Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет химического реактора

Расчет химического реактора

Оглавление



Расчет на прочность эллиптической крышки аппарата

Расчет на прочность сферического днища аппарата

Расчет на прочность цилиндрической обечаек реактора

Расчет на прочность конической обечайки реактора и нетороидального перехода цилиндрической обечайки реактора (большего диаметра) в коническую

Расчет массы аппарата и подбор опор

Используемая литература

Перед расчетом определимся с выбором конструкционного материала в зависимости от необходимой химической стойкости. По табл.III.19. «Нержавеющие стали, сортамент, свойства и области применения» [1] выбираем листовую сталь марки 03Х18Н11. Сварные соединения из этой стали, обладают высокой стойкостью против МКК в средах окислительного характера, не подвержены ножевой коррозии. Используется для сварного оборудования емкостного, теплообменного и трубопроводов. Применяется от -253 до +610 °С.

Разрушающее действие среды на материал учитываем введением прибавки С к номинальной толщине детали:

С=П∙τа,

где τа – амортизационный срок службы аппарата (принимаем τа =20 лет);

П – коррозионная проницаемость, мм/год. По табл.III.21. «Коррозионная стойкость аустенитных и аустенитно-ферритных нержавеющих сталей» [1] принимаем П=0,025 мм/год.

С=П∙τа=0,025∙20=0,5мм

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ КРЫШКИ

АППАРАТА


Расчет толщины стенки эллиптической крышки, нагруженного избыточным внутренним давлением.

Толщину стенки крышки рассчитываем по формулам (52)-(54) [2]:

Расчет химического реактора,

где Расчет химического реактора, R=D с Н=0,25D.

Расчет химического реактора0,0146 м.

s1 = 14,6+0,5 = 15,1 мм

Принимаем толщину крышки s1 = 16 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитаем по формуле (54) [2]:

Расчет химического реактора1,5564 МПа

Проведем проверку на необходимость укрепления отверстия для штуцера.

Согласно формуле (26) [3]

Расчет химического реактора0,1303 м

где Dp=2D=2∙2=4 м при х=0 согласно (5) [3].

Толщину стенки крышки, при которой не требуется укрепление отверстия, определим подбором:

Расчет химического реактора0,5498 м.

Исполнительная толщина крышки аппарата принимается s1=25 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

Расчет химического реактора2,4546 МПа

Согласно ГОСТ 6533-78 по таблице 7.2 [7] принимаем h1=60 мм.

Проведем проверочный расчет по п. 3.3.1.4. [2]:

0,8Расчет химического реактора=0,8∙Расчет химического реактора177,09>h1.

Согласно условиям п. 3.3.1.4. [2] принимаем толщину стенки 25 мм.

Расчет толщины стенки эллиптического днища, нагруженного избыточным наружным давлением.

Наружное избыточное давление принимаем равным атмосферному р=0,101 МПа, при абсолютном давлении внутри аппарата 0 МПа.

Толщину стенки днища рассчитываем по формулам (56)-(58) [2]

Расчет химического реактора;

Расчет химического реактора,

где Кэ=0,9 для предварительного расчета [2].

Расчет химического реактора{0,0040;0,0009}=4,0 мм.

Дальнейший расчет проводим из условия толщины стенки s1=25 мм.

Определим допускаемое наружное давление по формуле (58) [2]:

Расчет химического реактора


где допускаемое давление [p]п из условия прочности:

Расчет химического реактора2,73 МПа,

допускаемое давление [p]Е из условия устойчивости в пределах упругости:

Расчет химического реактора3,73 МПа,

где Кэ=Расчет химического реактора0,91,

Расчет химического реактора0,18.

Допускаемое наружное давление:

Расчет химического реактора1,78 МПа

Проверяем условие Расчет химического реактора:


Расчет химического реактора - условие соблюдается.

Принимаем эллиптическое днище с отбортовкой h1=60 мм толщиной стенки s1=25 мм по ГОСТ 6533-78.


РАСЧЁТ НА ПРОЧНОСТЬ СФЕРИЧЕСКОГО ДНИЩА

КОРПУСА


Толщину стенки сферического днища корпуса, нагруженного внутренним избыточным давлением, рассчитываем по формуле:


Расчет химического реактора,

Расчетная толщина стенки днища

Расчет химического реактора0,0060 м

где R=0,5D с Н=0,25D; Р=р+ ρgh=1,47∙106+1000∙4,1∙9,81=1,51 МПа; р – давление внутри аппарата – 1,47 МПа, ρ=1000 кг/м3 – плотность воды при гидроиспытании аппарата, h=L1+L2+Lк+0,5D0=1200+1800+300+0,5∙1600=4100 мм.

Толщина стенки с надбавкой:

s1р = 6+0,5=6,5 мм;


Таким образом, по [4] принимаем толщину стенки Расчет химического реактора8 мм


Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитываем по формуле:


Расчет химического реактора


Расчет химического реактора1,881 МПа


Проверяем условие Расчет химического реактора:


Расчет химического реактора - условие соблюдается.


В результате произведённых расчётов и полученной толщины сферического днища корпуса аппарата под внутренним давлением принимаем толщину сферического днища 8 мм.

Согласно ГОСТ 6533-78 по таблице 7.2 [7] принимаем длину отбортованной части днища h1=40 мм.

Проведем проверочный расчет по п. 3.3.1.4. [2]:

0,3Расчет химического реактора=0,3∙Расчет химического реактора32,86<h1.

Согласно условиям п. 3.3.1.4. [2] принимаем толщину стенки равной толщине обечайки, рассчитанной в п. 3.2 – 12 мм.

Расчет толщины стенки полусферического днища, нагруженного избыточным наружным давлением.

Наружное избыточное давление принимаем равным атмосферному р=0,101 МПа, при абсолютном давлении внутри аппарата 0 МПа.

Толщину стенки днища рассчитываем по формулам (56)-(58) [2]

Расчет химического реактора;

Расчет химического реактора,

где Кэ=1,0 для предварительного расчета [2].

Расчет химического реактора{0,0018;0,0004}=1,8 мм.

Дальнейший расчет проводим из условия толщины стенки s1=12 мм.

Определим допускаемое наружное давление по формуле (58) [2]:

Расчет химического реактора


где допускаемое давление [p]п из условия прочности:

Расчет химического реактора3,20 МПа,

допускаемое давление [p]Е из условия устойчивости в пределах упругости:

Расчет химического реактора4,25 МПа,

где Кэ=1 [черт. 13; 2],

Допускаемое наружное давление:

Расчет химического реактора2,04 МПа

Проверяем условие Расчет химического реактора:


Расчет химического реактора - условие соблюдается.

Принимаем полусферическое днище с отбортовкой h1=40 мм толщиной стенки s1=12 мм по ГОСТ 6533-78.

Проведем проверку на необходимость укрепления отверстия для штуцера.

Согласно формуле (26) [3]

Расчет химического реактора0,3029 м

где Dp=2R=D=1,6 м (7) [3].

Исполнительная толщина днища аппарата принимается s1=12 мм.


РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ОБЕЧАЕК РЕАКТОРА


3.1. Расчет цилиндрической обечайки диаметром 2000 мм


Толщину стенки рассчитываем по формулам 8 и 9 [2]:

s і sР+с

где Расчет химического реактора

где sР – расчетная толщина стенки, мм;

p – внутреннее избыточное давление (в нашем случае оно равно давлению внутри аппарата p =15 кг/см2 = 1,47 МПа);

D – диаметр обечайки (D =2 м);

[s] – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;

φр – расчетный коэффициент прочности сварного шва.

Принимаем вид сварного шва – стыковой с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой. По табл.20 приложения 5 [2] найдем значение коэффициента прочности φр =1,0.


Расчет химического реактора0,0132 м

s = 13,2+0,5 = 13,7мм

Принимаем толщину стенки s = 16 мм (см. п. 2).

Допускаемое избыточное внутреннее давление будет равным (формула 10 [2]):

Расчет химического реактора1,72 МПа.


Определим допускаемое наружное давление по формуле 13 [2]:

Расчет химического реактора

где допускаемое давление из условий прочности определяем по формуле 14 [2]:

Расчет химического реактора1,72 МПа

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяем по формуле 15 [2]:

Расчет химического реактора

где Расчет химического реактора, расчетная длина обечайки l=L1+l3эл+l3кон+L2+l3сф, Расчет химического реактора; Расчет химического реактора0,14м; Расчет химического реактора; l=2,0+0,167+0,14+1,8+0,267=4,374м


Расчет химического реактора4,91

значит, выбираем B1 = 1.

Расчет химического реактора0,398 МПа

Расчет химического реактора0,388 МПа


Принимаем толщину стенки корпуса s=16мм.

Расчёт цилиндрической части корпуса нагруженной осевыми усилиями.

Толщина стенки обечайки нагруженной осевым растягивающим усилием должна соответствовать условию:

Расчет химического реактора

где Расчет химического реактора0,0066 м

Осевое растягивающее усилие:

Расчет химического реактора4,62 МН.

Допускаемое осевое растягивающее усилие:

Расчет химического реактора

=10,82 МН ≥4,62 МН.

Условия s≥sp+c и [F]≥F выполняются.


Осевое сжимающее усилие рассчитываем по формуле (21) [2]:

Расчет химического реактора


Допускаемое осевое сжимающее усилие:

- из условия прочности (22) [2]

Расчет химического реактора3,14∙(2+0,016-0,0005)∙(0,016-0,0005)∙112=10,99 МН


- в пределах упругости из условия устойчивости (23) [2]

[F]Е = min{[F]E1;[F]E2}


но при условии l/D=4,374/2,0=2,187<10 [F]Е = [F]E1 ,

тогда [F]E1 находим по формуле (24) [2]

Расчет химического реактора

Расчет химического реактора51,91 МН

с учетом обоих условий по формуле (21) [2]:

Расчет химического реактора=Расчет химического реактора10,75 МН


Осевое сжимающее усилие – это усилие прижатия днища к обечайке атмосферным давлением, которое может быть рассчитано (Приложение 3 «Пример расчета аппарата»[5]):

F=0,25∙π∙(D+2s)2∙p=0,25∙3,14∙(2,0+2∙0,016)2∙0,101=0,33 МН


Так как обечайка корпуса при атмосферном давлении и отсутствия давления внутри аппарата работает под совместным действием наружного давления 0,1 МПа и осевого сжимающего усилия F, должно выполняться условие устойчивости:

Расчет химического реактора

Проверяем условие устойчивости:

Расчет химического реактора0,29≤1

Устойчивость обечайки корпуса с толщиной стенки 16 мм выполняется.

Принимаем толщину стенки обечайки s=16 мм.


3.2. Расчет цилиндрической обечайки диаметром 1600 мм


Толщину стенки рассчитываем по формулам 8 и 9 [2]:

s і sР+с

где Расчет химического реактора

где sР – расчетная толщина стенки, мм;

p – внутреннее избыточное давление (в нашем случае оно равно давлению внутри аппарата p =15 кг/см2 = 1,47 МПа);

D – диаметр обечайки (D =1,6 м);

[s] – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;

φр – расчетный коэффициент прочности сварного шва.

Принимаем вид сварного шва – стыковой с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой. По табл.20 приложения 5 [2] найдем значение коэффициента прочности φр =1,0.


Расчет химического реактора0,0106 м

s = 10,6+0,5=11,1 мм

Принимаем толщину стенки s = 12 мм.

Допускаемое избыточное внутреннее давление будет равным (формула 10 [2]):

Расчет химического реактора1,60 МПа.


Определим допускаемое наружное давление по формуле 13 [2]:

Расчет химического реактора

где допускаемое давление из условий прочности определяем по формуле 14 [2]:

Расчет химического реактора1,60 МПа

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяем по формуле 15 [2]:

Расчет химического реактора

где Расчет химического реактора, расчетная длина обечайки l=L1+l3эл+l3кон+L2+l3сф, Расчет химического реактора; Расчет химического реактора0,14м; Расчет химического реактора; l=2,0+0,167+0,14+1,8+0,267=4,374м


Расчет химического реактора4,08


значит, выбираем B1 = 1.

Расчет химического реактора0,264 МПа

Расчет химического реактора 0,260 МПа


Принимаем толщину стенки корпуса s=12мм.

Расчёт цилиндрической части корпуса нагруженной осевыми усилиями.

Толщина стенки обечайки нагруженной осевым растягивающим усилием должна соответствовать условию:

Расчет химического реактора

где Расчет химического реактора0,0057 м

Осевое растягивающее усилие:

Расчет химического реактора3,22 МН.

Допускаемое осевое растягивающее усилие:

Расчет химического реактора

=7,65 МН ≥3,22 МН.

Условия s≥sp+c и [F]≥F выполняются.

Осевое сжимающее усилие рассчитываем по формуле (21) [2]:

Расчет химического реактора


Допускаемое осевое сжимающее усилие:

- из условия прочности (22) [2]

Расчет химического реактора3,14∙(1,6+0,012+0,0005)∙(0,012-0,0005)∙112=6,52 МН


- в пределах упругости из условия устойчивости (23) [2]

[F]Е = min{[F]E1;[F]E2}


но при условии l/D=4,374/1,6=2,73<10 [F]Е = [F]E1 ,

тогда [F]E1 находим по формуле (24) [2]

Расчет химического реактора

Расчет химического реактора27,52 МН

с учетом обоих условий по формуле (21) [2]:


Расчет химического реактора=Расчет химического реактора6,34 МН


Осевое сжимающее усилие – это усилие прижатия днища к обечайке атмосферным давлением, которое может быть рассчитано (Приложение 3 «Пример расчета аппарата»[5]):

F=0,25∙π∙(D+2s)2∙p=0,25∙3,14∙(1,6+2∙0,012)2∙0,101=0,21 МН

Так как обечайка корпуса при атмосферном давлении и отсутствия давления внутри аппарата работает под совместным действием наружного давления 0,1 МПа и осевого сжимающего усилия F, должно выполняться условие устойчивости:

Расчет химического реактора

Проверяем условие устойчивости:

Расчет химического реактора0,90≤1

Устойчивость обечайки корпуса с толщиной стенки 12 мм выполняется.


РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КОНИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКИ

РЕАКТОРА И НЕТОРОИДАЛЬНОГО ПЕРЕХОДА


4.1 Расчетные параметры

Расчетные длины для нетороидальных переходов (рис. 1) рассчитываем по формулам:

Расчет химического реактора, Расчет химического реактора


Расчет химического реактора

Рис. 1. Соединение цилиндрической и конической обечаек.


Расчетный диаметр гладкой конической обечайки с нетороидальным переходом

Расчет химического реактора.

Расчетный коэффициент сварных швов по табл. 4 [2]

Расчет химического реактораРасчет химического реактора

Толщина стенки конической обечайки

Расчет химического реактора

где Расчет химического реактора


4.2. Толщина стенки нетороидального перехода

Толщина стенки перехода определяется по формуле (108) [2]

Расчет химического реактора,

где Расчет химического реактора [(109) 2].

Коэффициент β3 определяем по формуле (97) [2]

Расчет химического реактора

где коэффициент β=1,45 находим по черт. 27 [2] при условиях Расчет химического реактора и Расчет химического реактора0,013;

Толщина стенки

Расчет химического реактора0,020 м, тогда s2=20+0,5=20,5 мм.

Принимаем s1=s2=22 мм


Допускаемое внутреннее избыточное давление из условия прочности переходной части

Расчет химического реактора1,65 МПа.

Допускаемое наружное избыточное давление из условия прочности переходной части

Расчет химического реактора0,64 МПа.

где коэффициент β=3,75 находим по черт. 27 [2] при условиях Расчет химического реактора и Расчет химического реактора0,001;

Условие прочности выполняется.

Расчетные длины нетороидального перехода

Расчет химического реактора0,17 м

Расчет химического реактора0,15 м


4.3. Толщина стенки конической обечайки

Расчет химического реактора

Расчет химического реактора0,0171 м

Расчет химического реактора1,832 м.

согласно условию Расчет химического реактора=17,1+0,5=17,6 мм принимаем толщину стенки конической обечайки sк=0,018 м

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяем по формуле (87) [2]

Расчет химического реактора2,38 МПа

Согласно условиям п. 5.2.7 [2] принимаем толщину стенки нетороидольного перехода 22 мм.

Толщину стенки обечайки, нагруженную избыточным наружным давлением в первом приближении определяем по п. 2.3.2.1. [2] согласно п. 5.3.2.2. [2].

s і sР+с,

где Расчет химического реактора

Коэффициент К2=0,15 определяем по номограмме черт. 5 [2];

при Расчет химического реактора0,53; Расчет химического реактора0,12,

где Расчет химического реактора0,283 м,

Расчет химического реактора=

Расчет химического реактора

=max{2,427; -10,851}=2,427м

Расчет химического реактораmax{0,004; 0,0012}=0,004 м.

Толщина стенки s і sР+с=4+0,5=4,5 мм, исполнительная толщина стенки принимается s=22 мм

Допускаемое наружное давление определяем по формуле:

Расчет химического реактора,

где допускаемое давление из условия прочности

Расчет химического реактора1,84 МПа;

и допускаемое давление из условия устойчивости

Расчет химического реактора,

Расчет химического реактора10,43 МПа

где Расчет химического реактора,


Расчет химического реактора86,11

значит, выбираем B1 = 1.

Расчет химического реактора 1,81 МПа

Толщина стенки конической обечайки, нагруженной осевыми усилиями

sк і sкр+с

где sкр=Расчет химического реактора0,0005 м.

Допускаемая осевая растягивающая сила (п.5.4.1.[2])

Расчет химического реактора8,55 МН

Допускаемая осевая сжимающая сила (п. 5.4.2. [2])

Расчет химического реактора

где допускаемая осевая сила из условия прочности

Расчет химического реактора

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.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: