Вакуумные трубопроводы.

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Реферат по спецкурсу физика и техника вакуума.

Вакуумные трубопроводы. Сварные герметичные соединения.

       Работа студента 5-го курса

Эйзнера А.Б.

Проверил преподаватель

Драко В.М.

Минск 2002 г.

Оглавление.

1. Вакуумные трубопроводы                                                  3

2. Сварные герметичные соединения                                      6

Вакуумные трубопроводы.

       Элементы вакуумной системы, размещающиеся в вакуумных машинах и установках, связаны между собой по средствам соединительных соединений – трубопроводов.

        Трубопроводы могут быть гибкими или жесткими. Гибкие сложнее жестких и применяются для соединения элементов, не имеющих общей конструкционной базы. Допуск на их установку в этом случае допускает нескольких миллиметров.

       Конструктивные формы трубопроводов показаны на рис. 1. Длинна трубопровода обычно выбирается исходя из конструктивных соображений, связанных с удобством размещения элементов в каркасе вакуумной установки. Диаметр трубопровода определяется при проектировочном расчете исходя из требований к его проводимости.

Рис.1 Конструктивные формы трубопроводов: а – жесткий трубопровод; б – изогнутый трубопровод; в – сильфон гидроформованный; г – сильфон мембранный сварной.

       Вакуумные трубопроводы должны выдерживать атмосферное давление без разрушения или потери устойчивости.

       Номинальный диаметр отверстия в трубе называется условным проходным диаметром и обозначается D_y .

       Толщина S стенок трубопровода из условий его прочности для тонких стенок S/D_y < 0,05 определяют по формуле :

где p_атм – атмосферное давление; С – прибавка на коррозию и технологический допуск; s_доп – допускаемое напряжение.

       Допускаемое напряжение принимается равным наименьшему из трех значений: s^t_B / 2,6 ; s^t_T / 1,5 ; s^t_ДП / 1,5 , где  s^t_B, s^t_T, s^t_ДП – соответственно предел прочности, условный предел текучести, условный предел длительной прочности материала труб при их рабочей температуре.

       Величина прибавки С колеблется в пределах (0,05…0,18) S. Если в результате расчета S по выше приведенной формуле окажется, что S/D_y  ≥ 0,05, то расчет следует уточнить по формулам, справедливым для толстостенных цилиндров. Распределение касательных s_Т и нормальных s_n напряжений в толстостенной трубе может быть определено по формулам: 

где p₁ и p₂ – давления на наружной и внутренней стороне цилиндра; r₁ и r₂ – радиусы наружной и внутренней поверхностей цилиндра;      r – текущее значение радиуса цилиндра.  

       Если p₂ = 0,то наиболее опасным является напряженное состояние внешних волокон трубы. Главные напряжения при r = r₁ :

       Исходя из четвертой теории прочности имеем:

       Толщину стенки цилиндрических трубопроводов (м), особенно в случаях больших диаметров, следует проверять по условию устойчивости:

где E_T – модуль упругости материала трубопровода; D_y и l – диаметр условного прохода и длинна трубопровода; С – допуск на толщину стенки, м. Зависимость модуля упругости от температуры для типовых конструкционных материалов трубопроводов показана на следующем рисунке 2:

Рис. 2 Зависимость модуля упругости материалов трубопровода оттемпературы: 1 – углеродистая сталь; 2 – легированные стали аустенитного класса.