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,

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;

h=Хmax – 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

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

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

Лист

ата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЮУрГУ-1211.06.026.00.00.00. ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЮУрГУ 1211.145.00.00.00.ПЗ

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЮУрГУ-150802.08.204.00.00.00. ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

1. тема Простейший калькулятор выбор обусловлен возможностью реализовать программу различными способа
2. Сургутский государственный педагогический университет Управление воспитательной работы и молодежной п
3. ТЕМАТИКИ Описание опыта работы учителя математики МКОУ СОШ 39 города Тулы Лариной Ольги Юрьевны
4. Тема- Здоровый образ жизни Здоровому все здорово Цель урока- развитие ценностного отношения к здор
5. Конструирование ЭВС
6. тематиком по образованию Э
7. Понятие гражданскоправового договора и принципы его заключения
8. Одиссея Odysseia Эпическая поэма
9. Topics- Lnguges; British Mss Medi
10. Бред Питт
11. Тема 2. Становлення теорії інноваційногорозвитку та її сучасні концепції 2
12. Статистика производительности труда
13. Соціальна терапія здійснюється на фоні загального складного становища особистості чи соціальної групи соц
14. тематизації країн світу за методиками Організації Об~єднаних Націй Світового Банку та Міжнародного Валютно
15. Тема 8. Международное частное транспортное право
16. ПЖТ форм и типов власти и их эффективности [7] 2.
17. Фармакотерапия при гипертонии
18. Введение9
19. Позывные радиостанции должны начинаться с буквы W
20. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата філологічних наук Харків ~.

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе