Расчет химических аппаратов

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Расчет химических аппаратов

Содержание

1. Расчёт цилиндрических обечаек

2. Расчёт выпуклых днищ

3. Расчёт плоского круглого днища

4. Расчёт седловых опор горизонтальных аппаратов

5. Расчёт горизонтальных аппаратов, установленных на седловых опорах

6. Выбор и расчёт штуцеров

7. Расчёт одиночного отверстия

8. Выбор смотрового и загрузочного люков

9. Расчёт фланцевого соединения

10. Расчёт опор для вертикальных аппаратов

Список литературы

1. РАСЧЁТ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЕЧАЕК

Расчёт цилиндрических обечаек проводится по ГОСТ 14 249–89 [1].

Дано:

D=1300 мм — внутренний диаметр цилиндрической обечайки;

L=4500мм — длина обечайки;

р=0. 65 МПа — допускаемое избыточное давление;

рН=0,1 МПа — наружное давление;

t=400?C — температура рабочей среды в аппарате;

Сталь 12XM ГОСТ 1050–74(табл. 3.1 [2]) — материал аппарата;

DШТ. ОБ. =300 мм — диаметр штуцера вваренного в обечайку;

DШТ. ДН. =125 мм — диаметр штуцера ввариваемого в днище.

РАСЧЁТ ОБЕЧАЙКИ, НАГРУЖЕННОЙ ВНУТРЕННИМ ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

Толщина стенки определяется по формулам:

(1)

где S — исполнительная толщина стенки, мм;

Sp — расчётная толщина стенки, мм;

р — допускаемое внутреннее избыточное давление, МПа;

D — внутренний диаметр цилиндрической обечайки, мм;

[у]=132 МПа — допускаемое напряжение, табл. 5 [1];

цр=0,9 — коэффициент прочностистыкового сварного шва, доступного к сварке только с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую подкладку со стороны корня шва, прилегающую по всей длине шва к основному металлу, табл. 20[1];

С — прибавка, мм.

Общее значение прибавки:

С=С123 (2)

где С1 — прибавка на коррозию и эрозию, рассчитывается исходя из скорости коррозии и срока службы аппарата;

С2 — прибавка на минусовое предельное отклонение толщины листа;

С3 — технологическая прибавка, учитывающая уменьшение толщины листа, при вытяжки, штамповки и гибки.

Примем, С1=2 мм, С2=0,3 мм, С3=0, тогда С, по формуле (2) равно

С=2+0,3=2,3 мм

Найдём исполнительную толщину стенки S, по формулам (1):

Принимаем S=6мм.

РАСЧЁТ ОБЕЧАЙКИ, НАГРУЖЕННОЙ НАРУЖНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ИЛИ РАБОТАЮЩЕЙ ПОД ВАКУУМОМ

В данном случае толщина стенки обечайки рассчитывается из условия прочности и устойчивости:

(3)

где рН — наружное давление, МПа;

К2=f (К1; К3) — коэффициент определяемый по черт. 5 [1].

Чертеж 5.

Коэффициенты К1 и К3 определяются по формулам:

(4)

где l=L+2*l3 — расчётная длина обечайки (l3=H/3=D/6 -длина примыкающего элемента, мм), мм;

nу=2,4 — коэффициент запаса устойчивости для рабочих условий, пункт 1.4. 12 [1];

Е=1,78*105 МПа — модуль продольной упругости, табл. 19 [1].

Найдём коэффициенты К1 и К3 по формулам (4), далее определим коэффициент К2:

тогда К2=0,5

Толщина стенки по формулам (3):

Выбираем max, т. е. Sp=6,5 мм

Исполнительная толщина стенки равна S?6,5+2,3=8,8 мм

Принимаем S=9 мм.

РАСЧЁТ ОБЕЧАЙКИ С КОЛЬЦАМИ ЖЁСТКОСТИ, НАГРУЖЕННОЙ НАРУЖНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

Принимаем число колец жёсткости равное 3. Располагаем равномерно их по обечайке. Тогда расстояние l1 между двумя кольцами жёсткости по осям, проходящим через центр тяжести поперечного сечения колец жёсткости, равно l1=1125мм.

Определим исполнительную толщину стенки обечайки с кольцами жёсткости по пункту 2, приняв l=l1:

Выбираем max, т. е. Sp=7,15 мм

Исполнительная толщина стенки равна S?6,3+2,3=8,6 мм

Принимаем S=9 мм.

Расчётные параметры подкреплённой обечайки:

Эффективная длина стенки обечайки, мм

(5)

где t — ширина поперечного сечения кольца жёсткости, мм.

Ширину кольца принимаем равной двум толщинам стенки, т. е. t=2S=18мм. Тогда le равно:

Выбираем min, т. е. le=120,66 мм.

Эффективный момент инерции расчётного поперечного кольца жёсткости, мм4

(6)

где IK — момент инерции поперечного сечения кольца жёсткости относительно оси, проходящей через центр тяжести поперечного сечения кольца, мм4;

АК — площадь поперечного сечения кольца жёсткости, мм2;

е — расстояние между центром тяжести поперечного сечения кольца жёсткости и срединной поверхностью обечайки, мм.

Момент инерции IKнайдём по формуле:

(7)

где h2 — высота сечения кольца жёсткости, мм. Величину h2 принимаем чуть больше le, т. е. h2=121 мм. Тогда

Площадь АК найдём по формуле:

АК=h2*t (8)

АК=121*18=2178 мм2

Расстояние е по формуле:

(9)

Эффективный момент инерции Iравен:

Расчётный эффективный момент инерции кольца жёсткости:

где К5=0,015- коэффициент определяемый по черт. 11 [1].

Тогда

Условие I? IР выполняется.

ОБЕЧАЙКИ, НАГРУЖЕННЫЕ ОСЕВЫМ РАСТЯГИВАЮЩЕМ УСИЛИЕМ

Толщину стенки следует рассчитывать по формуле

s?sp+c, (11)

где. (12)

Допускаемое осевое растягивающее усилие следует рассчитывать по формуле

. (13)

S>3. 7+2. 3=6мм

ОБЕЧАЙКИ, НАГРУЖЕННЫЕ ОСЕВЫМ СЖИМАЮЩИМ УСИЛИЕМ

Допускаемое осевое сжимающее усилие следует рассчитывать по формуле

, (14)

где допускаемое осевое сжимающее усилие [F]п из условия прочности

, (15)

=1 999 323,03

а допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости [F]Еиз условия устойчивости

. (16)

В формуле (23) допускаемое осевое сжимающее усилие [F]Е1, определяют из условия местной устойчивости в пределах упругости по формуле

, (17)

Принимаем В1= 1, тогда

а допускаемое осевое сжимающее усилие [F]Е2-из условия общей устойчивости d пределах упругости по формуле

. (18)

Гибкость ?, определяют по формуле

. (19)

Приведенную расчетную длину lпр принимают по чертежу 7

Чертеж 7

Примечание. В случае, если < 10, формула (23) принимает вид

[F]Е = [F]Е1.

Для рабочих условий (пу = 2,4) допускаемое сжимающее усилие можно определять по формуле

. (20)

Коэффициенты ?1 и ?2 следует определять по черт. 8 и 9.

Чертеж 8.

Чертеж 9.

ОБЕЧАЙКИ, НАГРУЖЕННЫЕ ИЗГИБАЮЩИМ МОМЕНТОМ

Допускаемый изгибающий момент следует рассчитывать по формуле

, (21)

где допускаемый изгибающий момент [М]п из условия прочности рассчитывают по формуле

, (22)

а допускаемый изгибающий момент [М]Е из условия устойчивости в пределах упругости по формуле

. (23)

Для рабочих условий (пу = 2,4) допускаемый изгибающий момент можно определять по формуле

. (24)

Коэффициент ?3 следует определять по черт. 10.

Чертеж 10.

ОБЕЧАЙКИ, НАГРУЖЕННЫЕ ПОПЕРЕЧНЫМИ УСИЛИЯМИ

Допускаемое поперечное усилие [Q] следует рассчитывать по формуле

, (25)

где допускаемое поперечное усилие [Q]п из условия прочности

, (26)

а допускаемое поперечное усилие [Q]E из условия устойчивости в пределах упругости

. (27)

ОБЕЧАЙКИ, РАБОТАЮЩИЕ ПОД СОВМЕСТНЫМ ДЕЙСТВИЕМ НАРУЖНОГО ДАВЛЕНИЯ, ОСЕВОГО СЖИМАЮЩЕГО УСИЛИЯ, ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА И ПОПЕРЕЧНОГО УСИЛИЯ

Обечайки, работающие под совместным действием нагрузки, проверяют на устойчивость по формуле

, (28)

где [р]- допускаемое наружное давление по п. 2.3. 2;

[F]-допускаемое осевое сжимающее усилие по п. 2.3. 4;

[М]- допускаемый изгибающий момент по п. 2.3. 5;

[Q]-допускаемое поперечное усилие по п. 2.3. 6

2. РАСЧЁТ ВЫПУКЛЫХ ДНИЩ ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ И ПОЛУСФЕРИЧЕСКИЕ ДНИЩА, НАГРУЖЕННЫЕ ВНУТРЕННИМ ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

аппарат расчет опора

Толщина стенки днища определяется по формулам:

(11)

где ц=0.9 — коэффициент для днищ, изготовленных из одной заготовки, пункт 3.3.1.5 [1];

— радиус кривизны в вершине днища (для эллиптических днищ H=0,25D, тогда R=D; для полусферических H=0,5D, тогда R=0,5D).

H=0. 25*1300 = 325 мм, R=1300 мм- эллиптические днищи;

H=0. 5*1300= 650 мм, R=0. 5*1300= 650 мм- полусферические днищи

Тогда толщина стенки для эллиптического днища (по формуле 11):

Если длина цилиндрической отбортованной части эллиптического днища

то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки.

толщину эллиптического днища принимаем 9 мм.

Толщина стенки полусферического днища (по формуле 11):

Если длина цилиндрической отбортованной части полусферического днища

то толщина днища должна быть не меньше толщины обечайки.

толщину полусферического днища принимаем 6 мм.

ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ И ПОЛУСФЕРИЧЕСКИЕ ДНИЩА, НАГРУЖЕННЫЕ НАРУЖНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

Толщина стенки днища определяется по формулам:

(12)

где КЭ=0,9 — коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища, КЭ=1 — коэффициент для полусферических днищ, пункт 3.3.2.1 [1].

Тогда толщина стенки для эллиптического днища (по формуле 12):

Принимаем S1=5 мм.

Толщина стенки для полусферического днища (по формуле 12):

Принимаем S1=4 мм.

3. РАСЧЁТ ПЛОСКОГО КРУГЛОГО ДНИЩА

Толщина стенки плоского круглого днища, работающего под внутренним избыточным (а) или наружным (б) давлением, определяется по формулам:

(13)

где К=0,53 — коэффициент, зависящий от конструкции днищ, табл.3 [1]; (по табл. первый вариант)

К0=1 — коэффициент ослабления для днищ без отверстий, пункт 4.2.5 [1];

DР=D — зависит от конструкции днища, табл.3 [1];

ц=0.9 — коэффициент для днищ, изготовленных из одной заготовки, пункт 3.3.1.5 [1];

Тогда случай (а):

Принимаем S1=60 мм.

Случай (б):

Принимаем S1=22 мм.

4. РАСЧЁТ СЕДЛОВЫХ ОПОР ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Выбор седловых опор проводим по ГОСТ 26–1265−75 [2].

Проводим расчёт аппарата и опоры при условии, что проводятся испытания водой.

Реакция опоры для аппарата, установленного на двух опорах:

Qмах=0,5Gмах (14)

где Gмах — максимальная сила тяжести аппарата (в том числе и при гидравлическом испытании).

Gмах=Gмат+Gвод (15)

где Gмат — полный вес аппарата;

Gвод — вес воды при гидравлическом испытании.

Gмат=(р*D*L*S+Sповер. шара*S)*сстали*g (16)

где D=1,3 -внутренний диаметр обечайки, м;

L=4,5 — длина обечайки, м;

S=0,006 — толщина стенки, м;

Sповерх. шара=2*р*D2 — площадь поверхности шара, образованного днищами обечайки;

сстали=7850- плотность материала обечайки, кг/м3;

g=9,81 — ускорение свободного падения, м/с2.

Тогда Gмат=(3,14*1,3*4,5*0,006+2*3,14*1,32*0,006)*7800*9,81=13 305 Н

Gводвод*g*Vаппар. (17)

где свод=1000 — плотность воды, кг/м3;

Vапар=Vцилин+Vшара=р*(D/2)2*L+4/3*р*(D/2)3, м3

Vаппар=3,14*1,32*4. 5+4/3*3,14*1,33=6,2 м3

Gвод=1000*9,81*6,2=60 822 Н

По формуле (15)

Gмах=13 305+60822=74 127Н

По формуле (14)

Qмах=74 127/2=37 063.5 Н

По Qмах выбираем опору Опора 160−822−2-I ОСТ 26−1265−75, табл. 14.6 [2].

Горизонтальная сила (перпендикулярная к оси аппарата):

Р118*Qмах (18)

где К18=0,22, рис. 14. 21 [2].

Р1=0,22*37 063= 9265.8 Н

Горизонтальная сила трения (параллельная оси аппарата):

Р2=0,15*Qмах (19)

где 0,15 — коэффициент трения между аппаратом и опорой (или между опорой и опорной плитой), стр. 302 [2].

Р2=0,15*37 063=5559. 45 Н

Площадь опорной плиты принимается конструктивно и должна удовлетворять условию:

FпR=Qмах/[убет] (20)

где [убет]=8 МПа — допускаемое напряжение сжатия бетона фундамента, марка бетона 300, СНиП В-1 — 62 [2].

FпR=37 063/(8*106)=0. 0046 м2

Принимаем Fп=L1*B1=1. 44*0,4=0,576 м2, табл. 14.6 [2], что удовлетворяет условию.

Расчётная толщина опорной плиты:

(21)

где К19=0,12, рис. 14. 23 [2];

b=0,14 м, рис. 14. 24 [2];

убет=[убет]*FпR/Fп=8*106*0,008/0,576=111 111. 11 Па.

Тогда

м

Принимаем Sп=15 мм.

Расчётная толщина ребра опоры из условия прочности на изгиб и растяжение:

(22)

где [у]=132 МПа — допускаемое напряжение для стали, табл. 6 [1];

м

Толщину ребра проверяют на устойчивость от действия сжимающей нагрузки q. Нагрузка на единицу длины ребра:

q=1,2*Qмах/lобщ (23)

где lобщ=1. 91 м, рис. 14. 24, рис. 14. 2, табл. 14.6 [2].

q=1,2*37 063/1,9=23 408Н/м

Расчётная толщина рёбер из условия устойчивости:

SpR?q/[уkp] (24)

где [уkp] - допускаемое напряжение на устойчивость, принимаемое из условия

kp]=min {уT/3; уkp/5} (25)

Предел текучести уТ=220 МПа, табл. 3.6 [2].

Тогда уТ/3=220/3=73,3 МПа

Критическое напряжение находят по формуле

укр=3,6*Е*(sp/hp)2 (26)

где Sр=0,003 м — найденное по формуле (22);

hр=0,466 м — высота крайнего наружного ребра, рис. 14. 24, рис. 14. 2, табл. 14.6 [2].

Тогда

укр=3,6*1,84*105*(0,003/0,466)2=27 МПа

укр/5=5. 4МПа

Выбираем min [уkp]=5 МПа

Тогда по формуле (24)

SpR?23 408/(5*106)?0. 005 м

Принимаем SpR=55 мм.

5. РАСЧЁТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ АППАРАТОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА СЕДЛОВЫХ ОПОРАХ

Расчёт будем вести по РТМ 26−110−77 [2].

РАСЧЁТНЫЕ НАГРУЗКИ

Расчётные нагрузки в горизонтальном аппарате, установленном на двух седловых опорах, показаны на рис. 14. 11 [2].

Изгибающий момент в середине аппарата:

M1=Q*(f1*L-a) (27)

Изгибающий момент в сечении над опорой:

при z=2 (28)

где f1, f2, f3 — коэффициенты принимаемые по рис. 14. 13 — 14. 15 [2] в зависимости от параметров L/D и H/D (H=0,5D); f1=0,21 f2=1,21 f3=0;

а=0,2*D=0,2*1,5=0,3 м — для аппаратов без колец жёсткости.

Тогда по формуле (27)

M1=37 063*(0,21*1,5−0,3)= 555Н*м

По формуле (28)

Н*м

Перерезывающая сила для аппарата, установленного на двух опорах:

Qп=f4*Q (29)

где f4 — коэффициент определяемый по рис. 14. 16 [2] в зависимости от параметров a/L и H/L; f4=0,75.

Тогда

Qп=0,75*37 063=27797Н

РАСЧЁТ КОРПУСА НА ПРОЧНОСТЬ

Корпус аппарата, толщина стенки которого определялась в пункте 1, необходимо проверить на прочность: от совместного действия внутреннего давления р в аппарате и изгиба от реакции опор, от действия перерезывающей силы и кольцевых напряжений в опорном сечении корпуса.

Прочность стенки от совместного действия внутреннего давления и изгиба от реакции опор проверяется в двух сечениях: посередине пролёта (у1) и над опорой (у2):

(30)

(31)

где К6=f (у) — коэффициент для обечаек, не укреплённых кольцами жёсткости в опорном сечении, определяемый по рис. 14. 21 [2] в зависимости от д (угла обхвата аппарата седловой опорой); К6=0,11.

Напряжение среза ф в опорном сечении обечайки, при установки аппарата на двух опорах определяют следующим образом.

Для аппаратов, не имеющих колец жёсткости в местах расположения опор:

При a/D?0,25 (32)

где К7 — коэффициент определяемый по рис. 14. 17 [2]; К8=0,6.

Тогда

Напряжение растяжения в выпуклом днище:

(33)

где у4 — напряжение в днище от внутреннего давления; у4=96,8 МПа;

К9 — коэффициент определяемый по рис. 14. 17 [2]; К9=0,2.

Тогда

Кольцевые напряжения в опорном сечении обечайки определяют следующим образом.

Для обечаек, не укреплённых кольцами жёсткости в опорном сечении, кольцевое напряжение в нижней точке опорного сечения (точка 1 на рис. 14. 19, в=р [2]) найдём по формуле:

(34)

Кольцевое напряжение на гребне седловой опоры (точка 2 на рис. 14. 19, в=р-д/2 [2]) для двухопорных аппаратов при L/D ‹ 4:

(35)

где К10 — коэффициент определяемый по рис. 14. 17 [2];

К11 — коэффициент определяемый по рис. 14. 20 [2] в зависимости от угла обхвата д и параметра a/D;

le — эффективная длина обечайки в сечении над опорой, определяемая по формуле

(36)

где В — ширина седловой опоры.

В формулах (34) и (35) при наличии между седловой опоры и стенкой обечайки опорного листа вместо s следует подставлять суммарную толщину стенки обечайки и опорного листа, но не более 2s.

В случае установки опорного листа необходимо также проверить прочность обечайки аппарата по формулам (34) и (35) за пределами опорного листа. При этом вместо ширины опоры В в формулы следует подставлять ширину опорного листа В2, а коэффициенты К10 и К11 определять в зависимости от угла обхвата опорным листом д1 (рис. 14.2 [2]).

Расчёт будем вести для корпуса обечайки с опорным листом.

Выберем для уже раннее подобранной опоры (см. пункт 4) опорный лист по ОСТ 26−1267−75 (табл. 14.7 [2]) — Лист опорный 12−822-ОСТ 26−1267−75.

Тогда по формуле (36)

м

по формуле (34)

К10=0,6

по формуле (35)

6. ВЫБОР И РАСЧЁТ ШТУЦЕРОВ

аппарат расчет опора

По ОСТ 26−1404−76 [2] выбираем штуцера с фланцами стальными плоскими приварными с соединительным выступом рис. 10. 1, табл. 10. 1, табл. 10.2 [2] - Штуцер 350−10−210-ВСт3сп4−20 ОСТ 26−1404−76 (штуцер вваренный в обечайку) и Штуцер 150−10−185-ВСт3сп4−20 ОСТ 26−1404−76 (штуцер вваренный в днище).

Расчёт укрепления отверстий проводим по ГОСТ 24 755–89 [3], по следующей последовательности:

Определим в зависимости от укрепляемого элемента расчётный диаметр DR:

для цилиндрической обечайки DR=D;

для эллиптического днища

(37)

где х=0,2 м — расстояние от оси укрепляемого отверстия до оси днища;

H=0,25D — высота днища.

Тогда

Определим расчётный диаметр отверстия, смещённого штуцера на эллиптическом днище, dR:

(38)

где d — данный диаметр штуцера;

CS — прибавка к расчётной толщине штуцера, CS=1,2 мм.

Тогда

для днища

Расчётный диаметр отверстия штуцера в стенке цилиндрической обечайки:

dR=d+2CS=0,35+2*0,0012=0,3524 м

Проверим условие применимости по величине отношения расчётного диаметра отверстия к диаметру обечайки и толщины стенки к диаметру обечайки, т. е.

dR/D? 0,5 и S/D? 0,1 или

0,3524/1,3=0,27? 0,5 и 0,008/1,3=0,006? 0,1 условие соблюдается.

Отверстия в краевой зоне обечаек и выпуклых днищ (кроме эллиптических), как правило, не допускаются.

Расчётные параметры:

расчётная толщина стенки штуцера нагруженного как внутренним, так и наружным давлением:

(39)

Тогда

штуцера днища

штуцера обечайки

по табличным значениям принимаем S1R=6 мм, S2R=9 мм табл. 10.2 [2].

расчётные длины внешних и внутренних частей штуцера, участвующих в укреплении отверстия:

l1R = min {l1; 1,25[(d + 2*CS)(SR — СS)]0,5}

11R=1,25[(350 + 2*1,2)(9−1,2)]0,5 = 65,5 мм — обечайка

11R = 1,25[(150 + 2*1,2)(6 — 1,2)]0,5 = 33,8 мм — днище

13R = min {13; 0,5[(d + 2*C)(S3 — С)]0,5}

l3R = 0,5[(350 + 2*1,2)(9 — 1,2)]0,5 = 26,2 мм — обечайка

l3R = 0,5[150 + 2*1,2)(6−1,2)]0,5 = 13,5 мм — днище

ширина зоны укрепления:

L0 = [DR(S-CS)]0,5;

L0 = [1300 (8 — 1,2) ]0,5 = 94 мм для обечайки

L0 = [2920 (8 — 1,2)]0,5 = 141 мм для днища

расчётная ширина зоны укрепления:

