Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Предохранительные устройства

Работа добавлена на сайт samzan.net:


Введение

Предохранительные устройства являются ответственными узлами, которые должны обеспечить безопасность работы установки,   находящейся  под давлением  газа,   пара   или  жидкости.

В оборудовании, работающем при высоком давлении, повреждения предохранительных устройств могут вызвать серьезные последствия и производственные трудности при эксплуатации. Многие недостатки в работе предохранительных клапанов можно объяснить выбором клапанов без учета их конструктивных особенностей и характеристик!

Наиболее сложно решаются вопросы силового воздействия потока на диск клапана. Действующие закономерности в работе предохранительных клапанов наилучшим образом могут быть выражены с помощью принципов теории физического подобия процессов.

Назначение предохранительных устройств. Предохранительные устройства являются видом арматуры, используемой для автоматического выпуска избытка жидкой, паро- или газообразной среды из системы высокого давления при чрезмерном повышении давления в ней в систему низкого давления или в атмосферу и обеспечивающей безопасную эксплуатацию установок и предотвращение аварий. Предохранительные устройства выполняются в виде предохранительных клапанов или разрывных элементов — мембран или колпачков. Разрывные элементы применяются в тех случаях, когда по условиям безопасности требуется быстрое открытие больших проходов для сброса большого количества среды, например в реакторах химических производств, в аппаратах нефтеперерабатывающих заводов, ядерных реакторах, в установках горнодобывающей промышленности и других особо ответственных случаях, где возможны взрывы рабочей среды. Разрывные элементы обладают минимальной инерционностью при срабатывании и способны сбросить среду при очень быстром повышении  давления.

Применение разрывных элементов ограничивается тем, что при их разрушении полностью теряется продукт, находящийся в системе. Поэтому разрывные мембраны иногда устанавливают параллельно или последовательно с предохранительными клапанами. В первом случае мембрана рассчитывается на давление срабатывания несколько более высокое, чем у предохранительного клапана, чтобы обеспечить дополнительный сброс среды при экстремальных условиях. Во втором случае разрывные мембраны устанавливают перед предохранительным клапаном для защиты его от коррозии, загрязнения и исключения пропусков среды при закрытом клапане во время нормальной работы установки.


1 Расчет предохранительного клапана,

  1.  Уравнение расхода через клапан

На рисунке 1 представлена схема шарикового клапана. Расчет клапана сводится к определению площади для прохода через щель клапана требуемого количества жидкости при заданном перепаде давления .

Расход жидкости через клапан

                                    ,                                                  (1)

где расход жидкости через клапан, ;

     плотность рабочей жидкости,  (В качестве рабочей жидкости выбираем масло ИГП – 18 плотностью ; вязкость при t=50 0С    ).

      - коэффициент расхода;

- площадь щели, м2 (, где t – размер проходного отверстия, перпендикулярном направлении потока, м).

                                                                                                     (2)

где  - высота подъема клапана по его оси, м;

  - угол конусности клапана.

Рисунок 1 – Схема расчета шарикового клапана

Пользуясь выражениями (1) и (2), находим высоту подъема клапана      

                                                                         (3)

Высота подъема в клапане с углом при вершине конструктивно выбирается обычно равной [2, стр.368]. Во избежание заклинивания клапана значение  должно быть больше 60°. Принимаем , , .

Подставляем в формулу (3), вычислим диаметр канала

               

Вычислим диаметр шарика .

Высота подъема шарика в клапане

.

Определение усилий для перемещения клапана

Уравнение равновесия клапана для переменных режимов работы, соответствующих характеристике клапана (2,ст. 368):

где   FЖ  - сила давления жидкости на ЗРЭ клапана; определяется в данном случае как ,

где      ψ – коэффициент силы; принимаем ψ = 0,9 [2,c.368,рис.3.77];             

      P=3*106 ( из  условия )

                SК активная площадь клапана;

                , м2

Расчет пружины клапана

Определим жесткость пружины из формулы:

,                  

где     Х0 – предварительное поджатие пружины, м;

          hmax – максимальное открытие дроссельной щели, м.

Предварительное поджатие пружины:

  Тогда, усилие сжатия пружины можно найти следующим образом:

                           

Из полученного уравнения найдем жесткость пружины:

                   

 

Число витков определим по формуле:

           

По табл. 14 [3, стр. 226] выбираем пружину сжатия и растяжения II класса, разряда 1 (по ГОСТ 13770 – 68) № 346. Материал пружины – проволока класса I по ГОСТ 9389 – 75.  

Диаметр проволоки d = 4 мм.

Наружный диаметр D0 = 20 мм.

Жесткость одного витка С1 = 37,057 кгс/мм.

Число рабочих витков пружины равно

                                                                                                                                       (9)                      

Примем .

Полное число витков равно

                                          

Пересчет высоты подъема пружины

                        ;

3.Расчет на прочность резьбовых соединений

3.1 Расчет устройства регулирования поджатия пружины на прочность

Сила, действующая на резьбу в осевом направлении пропорциональна давлению и равна:

,

где  - рабочее давление;

 - площадь, на которую действует давление.


Определим требуемый диаметр крышки поджатия из условий прочности при статическом нагружении:

                                                                                  (11)

где    - допустимое напряжение материала крышки поджатия;

          – площадь крышки поджатия, м2;

                  МПа;

           к = 3 – коэффициент запаса.

Тогда

Условие выполняется.

3.2 Расчет устройства регулирования поджатия пружины на смятие

Напряжения смятия

                               ,                                                       

где  - осевое усилие;

 - площадь смятия;

- допускаемое напряжение смятия, =80…120 МПа.

,

где  ;

z = 5 – число витков резьбы;

- средний диаметр резьбы.

Следовательно, условие на смятие выполняется.

3.3  Расчет устройства регулирования поджатия пружины на срез

 

,

где кР – коэффициент полноты резьбы, равный 0,87.

 

.

Условие выполняется.


4   Расчеты и графики основных характеристик

4.1. Математическая модель предохранительного клапана

Математическая модель системы состоит из трех уравнений:

  •  Уравнения расходов
  •  Уравнения давлений
  •  Уравнения сил, действующих на клапан

  1.  Уравнение расхода

                                           (13)

4.1.2  Уравнение давлений

                  ,                                 (14)

где рвх – давление на входе в клапан;

     рвых – давление на выходе;

     Δр – перепад давлений на клапане.

4.1.3  Уравнение сил

                    ,                                        (15)

где  - сила инерции;

- сила пружины;

- гидродинамическое усилие рабочей жидкости.

4.2  Расчет статической характеристики

Статическая характеристика предохранительного клапана представляет зависимость давления от расхода .

PH,МПа

0

1

2

3

3,2

3,4

3,6

3,8

4

Q, л/мин

0

0

0

150

156

161

165

170

174

4,2

4,4

4,6

4,8

5

179

183

187

191

195


5. Выбор уплотнительных колец.

Выбираем уплотнения резиновыми кольцами  круглого сечения по ГОСТ 9833 – 73.

Эти уплотнения получили широкое применение в гидравлических системах. Герметичность в уплотнениях этого типа достигается при отсутствии давления за счет предварительного (монтажного) сжатия резинового кольца в канавке. При появлении давления в системе кольцо дополнительно деформируется и создаёт плотный контакт с уплотняемой поверхностью.

Чаще всего применяются кольца круглого сечения, т.к. они не имеют острых кромок, разрушающих масляную пленку и приводящих к сухому трению. Кроме того, кольца круглого сечения меньше подвержены выдавливанию в зазор между уплотняемыми деталями. Выдавливание происходит при давлении, превышающем 100 – 150 кГ/см2.

Эскиз уплотнительного кольца


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

2

Лист

ата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

6

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

4

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

ЮУрГУ  1211.145.00.00.00.ПЗ

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

8

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

7

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

10

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.




1. Нарушения развития верхней губы и неба
2. Реферат- Саудовская Аравия
3. Проблемы и пути развития фондового рынка в Российской Федерации
4. Вариант Задача-
5. 1 Маркетингові дослідження ринку
6. ных расче тов и смет Наименование глав объектов работ и затрат Сметная стоимост
7. Закон Ома
8. Сестринский уход за здоровым новорожденным для студентов 2 курса специальности Акушерское дел
9. совокупность форм методов приемов и средств воспроизведения теоретически обоснованного процесса воспита
10. Основы технологии хранения и переработки овощей
11. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук О
12. Незаконная рубка лесных насаждений
13. Через точку проводим линию связи на очерк вырожденной проекции
14. Клиринговая деятельность может осуществляться юридическим лицом имеющим лицензию профессионального уча
15. з курсу для студентів спеціальності Соціологія спеціалізації Політична соціологія
16. Детектирование путём контроля натекания Самый простой приём выполняется перед переходом к другим метод.html
17. ОРЛОВСКИЙ ЮРИДИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МИНИСТЕРСТВА ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Кафедра уголовно
18. і Такий аналіз допевне показав би як в процесі високопрофесійної діяльності вирішення соціальних і родиних
19. ВВЕДЕНИЕ Радий лат
20. Контрольная работа выполняется в машинописном виде