Выпускная работа
Температура стенки, °С
2Ч105
Определяем коэффициенты K1 и К2 по формулам (6) и (7):
По номограмме определяем : К2 =0,28.
Определяем расчетную толщину обечайки по формуле (4) :
Определим прибавку к расчетной толщине стенки :
с=с1+с2+с3 ,
где с1= П Ч Т = 0,01 Ч 14 =1,4 мм=0,0014 м;
с2= ±0,8 мм = 0,0008 м ;
с3= 2,8 мм = 0,0028 м.
Получим толщину :
Определим допускаемое давление из условия прочности по формуле (9) :
а допускаемое давления из условия устойчивости в пределах упругости определяются по формуле(10):
где
. |
Допускаемое наружное давление определяется по формуле (9) :
Поскольку рр < [р] то толщина обечайки расчитана правильно.
- Расчет обечайки греющей части аппарата.
Исходные данные по расчету:
Диаметр корпуса, м | 1,6 |
Длина корпуса, м | 0,425 |
Рабочее расчетное давление, МПа | 0,1 |
Давление испытания, МПа | 0,2 |
Температура стенки, °С |
130 |
Материал аппарата | Х17 |
Срок службы аппарата, лет | 14 |
Допустимые напряжения, МПа | 196,15 |
Модуль продольной упругости, МПа |
2Ч105 |
Определяем коэффициенты K1 и К2 по формулам (6) и (7):
По номограмме определяем : К2 =0,2.
Определяем расчетную толщину обечайки по формуле (4) :
Определим прибавку к расчетной толщине стенки :
с=с1+с2+с3 ,
где с1= П Ч Т = 0,01 Ч 14 =1,4 мм=0,0014 м;
с2= ±0,8 мм = 0,0008 м ;
с3= 2,8 мм = 0,0006 м.
Получим толщину :
Определим допускаемое давление из условия прочности по формуле (9) :
а допускаемое давления из условия устойчивости в пределах упругости определяются по формуле (10):
где
Допускаемое наружное давление определяется по формуле (9) :
Поскольку рр < [р] то толщина обечайки расчитана правильно.
4.5 Расчет фланцевого соединения.
4.4.1 Конструктивные размеры фланца.
Внутренний диаметр фланца D: 1600 мм.
Толщина обечайки S: 10 мм.
Толщина втулки принята S0=11 мм, что удовлетворяет условию :
S0Ч1,3
10<11<13
и
S0-S<5 11-10=1<5
Толщина S1 втулки по формуле :
(30) |
где
.
Тогда толщина втулки из (30):
Высота втулки по формуле
|
(31) |
Отсюда
|
Принимаем hb=0,60 м.
Эквивалентная толщина втулки фланца :
(32) |
Подставим и получим:
Диаметр окружности по формуле :
Dб>D + 2(S1+dб+U), |
(33) |
где dб=20 мм;
U=6 мм - нормативный зазор между гайкой [], т.1.40.
Dб> 1600+2(48+20+6)=1748 мм.
Принимаем Dб=1760 мм =1,76 м.
Наружный диаметр фланца :
DH=Dб+а, |
(34) |
где а=40 мм - для шестигранных гаек М20 ([], т.1.41).
DH= 1760+40=1800 мм, |
Принимаем D=1800 мм=1,8 м.
Наружный диаметр прокладки :
Dн.п.=Dб-e, |
(35) |
где е=30 мм - для плоских прокладок при dб=20 мм.
Подставим значения и получим:
Dн.п.= 1760-30=1730 мм. |
Средний диаметр прокладки определяется по формуле:
Dc.п.=Dн.п.-в=1730-20=1710 мм. |
(36) |
где в = 20 мм - ширина плоской неметаллической прокладки для диаметра аппарата
D=1600 мм.
Отсюда
Dc.п.= 1730-20=1710 мм. |
Количество болтов по формуле :
(37) |
где tm=5db=5Ч20=100 мм - шаг расположения болтов при р=0,1 МПа ([], т. 1.43)
Тогда
Принимаем nb=56, кратное четырем.
Высота (толщина) фланца :
(38) |
где l=0,22 для р=0,1 МПа и приварных фланцев.
Принимаем hф=50 мм.
Расстояние между опорными поверхностями гаек для фланцевого соединения с уплотнительной поверхностью типа шип-паз (ориентировочно) :
Lб.о.»2(hф+hп) |
(39) |
где hп=2 - высота стенки прокладки.
Отсюда
Lб.о.=2(50+2)=104 мм = 0,104 м,
4.5.2 Нагрузка действующая на фланец.
Равнодействующая внутреннего давления определяется по формуле:
(40) |
Тогда равнодействующая внутреннего давления имеет значение:
Реакция прокладки по формуле :
(41) |
где кпр=2,5 для паронита ;
b0 - эффективная ширина прокладки :
Тогда
Усилие возникающее от температурных деформаций :
(42) |
где a - коэффициенты линейного расширения материала фланца (Х17) и материала болта (35Х).
tp=0,96t=96°С - расчетная температура легированных фланцев;
tб=0,95 Ч 100=95°С - расчетная температура болтов;
Еб=1,9 Ч 105 МПа для болтов из стали 35Х;
fб=2,35 Ч 10-4 м2 - дл болтов диаметром М20;
nб=56 - количество болтов;
у - податливости болтов, фланцев и прокладки, определяемые по формулам:
(43) |
(44) |
|
(45) |
где
Тогда подставим значения и получим:
Окончательно получаем по формуле (42):
Коэффициент жесткости фланцевого соединения находим по формуле:
(45) |
Отсюда
Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления :
(47) |
где рпр=20 МПа - допустимое давление паронитовой прокладки.
Тогда
Болтовая нагрузка в рабочих условиях :
Fб2 = Fб1 + (1-Кж)FД + Ft ,
Fб2 = 0,91(1-1,56)Ч0,23 + 0,33 = 1,1 МПа.
Приведенный изгибающий момент :
(48) |
4.5.3 Проверка прочности и герметичности соединения.
Условие прочности болтов имеет вид:
(49) |
где [s]б20 = 230 МПа - допустимое нормальное напряжение болта при 20° С.
Условие прочности неметаллической прокладки :
(50) |
где [рпр]=130 МПа - для параонита;
FбMAX=max{F1б; F2б}=1,1 МПа.
Максимальные напряжения в сечении фланца, ограниченные размером S1 :
(51) |
где D*=D=1,6 м, при D >20 Ч S1 (1,6>20Ч0,028);
,
Тогда
Максимальные напряжения в сечении, ограниченном размером S0:
. |
(52) |
Тогда
Напряжения во втулке от внутреннего давления :
- тангенциальные :
(53) |
- меридианальные:
(54) |
Условие прочности для фланца, ограниченного размером S1=28 мм выполняется, если:
(55) |
где [s] = 195 МПа.
Подставим и получим:
Условие прочности для фланца, ограниченного размером S0=11 мм выполняется:
(56) |
Подставим и получим:
Условия герметичности, определяемое по формуле углом поворота фланца ,также выполняется, если :
(57) |
где [q] = 0,009 рад - допускаемый угол поворота приварного встык фланца при D=1600 мм :
|
Вывод - фланцевое соединение подобрано и просчитано правильно.
4.8 Расчет опор-лап для корпуса греющей камеры.
Принимаем что момоент дей ствующий на аппарат равен нулю (М=0), а осевая сила состоит из веса металла аппарата и жидкости, заполняющей его (принимаем критический случай - аппарат заполнен полностью) :
Р=Gкорпуса + Gжидкости =30000 +31224,24=61224 кг=0,8 МН.
Эскиз опоры :
Определим нагрузку на одну опору :
|
(67) |
, где второе слагаемое мы не учитываем;
z =3 - число опор;
l1=1 - коэффициент зависящий от числа опор.
Подставим значения :
(68) |
Проверка прочности стенки вертикального цилиндрического аппарата под опорой-лапой без накладного листа.
Осевое напряжение от внутреннего давления Р и изгибающего момента определяется по формуле :
(69) |
Окружное напряжение от внутреннего давления :
(70) |
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок определяется по формуле
(71) |
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяется по формуле
(72) |
где к1 принимается по [ ], рис. 14.6 в зависимости от параметра
(73) |
.
Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры определяется по формуле :
(74) |
где к2 - принимается по [ ], рис. 14.6 в зависимости от тех же параметров.
Условие прочности имннт вид :
(75) |
где А=1,2 - для условий гидроиспытаний и монтажа.
Проверяем
Условие прочности выполнено, значит подкладной лист не требуется.
Опора выбрана правильно.
4.6 Расчет укрепления отверстий.
Диаметр отверстия не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки укрепляемого элемента :
( 58) |
где DR -диаметр укрепляемого элемента ;
s - толщина укрепляемого элемента ;
c - прибавка на коррозию.
.Наибольший диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления :
( 59) |
При укреплении накладным кольцом его ширина определяется по формуле :
(60) |
где sH - толщина накладки;
s - толщина стенки;
с - прибавка на коррозию.
Расчетная длина внешней и внутренней частей штуцера, участвующих в укреплении :
(61) | |
(62) |
Проверка условия укрепления отверстия накладным кольцом :
(63) |
Расчеты укрепления отверстий.
Сепарационная часть.
Диаметр отверстия не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки укрепляемого элемента :
.Наибольший диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления :
При укреплении накладным кольцом его ширина определяется по формуле :
Расчетная длина внешней и внутренней частей штуцера, участвующих в укреплении :
Проверка условия укрепления отверстия накладным кольцом :
Укрепление отверстий удовлетворяет условию укрепления.
Конический переход.
Диаметр отверстия не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки укрепляемого элемента :
.Наибольший диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления :
При укреплении накладным кольцом его ширина определяется по формуле :
Расчетная длина внешней и внутренней частей штуцера, участвующих в укреплении :
Проверка условия укрепления отверстия накладным кольцом :
Укрепление отверстий удовлетворяет условию укрепления.
Греющая камера.
Диаметр отверстия не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки укрепляемого элемента :
.Наибольший диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления :
При укреплении накладным кольцом его ширина определяется по формуле :
Расчетная длина внешней и внутренней частей штуцера, участвующих в укреплении :
Проверка условия укрепления отверстия накладным кольцом :
Укрепление отверстий удовлетворяет условию укрепления.
Эллиптическое днище.
Диаметр отверстия не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки укрепляемого элемента :
.Наибольший диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления :
Поскольку диаметр отверстия меньше диаметра требующего отверстия, то укрепление отверстий не требуется.
2.5 Обечайка.
Диаметр отверстия не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки укрепляемого элемента :
.Наибольший диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления :
Поскольку диаметр отверстия меньше диаметра требующего отверстия, то укрепление отверстий не требуется.
4.7 Расчет трубной решетки (трубной доски).
Определяем номинальную расчетную высоту решетки снаружи :
(64) |
где р=рm=0,1 МПа;
sид=140 Мн/м2.
Коэффициент ослабления решетки отверстиями определяем по формуле :
(65) |
Номинальную расчетную высоту решетки посередине определяем по формуле :
(66) |
Округляем полученные величины (с учетом прибавки на коррозию) :
h1’=0,016 мм;
h’=0,040 мм.
Содержание :
Введение............................................................................................................стр. 4
Выбор материала..............................................................................................стр. 6
Конструктивный расчет греющей камеры.....................................................стр. 6
Конструктивные расчеты корпуса аппарата
4.1 Расчет обечаек работающих под наружным давлением.........................стр. 7
Общие сведения...............................................................................стр. 7
Расчет обечайки сепаратора.......................................................... стр. 8
Расчет обечайки распределителя...................................................стр. 9
Расчет конических переходов.................................................................. стр. 12
Расчет эллиптического днища..................................................................стр. 18
Расчет фланцевого соединения................................................................ стр. 22
Расчет укрепления отверстий....................................................................стр. 31
Расчет трубной решетки.............................................................................стр. 35
Расчет опор аппарата..................................................................................стр. 36
Литература..........................................................................................................стр. 38
Литература :
Лащинский А.А. «Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник.» Л.: «Машиностроение», 1981.
Лащинский А.А., Толчинский А.Р.,Л.: «Машиностроение», 1970 г.
Михалев М.Ф. «Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи.» Л.: «Машиностроение», 1984.
Чернобыльский И.И. «Машины и аппараты химических производств» М.: «Машиностроение», 1974.
ГОСТ 12815-80 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов».
ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».
ГОСТ 6533-78 «Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов».
Сумский Государственный Университет
Инженерный факультет
Кафедра химической техники и промышленной экологии
Пояснительная записка
к курсовому проекту на тему :
«Рассчитать и спроектировать выпарной аппарат с восходящей пленкой».
-
Студент
Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.Нужна помощь в написании работы?Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.Похожие рефераты: