в задних стенках камер аппаратов воздушного охлаждения, мм;

d_т - наружный диаметр трубы, мм;

d₀ - диаметр отверстия в решетке, мм;

Е - модуль продольной упругости материала крышки камеры аппарата воздушного охлаждения (см. приложение И), МПа;

E_р - модуль продольной упругости материала решетки, МПа;

E_р1 - модуль продольной упругости материала 1-й решетки, если модули упругости двухтрубных решеток отличаются друг от друга, МПа;

E_р2 - модуль продольной упругости материала 2-й решетки, если модули упругости двухтрубных решеток отличаются друг от друга, МПа;

E_D - модуль продольной упругости материала камеры, МПа;

E_к - модуль продольной упругости материала кожуха, МПа;

E_ком - модуль продольной упругости материала компенсатора, МПа;

Е_П - модуль продольной упругости материала прокладки, МПа;

Е_т - модуль продольной упругости материала труб, МПа;

Е₁ - модуль продольной упругости материала фланца кожуха, МПа;

Е₂ - модуль продольной упругости материала фланца камеры, МПа;

F - суммарная осевая сила, действующая на кожух, Н;

F_П - усилие на прокладке плавающей головки, Н;

F_B - усилие в болтах (шпильках) камеры аппарата воздушного охлаждения в условиях эксплуатации, Н;

F₀ - усилие в болтах (шпильках) камеры аппарата воздушного охлаждения в условиях испытания или монтажа, Н;

F₁ - усилие от болтовой нагрузки на единицу длины решетки или крышки камеры аппарата воздушного охлаждения, Н/мм;

f_п - коэффициент, зависящий от соотношения сторон перегородки по трубному пространству;

f₀ - коэффициент, зависящий от соотношения сторон перфорированной зоны решетки аппарата воздушного охлаждения;

f₁ - коэффициент, зависящий от соотношения сторон крышки аппарата воздушного охлаждения;

f₂ - коэффициент, зависящий от соотношения сторон крышки аппарата воздушного охлаждения;

f₃ - коэффициент, зависящий от соотношения сторон задней стенки камеры аппарата воздушного охлаждения;

f₄ - коэффициент, зависящий от соотношения сторон боковой стенки камеры аппарата воздушного охлаждения;

Н - глубина крышки камеры аппарата воздушного охлаждения (см. рисунки 15-18), мм;

h - выступающая часть отбортовки эллиптического днища плавающей головки, мм;

h_п - толщина прокладки, мм;

h₁ - толщина тарелки фланца кожуха, мм;

h₂ - толщина тарелки фланца камеры, мм;

i - число труб;

J_T - момент инерции поперечного сечения трубы, мм⁴;

K_ком - жесткость компенсатора, Н/мм;

K_q - коэффициент изменения жесткости системы трубы - кожух при действии осевой силы;

- отношение осевого перемещения компенсатора или расширителя при действии растягивающей силы к осевому перемещению краев корпуса межтрубного пространства без компенсатора и расширителя от действия той же силы;

K_р - коэффициент изменения жесткости системы трубы - кожух при действии давления;

- отношение осевого перемещения компенсатора или расширителя при действии давления к осевому перемещению краев корпуса межтрубного пространства без компенсатора и расширителя от действия того же давления;

K_рас - жесткость расширителя, Н/мм;

K_у - модуль упругости основания (системы труб), Н/мм³;

- эффективный коэффициент концентрации напряжения;

K_ф - коэффициент жесткости фланцевого соединения при изгибе, ;

K_ф1 - коэффициент жесткости фланца кожуха при изгибе, ;

K_ф2 - коэффициент жесткости фланца камеры при изгибе, ;

K₁ - коэффициент жесткости втулки фланца кожуха при изгибе, ;

K₂ - коэффициент жесткости втулки фланца камеры при изгибе, ;

K_T - коэффициент условий работы при расчете труб на устойчивость;

L_pас - длина расширителя, мм;

L_p - расчетный размер решетки аппарата воздушного охлаждения в продольном направлении, мм;

L_пер - длина перегородки в трубном пространстве, мм;

L₀ - внутренний размер камеры аппарата воздушного охлаждения в продольном направлении, мм;

L₂ - наружный размер прокладки в продольном направлении для камеры аппарата воздушного охлаждения (см. рисунки 15-18), мм;

l - половина длины трубы теплообменного аппарата или аппарата воздушного охлаждения, мм;

l_пр - приведенная длина трубы, используемая при расчете прогиба труб и изгибающего момента, действующего на трубу, мм;

l_в - глубина развальцовки труб, мм;

l_р - длина ввинчивания пробки, мм;

l_п - расстояние от решетки до перегородки, мм;

l_пi - расстояние между отверстиями в i-й перегородке, мм;

l_R - расчетная длина труб при продольном изгибе, мм;

l₁ - плечо изгибающего момента, действующего на решетку аппарата воздушного охлаждения, мм;

l₂ - плечо изгибающего момента, действующего на фланец крышки аппарата воздушного охлаждения, мм;

l_1R - максимальный пролет трубы между решеткой и перегородкой, мм;

l_2R - максимальный пролет трубы между перегородками, мм;

М_mах - максимальный изгибающий момент в перфорированной части трубной решетки, /мм;

М - расчетный изгибающий момент, действующий на крышку плавающей головки, ;

М_а - изгибающий момент, распределенный по периметру перфорированной части трубной решетки, /мм;

М_К - изгибающий момент, распределенный по периметру кожуха, /мм;

М_П - изгибающий момент, распределенный по периметру трубной решетки, /мм;

М_Т - изгибающий момент, действующий на трубу, ;

[M] - допускаемый изгибающий момент для фланца крышки плавающей головки, ;

[M]_кр - допускаемый изгибающий момент для днища крышки плавающей головки, ;

m - прокладочный коэффициент;

m_А - коэффициент для определения максимального изгибающего момента в перфорированной части трубной решетки;

m_ср - коэффициент влияния давления на продольную деформацию труб;

m_n - относительная характеристика беструбного края трубной решетки;

m₁ - коэффициент влияния давления на изгиб 1-го фланца, мм²;

m₂ - коэффициент влияния давления на изгиб 2-го фланца, мм²;

N - число циклов нагружения за расчетный срок службы (если число циклов не оговорено, рекомендуется принимать N = 2000);

N_T - осевая сила, действующая на трубу, Н;

[N]_тр - допускаемая нагрузка на соединение трубы с решеткой способом развальцовки, Н;

n_ком - число линз (волн) компенсатора;

n_В - коэффициент для определения максимального изгибающего момента в перфорированной части трубной решетки;

р - расчетное давление в камере аппарата воздушного охлаждения, МПа;

р_пр - пробное давление при испытании в камере аппарата воздушного охлаждения, МПа;

р_м - расчетное давление в межтрубном пространстве, МПа;

р_т - расчетное давление в трубном пространстве, МПа;

р_р - расчетное давление, действующее на решетку кожухотрубчатого теплообменного аппарата, МПа. Принимается равным максимально возможному перепаду давлений, действующих на решетку;

р₀ - приведенное давление на решетку, МПа;

p₁ - приведенное давление на фланцы, МПа;

[р₁] - допускаемое избыточное давление из условий прочности краевой зоны сферического неотбортованного днища, МПа;

Р - относительное давление, МПа;

Р_б - усилие в шпильках плавающей головки, Н;

- усилие в шпильках плавающей головки в условиях монтажа, Н;

- усилие в шпильках плавающей головки в рабочих условиях, Н;

Q_a - перерезывающая сила, распределенная по периметру перфорированной зоны решетки, Н/мм;

Q_д - равнодействующая давления, действующего на крышку плавающей головки, Н;

Q_К - усилие, распределенное по периметру кожуха, Н/мм;

Q_П - перерезывающая сила, распределенная по краю трубной решетки, Н/мм;

[q]_T - допускаемая нагрузка на единицу площади сечения трубного пучка из условия прочности труб, МПа;

[q]_s, [q]_s1, [q]_s2 - допускаемая нагрузка на единицу площади сечения трубного пучка из условия прочности крепления трубы в решетке, МПа;

R - радиус гиба в углу крышки камеры аппарата воздушного охлаждения (см. рисунки 16-18);

R₁ - радиус центра тяжести тарелки фланца кожуха, мм;

R₂ - радиус центра тяжести тарелки фланца камеры, мм;

r_ком - радиус гиба при вершине волны компенсатора, мм;

s_к - толщина стенки кожуха, мм;

s_n - толщина трубной решетки в сечении канавки под перегородку, мм;

s_э - эквивалентная толщина втулки фланца, мм;

s_p - толщина трубной решетки, мм;

s_p1 - толщина 1-й решетки, если две трубные решетки отличаются друг от друга, мм;

s_p2 - толщина 2-й решетки, если две трубные решетки отличаются друг от друга, мм;

s_pr - толщина трубной решетки в месте уплотнения под кольцевую прокладку, мм;

- расчетная толщина трубной решетки, мм;

s_т - толщина стенки трубы, мм;

s₁ - толщина стенки кожуха в месте соединения с трубной решеткой или с фланцем, мм;

s₂ - толщина стенки камеры в месте соединения с трубной решеткой или с фланцем, мм;

s_1p - толщина решетки в зоне кольцевой канавки, мм;

s_пер - толщина перегородки по трубному пространству, мм;

s_1пл - толщина донышка плавающей головки, мм;

s_1A - толщина трубной решетки камеры аппарата воздушного охлаждения в пределах зоны перфорации, мм;

s_2A - толщина трубной решетки камеры аппарата воздушного охлаждения в месте уплотнения, мм;

s_3A - толщина трубной решетки камеры аппарата воздушного охлаждения вне зоны уплотнения, мм;

s_4A - толщина донышка крышки для камер по рисункам 15-18, толщина задней стенки для камер по рисункам 20-24, мм;

s_5A - толщина стенки крышки в месте присоединения к фланцу - для камер по рисункам 15-17, толщина верхней и нижней стенок - для камер по рисункам 21-24, мм. Для камер по рисункам 18 и 20: s_5A равно s_4A;

s_6A - толщина фланца крышки камеры аппарата воздушного охлаждения, мм;

s_7A - толщина боковой стенки камеры аппарата воздушного охлаждения, мм;

s_п0, s_пi - толщина первой и i-й перегородок камеры аппарата воздушного охлаждения, мм;

Т - толщина полукольца, мм;

Т_ш - ширина шипа, мм;

T₁, Т₂, Т₃ - коэффициенты, учитывающие влияние беструбного края и влияние труб;

t - безразмерный параметр;

t₁ - шаг расположения отверстий в решетке аппарата воздушного охлаждения в продольном направлении, мм;

t₂ - шаг расположения отверстий в решетке аппарата воздушного охлаждения в поперечном направлении, мм;

t_п - расстояние между осями рядов отверстий с двух сторон от паза, мм;

t_п.к - толщина наименьшего сечения полукольца плавающей головки, мм;

t_p - шаг расположения отверстий в решетке, мм;

t_к - средняя температура стенки кожуха, °С;

t_т - средняя температура стенок труб, °С;

t₀ - температура сборки аппарата, °С (t₀   20 °С);

W - максимальный прогиб трубной решетки, мм;

[W] - допустимый прогиб трубной решетки, мм;

Х_ком, Y_ком - безразмерные параметры формы волны компенсатора;

Y - прогиб трубы, мм;

- угловая податливость крышки от действия внутреннего давления, 1/;

- угловая податливость крышки от действия болтового изгибающего момента, 1/;

- угловая податливость решетки от действия внутреннего давления, 1/;

- угловая податливость решетки от действия болтового изгибающего момента, 1/;

у_б - линейная податливость шпилек (болтов), мм/Н;

у_п - линейная податливость прокладки, мм/Н;

у_ф - угловая податливость фланца (полукольца) плавающей головки, 1/;

z - число рядов труб в поперечном направлении;

z_F, z_м - вспомогательные коэффициенты;

- коэффициент жесткости фланцевого соединения плавающей головки при нагружении внутренним давлением;

, - коэффициенты;

- коэффициент линейного расширения материала кожуха при температуре t_К, 1/°С;

- коэффициент линейного расширения материала труб при температуре t_T, 1/°С;

- коэффициент системы решетка - трубы, 1/мм;

- угол наклона стенки расширителя (см. рисунок 3), град;

- коэффициент системы кожух - решетка, 1/мм;

- коэффициент системы обечайка - фланец камеры, 1/мм;

- расчетный коэффициент, зависящий от соотношения размеров фланца крышки плавающей головки;

- отношение внутреннего диаметра компенсатора к наружному диаметру;

- отношение диаметра кожуха к диаметру расширителя;

- коэффициент формы днища крышки плавающей головки;

- жесткость фланцевого соединения плавающей головки, Н/мм;

- высота сварного шва в месте приварки трубы к решетке, мм;

- толщина стенки компенсатора, мм;

- толщина стенки расширителя, мм;

- перепад давлений между ходами по трубному пространству, МПа;

- размах первых главных напряжений, МПа;

- размах вторых главных напряжений, МПа;

- размах третьих главных напряжений, МПа;

- относительная характеристика площади решетки аппарата воздушного охлаждения;

, - коэффициенты влияния давления на трубную решетку со стороны межтрубного и трубного пространства соответственно;

, - коэффициенты податливости крышки и фланцевого соединения крышки и решетки аппарата воздушного охлаждения соответственно;

- безразмерная характеристика нагружения крышки аппарата воздушного охлаждения болтовым изгибающим моментом;

- безразмерная характеристика нагружения решетки аппарата воздушного охлаждения болтовым изгибающим моментом;

, , - коэффициенты;

- относительная ширина беструбного края решетки аппарата воздушного охлаждения;

- параметр, используемый при расчете прогиба трубы;

- приведенное отношение жесткости труб к жесткости кожуха;

- приведенное отношение жесткости труб к жесткости фланцевого соединения;

- изгибные напряжения в трубной решетке в месте соединения с кожухом, МПа;

- изгибные напряжения в перфорированной части трубной решетки, МПа;

- мембранные напряжения в кожухе в месте присоединения к решетке в меридиональном направлении, МПа;

- изгибные напряжения в кожухе в месте присоединения к решетке в меридиональном направлении, МПа;

- мембранные напряжения в кожухе в месте присоединения к решетке в окружном направлении, МПа;

- изгибные напряжения в кожухе в месте присоединения к решетке в окружном направлении, МПа;

- суммарные напряжения в трубах в осевом направлении, МПа;

- мембранные напряжения в трубах в осевом направлении, МПа;

- мембранные напряжения в трубах в окружном направлении, МПа;

[] - допускаемое напряжение для материала камеры аппарата воздушного охлаждения, МПа;

[] - допускаемая амплитуда упругих напряжений, МПа;

- допускаемое напряжение для материала кожуха теплообменного аппарата или крышки аппарата воздушного охлаждения, МПа;

- допускаемое напряжение для материала решетки теплообменного аппарата или аппарата воздушного охлаждения, МПа;

- допускаемое напряжение для материала перегородки, МПа;

- допускаемое напряжение для материала труб, МПа;

- допускаемое напряжение для материала плоского донышка крышки аппарата воздушного охлаждения, МПа;

- допускаемое напряжение для полукольца плавающей головки, МПа;

- допускаемое напряжение для днища крышки плавающей головки, МПа;

- допускаемое напряжение для болтов (шпилек) при затяжке, МПа;

- допускаемое напряжение для болтов (шпилек) в рабочих условиях, МПа;

- касательные напряжения в трубной решетке в месте соединения с кожухом, МПа;

- касательные напряжения в перфорированной части трубной решетки, МПа;

- напряжения среза в шве приварки трубы к решетке, МПа;

- относительная характеристика площади сечения трубы аппарата воздушного охлаждения;

Ф₁, Ф₂, Ф₃ - коэффициенты, учитывающие поддерживающее влияние труб;

- коэффициент прочности сварного шва;

- - коэффициенты формы крышек камер аппаратов воздушного охлаждения (см. рисунки 15-18);

- коэффициент прочности шва приварки трубы к решетке;

- коэффициент ослабления решеток кожухотрубчатых теплообменных аппаратов с неподвижными трубными решетками и компенсатором на кожухе;

- эффективный коэффициент ослабления решеток кожухотрубчатых теплообменных аппаратов с плавающей головкой и U-образными трубами и решетки и задней стенки камер аппаратов воздушного охлаждения;

- коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе;

, - коэффициент сопротивления фланцевой части крышки аппарата воздушного охлаждения;

- безразмерная характеристика нагружения крышки аппарата воздушного охлаждения давлением, действующим на ее фланцевую часть;

- безразмерная характеристика нагружения решетки аппарата воздушного охлаждения давлением, действующим на беструбную зону;

- угол между касательной к сферическому сегменту в краевой зоне днища крышки плавающей головки и вертикальной осью, град;

- коэффициент жесткости перфорированной плиты;

- коэффициент несущей способности трубного пучка аппарата воздушного охлаждения;

- безразмерный параметр системы решетка - трубы.

4 Общие положения

В настоящем стандарте рассмотрены следующие конструкции кожухотрубчатых теплообменных аппаратов: с неподвижными трубными решетками, компенсатором на кожухе, аппараты с плавающей головкой, U-образными трубами, а также аппараты воздушного охлаждения с камерами разъемной и неразъемной конструкций.

Настоящий стандарт позволяет определять допустимые нагрузки при поверочном расчете и исполнительные размеры элементов аппаратов при проектировании.

5 Расчет элементов кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

5.1 Расчетные схемы

Основные типы кожухотрубчатых теплообменных аппаратов приведены на рисунках 1-6.

Рисунок 1 - Аппарат с неподвижными трубными решетками

Рисунок 2 - Аппарат с компенсатором на кожухе

Рисунок 3 - Аппарат с расширителем на кожухе

Рисунок 4 - Аппарат с U-образными трубами

Рисунок 5 - Аппарат с плавающей головкой

Рисунок 6 - Аппарат с компенсатором на плавающей головке

5.2 Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками, компенсатором или расширителем на кожухе

Толщины трубных решеток теплообменных аппаратов с неподвижными трубными решетками, компенсатором или расширителем на кожухе назначаются конструктивно с последующей проверкой по формуле (45).

Примечание - Если теплообменник имеет трубный пучок, смещенный относительно центра аппарата, или на контуре имеется беструбная область, то проводят два расчета при максимальном и минимальном значениях а₁ с расчетным числом труб, равным i(a₁/a_n)².

5.2.1 Вспомогательные величины

5.2.1.1 Относительную характеристику беструбного края трубной решетки вычисляют по формуле

(1)

5.2.1.2 Коэффициенты влияния давления на трубную решетку вычисляют по формулам:

- со стороны межтрубного пространства

;

(2)

- со стороны трубного пространства

.

(3)

5.2.1.3 Основные характеристики жесткости элементов теплообменного аппарата

Модуль упругости основания (системы труб) вычисляют по формуле

.

(4)

Приведенное отношение жесткости труб к жесткости кожуха вычисляют по формуле

.

(5)

Коэффициенты изменения жесткости системы трубы - кожух вычисляют по формулам:

;

(6)

.

(7)

Для аппаратов с неподвижными трубными решетками  =  = 0.

Для аппаратов с компенсатором на кожухе, расширителем на кожухе и компенсатором на расширителе и определяют по приложению А.

Коэффициент системы решетка - трубы вычисляют по формуле

.

(8)

Для теплообменных аппаратов с двумя отличающимися друг от друга по толщине или модулю упругости решетками коэффициент вычисляют по формуле

.

(9)

Безразмерный параметр системы решетка - трубы вычисляют по формуле

.

(10)

Коэффициенты ослабления трубной решетки , , жесткости перфорированной плиты , а также коэффициенты системы кожух - решетка , обечайка - фланец камеры и коэффициенты жесткости фланцевого соединения при изгибе K_ф приведены в приложениях Б-Е.

5.2.2 Определение усилий в элементах теплообменного аппарата

5.2.2.1 Приведенное давление р₀ вычисляют по формуле

,

(11)

где - коэффициент влияния давления на продольную деформацию труб:

.

(12)

5.2.2.2 Приведенное отношение жесткости труб к жесткости фланцевого соединения вычисляют по формуле

.

(13)

5.2.2.3 Коэффициенты, учитывающие поддерживающее влияние труб Ф₁, Ф₂, Ф₃, определяют по таблице 1 или по формулам, приведенным в приложении К.

Таблица 1 - Коэффициенты Ф₁, Ф₂, Ф₃

ГАРАНТ:

Начало таблицы 1. См. окончание

	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
Ф1	2	2,0	2,06	2,28	2,79	3,58	4,5	5,39
Ф2	0	0,02	0,19	0,62	1,32	2,16	2,94	3,59
Ф3	0	0,19	0,76	1,65	2,75	3,76	4,65	5,36

ГАРАНТ:

Окончание таблицы 1. См. начало

	4	5	6	7	8	9	10	11
Ф1	6,19	7,65	9,08	10,51	11,94	13,36	14,78
Ф2	4,13	5,13	6,15	7,17	8,19	9,2	10,21
Ф3	6,03	7,38	8,81	10,24	11,66	13,08	14,5

5.2.2.4 Значения Т₁, Т₂, Т₃ определяют по приложению Г в зависимости от и m_n или вычисляют по формулам:

;

(14)

;

(15)

,

(16)

где .

(17)

5.2.2.5 Изгибающий момент и перерезывающую силу, распределенные по краю трубной решетки, вычисляют по формулам:

- для изгибающего момента

;

(18)

- для перерезывающей силы

,

(19)

где ;

(20)

;

(21)

.

(22)

5.2.2.6 Изгибающий момент и перерезывающие силы, распределенные по периметру перфорированной зоны решетки, вычисляют по формулам:

- для изгибающего момента

;

(23)

- для перерезывающей силы

.

(24)

5.2.2.7 Осевую силу и изгибающий момент, действующие на трубу, вычисляют по формулам:

- для осевой силы

;

(25)

- для изгибающего момента

,

(26)

где - для аппаратов без перегородок в кожухе;

- для аппаратов с перегородками.

5.2.2.8 Нагрузки на кожух вычисляют по формулам:

- усилие, распределенное по периметру кожуха

;

(27)

- изгибающий момент, распределенный по периметру кожуха

;

(28)

- суммарная осевая сила, действующая на кожух

.

(29)

5.2.3 Расчетные напряжения в элементах конструкции

5.2.3.1 Крепления трубной решетки к кожуху или фланцу

Расчетные схемы узлов соединения трубной решетки с концевой обечайкой кожуха теплообменных аппаратов, соответствующих требованиям ГОСТ 31842, приведены на рисунках 7 и 8.

Другие расчетные схемы присоединения трубной решетки к фланцу и корпусу теплообменных аппаратов приведены на рисунках 9 и 10.

Толщину стенки кожуха s₁ для схемы, приведенной на рисунке 9, принимают равной эквивалентной толщине втулки фланца s_э, вычисляемой по ГОСТ 34233.4 (приложение Е).

Рисунок 7 - Решетка, приваренная втавр к обечайке кожуха	Рисунок 8 - Решетка, приваренная встык к обечайке кожуха
Рисунок 9 - Решетка, вваренная во фланец	Рисунок 10 - Решетка, вваренная в кожух

5.2.3.2 Расчетные напряжения в трубных решетках

Напряжения в трубной решетке в месте соединения с кожухом вычисляют по формулам:

- изгибные

;

(30)

- касательные

.

(31)

Напряжения в перфорированной части трубной решетки вычисляют по формулам:

- изгибные

;

(32)

- касательные

,

(33)

где - максимальный расчетный изгибающий момент в перфорированной части трубной решетки.

При -1,0    1,0 М_mах вычисляют по формуле

,

(34)

где А - коэффициент, определяемый по приложению Г в зависимости от и m_A:

,

(35)

при  < -1,0 и  > 1,0 М_mах вычисляют по формуле

,

(36)

где В - коэффициент, определяемый по приложению Г в зависимости от и n_В:

.

(37)

5.2.3.3 Напряжения в кожухе в месте присоединения к решетке вычисляют по формулам:

- в меридиональном направлении:

мембранные

,

(38)

изгибные

;

(39)

- в окружном направлении:

мембранные

,

(40)

изгибные

.

(41)

5.2.3.4 Напряжения в трубах вычисляют по формулам:

- в осевом направлении:

мембранные

;

(42)

суммарные

;

(43)

- в окружном направлении

.

(44)

5.2.4 Проверка прочности трубных решеток

5.2.4.1 Проверку статической прочности проводят по формуле

.

(45)

5.2.4.2 Проверку трубной решетки на малоцикловую прочность проводят по ГОСТ 34233.6.

Если в расчете должна учитываться ползучесть материала, допускается проводить проверку на малоцикловую прочность по приложению Д.

При проверке трубной решетки на малоцикловую прочность следует принимать:

- в месте соединения с кожухом

,

(46)

,

(47)

- см. рисунки 7-10;

- в перфорированной части

,

(48)

,

(49)

.

(50)

5.2.4.3 Для многоходовых по трубному пространству теплообменных аппаратов прочность трубных решеток в зоне паза под перегородку проверяют по формуле (84).

При этом следует принимать:

.

(51)

5.2.5 Проверка жесткости трубных решеток

Проверку проводят, когда к жесткости трубных решеток предъявляются какие-либо дополнительные требования, например для аппаратов со стекающей пленкой, с перегородками по трубному пространству, если недопустим переток между ходами.

Условие жесткости:

.

(52)

Рекомендуемые допустимые значения прогибов трубных решеток [W] в зависимости от внутреннего диаметра кожуха аппарата приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Допустимые значения прогибов трубных решеток

D, м	D  0,6	0,6 < D 1	1 < D  2	D > 2
[W], мм	0,7	0,9	1,1	1,2

5.2.6 Расчет прочности и устойчивости кожуха

Проверку прочности кожуха в месте присоединения к решетке следует проводить только для конструкций, приведенных на рисунках 7, 8 и 10.

5.2.6.1 Условие статической прочности кожуха в месте присоединения к решетке:

.

(53)

5.2.6.2 Проверку кожуха на малоцикловую прочность в месте присоединения к решетке проводят по ГОСТ 34233.6. Если в расчете должна учитываться ползучесть материала, допускается проводить проверку на малоцикловую прочность по приложению Д.

При проверке кожуха на малоцикловую прочность следует принимать:

;

(54)

;

(55)

;

(56)

- см. рисунки 7-10.

5.2.6.3 Если условие прочности кожуха в месте соединения с решеткой по 5.2.6.1 и 5.2.6.2 не выполняется, можно установить переходный пояс увеличенной толщины длиной не менее 2.

5.2.6.4 Если осевая сила в кожухе F < 0, следует провести проверку кожуха на местную устойчивость от действия сжимающей силы F по ГОСТ 34233.2.

5.2.7 Расчет труб на прочность, устойчивость и жесткость и расчет крепления труб в решетке

5.2.7.1 Условие статической прочности труб:

.

(57)

5.2.7.2 Проверку труб на малоцикловую прочность проводят по ГОСТ 34233.6. Если при расчете необходимо учитывать ползучесть материала, допускается проводить проверку на малоцикловую прочность по приложению Д.

При проверке труб на малоцикловую прочность следует принимать:

;

(58)

;

(59)

.

(60)

5.2.7.3 Проверку труб на устойчивость проводят, если N_T < 0.

Условие устойчивости:

,

(61)

где - коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе, определяемый по графику на рисунке 11 или по приложению К, в зависимости от .

,

(62)

где - для рабочих условий;

- для условий гидроиспытания;

- для аппаратов без перегородок;

- для аппаратов с перегородками.

Рисунок 11 - Коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе

5.2.7.4 Проверка жесткости труб

Проверку проводят, когда к жесткости труб предъявляют какие-либо дополнительные требования, например для аппаратов со стекающей пленкой. Проверку жесткости труб проводят только при N_T < 0.

Прогиб трубы вычисляют по формуле

,

(63)

где - коэффициент, определяемый по графику, приведенному на рисунке 12 или по приложению К, в зависимости от

,

(64)

где - для аппаратов без перегородок в кожухе;

- для аппаратов с перегородками.

Рисунок 12 - Коэффициент для определения максимального прогиба трубы

Во всех случаях прогиб трубы не должен превышать зазор между трубами в пучке и приводить к их соприкосновению.

5.2.7.5 Проверка прочности крепления трубы в решетке

Если трубы крепятся в решетке с помощью развальцовки, должно выполняться условие

.

(65)

Допускаемую нагрузку на соединение трубы с решеткой [N]_ТР определяют на основании испытаний или по нормативным документам.

При отсутствии данных о прочности вальцовочного соединения допускается принимать [N]_ТР по приложению Е.

Если трубы крепятся к решетке способом приварки или приварки с подвальцовкой, должно выполняться условие

,

(66)

где .

(67)

В случае крепления труб к решетке способом развальцовки с обваркой должно выполняться условие

.

(68)

5.3 Теплообменные аппараты с плавающей головкой

5.3.1 Толщина трубной решетки в зоне перфорации должна отвечать условию

,

(69)

где ,

(70)

- эффективный коэффициент ослабления решетки определяют по приложению Б.

5.3.2 Расчет элементов плавающей головки

Расчетная схема элементов плавающей головки приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 - Элементы плавающей головки

5.3.2.1 Усилия, действующие на шпильки, и усилие на прокладке. Проверка прочности шпилек и прокладки

Проверку прочности шпилек и прокладки выполняют по ГОСТ 34233.4.

Усилия, действующие на шпильки плавающей головки при монтаже и в рабочих условиях , и равнодействующую внутреннего давления Q_д определяют по ГОСТ 34233.4. При этом коэффициенты жесткости фланцевого соединения и определяют по ГОСТ 34233.4, как для соединения фланца с крышкой, угловая податливость фланца (полукольца) у_ф принимается равной нулю.

Угловую податливость сферических неотбортованных крышек определяют по ГОСТ 34233.4.

Угловую податливость крышек с эллиптическим днищем, отвечающих условию h  , определяют по ГОСТ 34233.4, как для плоских фланцев с прямой втулкой.

Угловую податливость крышек с эллиптическим днищем, отвечающих условию h < , определяют по ГОСТ 34233.4, как для сферической неотбортованной крышки с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны в вершине эллиптического днища в соответствии с ГОСТ 34233.2.

Если используют привалочную поверхность с шипом шириной Т_ш и плоской металлической прокладкой шириной b_П, эффективную ширину прокладки b₀ вычисляют по формуле

.

(71)

Средний диаметр плоской прокладки D_с.п в этом случае принимается равным полусумме наружного и внутреннего диаметров шипа.

Проверку прочности шпилек и прочности прокладки плавающей головки выполняют по ГОСТ 34233.4.

Усилие на прокладке плавающей головки в условиях монтажа равно:

.

(72)

Усилие на прокладке плавающей головки в рабочих условиях:

.

(73)

5.3.2.2 Расчет на прочность при действии внутреннего давления крышек плавающих головок со сферическим неотбортованным днищем выполняют по ГОСТ 34233.2 (пункт 6.5).

Если условие М  [М] при расчете на прочность крышек плавающих головок со сферическим неотбортованным днищем по ГОСТ 34233.2 не выполняется, допускаемое избыточное давление из условий прочности краевой зоны [р₁] вычисляют по формуле

,

(74)

где ;

(75)

.

(76)

M, [M] и определяют по ГОСТ 34233.2 (пункт 6.5).

Расчет сферического неотбортованного донышка крышки на действие наружного давления выполняют по ГОСТ 34233.2 (пункт 6.5).

5.3.2.3 Расчет допускаемого избыточного давления из условий прочности краевой зоны крышек с эллиптическим днищем, отвечающих условию h < , выполняют так же, как и для крышек плавающих головок со сферическим неотбортованным днищем с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны в вершине соответствующего эллиптического днища по ГОСТ 34233.2 (пункт 6.5). При этом принимают равным 0.

Расчет фланцевой части и примыкающей к ней отбортовки крышек с эллиптическим днищем, отвечающих условию h  , выполняют по ГОСТ 34233.4, как плоского фланца с прямой втулкой.

Расчет эллиптического днища на внутреннее и наружное давления выполняют по ГОСТ 34233.2 (пункт 6.3).

5.3.2.4 Толщину полукольца (см. рисунок 13) определяют из условий изгиба по формуле

,

(77)

где определяют по ГОСТ 34233.4.

5.3.2.5 Толщину наименьшего сечения полукольца определяют из условий среза по формуле

.

(78)

5.3.2.6 Расчет по 5.3.2.2-5.3.2.5 следует выполнять как для рабочих условий, так и для условий монтажа до подачи внутреннего давления. При расчете в рабочих условиях следует принимать Р_б равным , а при расчете в условиях монтажа - равным .

5.4 Теплообменные аппараты с U-образными трубами

5.4.1 Толщина трубной решетки в зоне перфорации должна отвечать условию

,

(79)

где .

(80)

Эффективный коэффициент ослабления решетки определяют по приложению Б.

5.4.2 Если к жесткости трубных решеток аппаратов с U-образными трубами предъявляют специальные требования (недопустим остаточный прогиб решетки), расчетную толщину вычисляют по формуле

.

(81)

5.5 Дополнительные требования к толщинам трубных решеток

5.5.1 При наличии беструбной зоны (см. рисунок 14) принятая толщина трубной решетки должна дополнительно удовлетворять условию

.

(82)

Рисунок 14 - Диаметр окружности, вписанной в максимальную беструбную площадь

5.5.2 Толщина решеток аппаратов с плавающей головкой и U-образными трубами в месте уплотнения под кольцевую прокладку должна отвечать условию

.

(83)

5.5.3 Для многоходовых по трубному пространству аппаратов толщина трубной решетки в сечении канавки должна быть не менее

.

(84)

5.5.4 Для трубных решеток, выполненных заодно с фланцем, принятая толщина должна быть не менее толщины кольца ответного фланца. Допускается уменьшение толщины решетки по сравнению с толщиной ответного фланца при условии подтверждения плотности и прочности фланцевого соединения специальным расчетом.

5.6 Перегородки между ходами по трубному пространству кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

Толщина перегородки должна отвечать условию

,

(85)

где .

(86)

6 Расчет элементов аппаратов воздушного охлаждения

6.1 Условия применения расчетных формул

6.1.1 Расчетные формулы применяют, если расчетная температура не превышает значений, при которых возникает ползучесть материалов [ГОСТ 34233.2 (пункт 5.2.2)].

6.1.2 Расчетные формулы применяют, если разность температур между смежными потоками в многоходовых секциях не превышает 100 °С.

6.1.3 Расчетные формулы применяют при выполнении следующих условий:

;

(87)

.

(88)

6.1.4 Расчетные формулы применяют, если обеспечено свободное перемещение пучка в результате температурных удлинений.

6.1.5 Допускается использовать расчетные формулы для аналогичных схем камер аппаратов воздушного охлаждения, не приведенных на рисунках 15-18 и 20-24.

Рисунок 15 - Камера разъемной конструкции со сварной крышкой

Рисунок 16 - Камера разъемной конструкции с литой крышкой

Рисунок 17 - Камера разъемной конструкции с литой или штампованной крышкой

Рисунок 18 - Камера разъемной конструкции со сварной полуцилиндрической крышкой

6.2 Расчет камер разъемной конструкции

6.2.1 Расчетные схемы камер разъемной конструкции

Схемы камер разъемной конструкции приведены на рисунках 15-18.

6.2.2 Расчет элементов камер разъемной конструкции

6.2.2.1 Формулы для определения вспомогательных величин для расчета камер разъемной конструкции приведены в приложении Ж.

6.2.2.2 Усилие в болтах (шпильках) в условиях эксплуатации вычисляют по формуле

.

(89)

6.2.2.3 Усилие в болтах (шпильках) в условиях испытания или монтажа вычисляют по формуле

.

(90)

6.2.2.4 Величины L_p и В_р определяют по приложению Ж. Характеристики прокладки b₀ и m - по ГОСТ 34233.4.

Коэффициент для фланцевых соединений с эксцентрично расположенной прокладкой в первом приближении принимают равным 2. Уточненное значение определяют по приложению И. Если предусмотрены специальные конструктивные меры, позволяющие разгрузить элементы разъемных камер от действия болтового изгибающего момента, то принимают равным 1.

6.2.2.5 Условие прочности шпилек (болтов)

;

(91)

,

(92)

где ; - допускаемые напряжения для материала шпилек (болтов) по ГОСТ 34233.4.

6.2.3 Расчет трубной решетки

6.2.3.1 Толщина трубной решетки в пределах зоны перфорации должна отвечать условию

.

(93)

Безразмерную характеристику нагружения решетки болтовым изгибающим моментом вычисляют по формуле

.

(94)

Безразмерную характеристику нагружения решетки давлением, действующим на беструбную зону , вычисляют по формуле

.

(95)

Коэффициент несущей способности трубного пучка вычисляют по формулам:

- при р    

;

(96)

- при р   > 

.

(97)

Коэффициент, зависящий от соотношения сторон перфорированной зоны решетки f₀, вычисляют по формуле

.

(98)

, , , и определяют по приложению Ж, эффективный коэффициент ослабления - по приложению Б, коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе - по 5.2.7.3.

При  > 1 следует увеличивать толщину труб для выполнения условия    1.

6.2.3.2 Толщины трубной решетки в месте уплотнения s_2A и вне зоны уплотнения s_3A должны отвечать условиям:

;

(99)

.

(100)

Усилие от болтовой нагрузки на единицу длины решетки или крышки F₁ вычисляют по формуле

.

(101)

6.2.3.3 Условие прочности крепления труб в решетке

.

(102)

Коэффициенты z_F и z_M определяют по графику, приведенному на рисунке 19, в зависимости от величины , вычисляемой по формуле

.

(103)

Рисунок 19 - Коэффициенты z_F и z_M

Коэффициенты и вычисляют по Ж.2 (приложение Ж).

6.2.4 Расчет крышки

6.2.4.1 Толщина донышка крышки (см. рисунки 15-17) должна отвечать условию

.

(104)

Безразмерную характеристику нагружения крышки аппарата воздушного охлаждения болтовым изгибающим моментом вычисляют по формуле

.

(105)

Безразмерную характеристику нагружения крышки давлением, действующим на ее фланцевую часть, вычисляют по формуле

.

(106)

Коэффициенты, зависящие от соотношения сторон крышки f₁ и f₂, вычисляют по формулам:

;

(107)

.

(108)

Коэффициент сопротивления фланцевой части крышки вычисляют по формуле

.

(109)

6.2.4.2 Толщина донышка крышки (см. рисунок 18) должна отвечать условию

.

(110)

Коэффициент сопротивления фланцевой части крышки вычисляют по формуле

.

(111)

6.2.4.3 Толщина стенки крышки в месте присоединения к фланцу должна отвечать условию

,

(112)

где - расчетное усилие, вычисляемое по формуле (101);

- коэффициент вычисляют по формуле (109);

- коэффициент для крышек по рисункам 15, 16а, 17 вычисляют по формуле (111); для крышек по рисунку 16б  =  вычисляют по формуле (109).

6.2.4.4 Толщину фланца крышки s_6A вычисляют по формуле (99) при  = .

6.2.4.5 Толщина боковой стенки s_7A крышек (см. рисунки 15-17) должна отвечать условию

,

(113)

а крышек (см. рисунок 18) - условию

.

(114)

6.3 Расчет камер неразъемной конструкции

6.3.1 Расчетные схемы камер неразъемной конструкции

Схемы камер неразъемной конструкции приведены на рисунках 20-24.

Рисунок 20 - Камера неразъемной конструкции с полуцилиндрической задней стенкой

Рисунок 21 - Сварная камера без перегородок	Рисунок 22 - Штампосварная камера без перегородок
Рисунок 23 - Сварная камера с перегородками	Рисунок 24 - Штампосварная камера с перегородками

6.3.1.1 Толщина задней стенки камеры должна отвечать условию

.

(115)

Коэффициент f₃, зависящий от соотношения сторон задней стенки камеры, вычисляют по формуле

.

(116)

Для камер с перегородками (см. рисунки 23, 24) f₃ равно 1.

Расчетный поперечный размер камеры В_р определяют по приложению Ж, эффективный коэффициент ослабления - по приложению Б.

Толщину решетки s_1A следует принимать

.

(117)

6.3.1.2 Толщины верхней и нижней стенок для конструкций, приведенных на рисунках 21 и 23, должны отвечать условию

,

(118)

а конструкций, приведенных на рисунках 22 и 24, - условию

.

(119)

6.3.1.3 Толщины усиливающих перегородок в камерах (см. рисунки 23, 24) должны отвечать условию

.

(120)

6.3.1.4 Толщина боковой стенки должна отвечать условию

.

(121)

Коэффициент f₄, зависящий от соотношения сторон боковой стенки, вычисляют по формуле

.

(122)

6.3.2 Расчет камер неразъемной конструкции с полуцилиндрической задней стенкой (см. рисунок 20)

6.3.2.1 Толщину трубной решетки s_1A вычисляют по формуле (93) при равной 0.

6.3.2.2 Толщину полуцилиндрической задней стенки s_4A определяют по ГОСТ 34233.2, как цилиндрической обечайки, внутренний диаметр которой равен В₀.

6.3.2.3 Толщину боковой стенки s_7A определяют по формуле (114).

6.3.3 Условие прочности крепления труб в решетке:

.

(123)

Коэффициент вычисляют по Ж.2 (приложение Ж).

6.3.4 Условия прочности узлов врезки штуцеров круглого сечения в верхнюю или нижнюю стенки сварных и штампосварных камер (см. рисунки 21-24) при действии внутреннего давления удовлетворяются автоматически, если толщина патрубка отвечает условиям прочности для обечайки (трубы) согласно ГОСТ 34233.2. Если используют плоскоовальные штуцеры или если на штуцеры круглого сечения кроме давления действуют внешние нагрузки от присоединенных трубопроводов, прочность узлов врезки должна быть подтверждена численным расчетом с оценкой по ГОСТ 34233.1 (пункт 8.10).

6.3.5 Допускается вместо расчета по 6.3.1 и 6.3.2 выполнять расчет камер неразъемной конструкции с помощью численного моделирования с последующей оценкой по категориям условных упругих напряжений в соответствии с ГОСТ 34233.1 (пункт 8.10). При этом уменьшение цилиндрической жесткости решетки и задней стенки камер за счет перфорации следует оценивать с помощью коэффициента жесткости перфорированной плиты , определяемого по таблице Б.1 (приложение Б), в зависимости от относительной характеристики площади решетки аппарата воздушного охлаждения , вычисляемой по формуле (Ж.9) (приложение Ж). Увеличение расчетных напряжений в перфорированной части решетки и задней стенки допускается оценивать с помощью эффективного коэффициента ослабления решетки и задней стенки аппаратов воздушного охлаждения , вычисляемого по формуле (Б.2) (приложение Б).

6.3.6 Для аппаратов воздушного охлаждения с камерами неразъемной конструкции, работающими при давлениях, превышающих 10 МПа, дополнительный расчет по 6.3.5 является обязательным.

Для аппаратов воздушного охлаждения с камерами неразъемной конструкции, работающими при давлениях, превышающих 16 МПа, рекомендуется вместо расчета по 6.3.5 выполнять прямое численное моделирование предельного состояния камер при действии внутреннего давления с использованием истинной или жесткопластической диаграммы работы материала и объемного моделирования решетки и задней стенки.