L1R=min{LК; L0}

L1R=L0

расчетная ширина накладного кольца:

l2R = min{l2; [DR(SR + S-CS)]0,5}

12R = [1300(9 + 8−1,2) ]05 = 154 мм — обечайка

12R = [2920 (10 +8−1,2) ]05 = 221,5 мм — днище

7. РАСЧЁТ ОДИНОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ

Расчётный диаметр отверстия, не требующего укрепления, при наличии избыточной толщины стенки укрепляемого отверстия:

d0R=2*[(S-C)/SR-0,8]*L0

d0R=2*[(8−2,3)/9−0,8]*94 =140,4 мм для обечайки

d0R= 2*[(8−2,3)/6−0,8]*141 = 369 мм для днища

так как dR? d0R для днища и обечайки, то дальнейших расчётов не требуется. Отверстие укрепим ввариваемым штуцером.

8. ВЫБОР СМОТРОВОГО И ЗАГРУЗОЧНОГО ЛЮКОВ

При установке люков, исходя из рабочих условий эксплуатации выбираем их технические данные:

а) Смотровой люк

D = 500 мм, D1 = 640 мм, S = 10 мм, h = 38 мм, Н = 220 мм,

Н1 = 320 мм, Н2 =12 мм. Люк 3−1-500-X10−16−3 ОСТ 26−2005−77 табл.8.2 [1].

б) Загрузочный люк

Dy=150 мм, D1= 280 mm, DH * S = 159?6 мм, D6 = 240 mm, H=180 mm;

H1=328 мм, Н2 = 240 мм, h=18мм, h1= 28 mm, d=16мм, dб = М20,

число болтов — 8.

Люк 1−150−16−3-3ОСТ 26 — 2004 — 77, табл.8.3 [2].

9. РАСЧЁТ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Как для днищ, так и для обечайки, выбираем фланцы исполнения 1. [2] (таб. 13. 8). Таким образом, по таб. 13.8 определим размеры фланцев при базовом внутреннем диаметре обечайки 1,3 м; диаметр фланца диаметр болтовой окружности диаметр диаметрдиаметробщая высота Н=105мм, высота h=55мм, диаметр отверстия 23 мм, число отверстийz = 68шт, диаметр изгиба D5 = 1558 мм.

Конструирование и расчет фланцевых соединений выполняется

по ОСТ 26 — 373 — 78. В соответствии с этим ОСТом принимаем конструкционный материал болтов — сталь 35, давление принимается максимальное — в трубном пространстве внутренний диаметр фланцевого соединения D = 1,3 м, толщина стенки днищ и обечайки

Для данного фланцевого соединения принанимается плоская неметаллическая прокладка из фторопласта — 4 по ГОСТ 10 007– — 72 толщиной 2 мм (2 штуки на одно соединение) с параметрами м = 2,5, удельное давление на прокладку, модуль упругости прокладки (табл. 13. 28 [2]). Ширину прокладки Bn принимаем по таблице 13,25 [2] - Bn =15мм — наружный диаметр прокладки принимаем конструктивно, тогда Dn = 1530 мм.

Находим расчетные величины:

— меньшая толщина конической втулки фланца

принимаем толщину конической втулки S0 = 12 мм (конструктивно)

— большая толщина втулки фланца

где коэффициент, принимаемый по графику 13. 12 [2].

Средний диаметр прокладки определяется:

Эффективная ширина плоской прокладки определяется:

Определяем вспомогательные величины:

а) коэффициент определяется по формуле:

[6].

б) эквивалентная толщина втулки фланца:

в) ориентировочная толщина фланца:

где определяется по графику 13. 14 [6] -

г) безразмерный параметр:

где коэффициент

коэффициент

коэффициент

д) безразмерный параметр определяется по формуле:

Угловая податливость фланца:

где Еф — модуль упругости материала фланца при t = 2000c, принимается меньшее значение модуля упругости — для стали 20. по ГОСТ 14 249– — 80.

Линейная податливость прокладки:

Где Sn — толщина прокладки.

Расчетная длина болта:

Длину болта принимаем в большую сторону до ближайшего значения по

ГОСТ 7798 — 70. Таким образом, будет использован болт М20×70. 58

ГОСТ 7798 — 70, количество болтов на одно фланцевое соединение составит

Zб = 68шт, длина болтов lб = 70 мм.

Линейная податливость болтов:

где — модуль продольной упругости материала болтов;

— расчетная площадь поперечного сечения болта [6].

Коэффициент жесткости фланцевого соединения:

Здесь

При стыковке одинаковых фланцев

Тогда коэффициент жесткости фланцевого соединения равен:

Безразмерный коэффициент определяется:

Рассчитаем фланцевое соединение, работающее под действием внутреннего давления, на нагрузку:

Реакция прокладок в рабочих условиях:

Усилие, возникающее от температурных деформаций для фланцев из разных материалов:

где коэффициент температурного линейного расширения.

температура фланцев и болтов [2].

Болтовая нагрузка в условиях монтажа (до подачи внутреннего давления) при условии Р 0,7Мпа [2].

где g — удельное давление на прокладку (табл. 13. 28. [2].).

допускаемое напряжение для болтов из стали 35 при t = 200С.

Принимаем максимальное значение болтовой нагрузки

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

Приведенные изгибающие моменты в диаметральном сечении фланца:

где []20 и []200 — допускаемые напряжения для фланцев из менее прочного материала, в данном случае из стали 20.

Выбираем максимальное значение изгибающего момента, т. е

Максимальное напряжение в сечении S1, фланца наблюдается в месте соединения втулки с плоскостью фланца:

где Т — безразмерный параметр, определяется по рис. 13. 16 [2].

при условии.

Максимальное напряжение в сечении S0, фланца наблюдается в месте соединения втулки с обечайкой и днищем:

где определяется по графику 13. 18

[6].

Напряжение в кольце фланца от изгибающего момента

Напряжение во втулке фланца от внутреннего давления:

Условие прочности прокладки

где [q] - допускаемое удельное давление на прокладку [6].

10. РАСЧЁТ ОПОР ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Расчёт будем вести по РД РТМ 26−319−79 [2].

Выбираем стандартные опоры в зависимости от действующей нагрузки, и рассчитывается обечайка цилиндрического аппарата на местную нагрузку, вызванную опорными лапами.

При определении нагрузки опору-лапу действующие на аппарат нагрузки приводятся к осевой силе Р и моменту М относительно опорной поверхности лапы (рис. 14.5 [2]).

Нагрузка на одну опору:

(39)

Момент М в нашем случае равен нулю, тогда

где л1=1 и л2=1 — коэффициенты, зависящие от числа опор z=2.

И

Выбираем опору:

Опора 1−10 000 ОСТ 26−665−79 табл. 14.1 [2]

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ СТЕНКИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО АППАРАТА ПОД ОПОРОЙ ЛАПОЙ БЕЗ НАКЛАДНОГО ЛИСТА

Осевое напряжение от внутреннего давления р и изгибающего момента определяется по формуле

(40)

Тогда

Окружное напряжение от внутреннего давления

(41)

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок

(42)

Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяется по формуле

(43)

где К1=0,8 — коэффициент принимается по рис. 14.6 [2];

e=0,5(b+fmax+s-c); fmax=80 мм, b=310 мм — по табл. 14.1 [2];

е=197,85 мм.

Тогда

Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры

(44)

где К2=0,6 — коэффициент принимается по рис. 14.7 [2];

h=475 мм — высота опоры по табл. 14.1 [2].

Тогда

Условие прочности

(45)

где А=1,2 — для гидравлических испытаний;

уТ=220 МПа по табл. 3.6 [2].

Условие соблюдается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 14 249–89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета напрочность. М.: Изд-во стандартов, 1989. 80 с.

2. Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов. Л.: Машиностроение, 1981. 385 с.

3. ГОСТ 24 755–81. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета укрепления отверстий. Введен с 01. 07. 81 г. 20с.

4. ОСТ 26−373−78. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность фланцевых соединений. М.: Изд-во стандартов, 1978. 38 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой