Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
СОДЕРЖАНИЕ
Введение...................................................................................................................................
Выводы………………………………………………………………………………………..
Список используемой литературы.......................................................................................
ВВЕДЕНИЕ
Современное химическое производство со специфическими условиями работы оборудования, характеризуемыми часто высокими рабочими параметрами (температурой и давлением) и в основном большой производительностью, требует создания аппаратов высокого качества.
Высокое качество аппаратов характеризуется: высокой эффективностью; долговечностью (сроком службы не менее 15 лет); экономичностью; надежностью; безопасностью; удобством и простотой обслуживания, зависящих как от качества, так и от изготовления.
Задачи курсовой работы:
- систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по этим дисциплинам;
- приобретение практических навыков и развитие самостоятельности в решении инженерно технических задач;
- подготовка студентов к работе над дальнейшими курсовыми и дипломными проектами
Реакционным аппаратом называются закрытые сосуды, предназначенные для проведения различных физико-химических процессов. Реактор – аппарат, в котором протекает основной процесс химической технологии; он должен работать эффективно, т.е. обеспечивать определенную глубину и избирательность химического превращения веществ. Реактор должен удовлетворять следующим требованиям: иметь необходимый реакционный объем; обеспечивать заданную производительность и гидродинамический режим движения реагирующих веществ, создавать требуемую поверхность контакта фаз, поддерживать необходимый теплообмен, уровень активности катализатора и т.д.
Конструкцию реакционного аппарата определяет ряд факторов: температура, давление, требуемая интенсивность теплообмена, консистенция обрабатываемых материалов, агрегатное состояние материалов и т.д.
Конструкция смесителя для жидких сред с перемешивающим устройством приведена на рисунке 1. В соответствии с рисунком 1 основными элементами смесителя являются: корпус с рубашкой , крышка , привод со стойкой , вращающаяся мешалка , установленная на валу , сальниковое и торцевое уплотнение, штуцер для отвода продуктов реакции.
На крышке и корпусе аппарата имеются два патрубка для подвода и отвода продуктов. С помощью мешалки происходит перемешивание веществ. Для поддержания определенной температуры внутри реактора, аппарат снабжен рубашкой, на которой имеется два патрубка для подвода греющего агента и отвода конденсата.
Элементами, подлежащими выбору и конструктивной проработке являются: обечайка (корпус), днище, крышка, рубашка, мешалка, фланцевые соединения, опоры.
Выбор конструктивного исполнения основных элементов аппарата производим в соответствии с использованием [1].
Для стальных цилиндрических обечаек, обечайки которых выполняются из листового проката, применяется ГОСТ 9617-76.
Днище выбираем эллиптической формы с отбортовкой на цилиндр (ГОСТ 6533-78) [стр.112, рис.7.1(а), 1]. Размеры днища корпуса принимаем согласно табл.7.2 стр.116 [1]:
; ; .
Крышки аппаратов могут быть как отъемными, так и цельносварными с аппаратом. Такие цельносварные аппараты обычно снабжены люками, которые стандартизованы. Конструкция люка с крышкой – принимаем со сферической крышкой, исполнение 1 с уплотнением на соединительном выступе [1, стр.148, рис.8.4 (б)].
Рубашки предназначены для наружного нагрева или охлаждения обрабатываемых и хранящихся в аппарате жидких продуктов. По конструкции рубашки бывают неразъемные и отъемные. Более простыми и надежными в работе являются неразъемные рубашки. Поэтому принимаем стальную неразъемную рубашку для стального вертикального аппарата типа 1 с эллиптическим днищем и нижнем выпуском продукции стр.164 [1]:
; ; ; .
Обозначение: Рубашка 1-3000-3563-2-О ОСТ 26-01-984-74.
Рубашки с эллиптическими днищами применяются при и , что соответствует заданным условиям в рубашке (,).
В аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. Конструкцию фланцевого соединения применяем в зависимости от рабочих параметров аппарата. При и применяют плоские приварные фланцы [1, стр.211].
Конструкцию мешалки принимаем турбинную открытую. Турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем рабочем объеме смесителя при перемешивании жидкостей вязкостью до , а также грубых суспензий.
Установка аппаратов на фундаменты или специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор. Вертикальные аппараты обычно устанавливают на подвесных лапах, когда аппарат размещают между перекрытиями в помещении или на специальных конструкциях [1, стр.274]. Принимаем конструкцию опор – лапы [1, стр.274, рис.14.1 (а)].
При выборе конструкционных материалов необходимо учитывать:
- условия эксплуатации аппарата, т.е. коррозионные и эрозионные свойства среды, температуру и давление среды;
- технологические свойства используемого материала: свариваемость, пластичность и другие;
- технико-экономические соображения
Для корпуса аппарата выбираем сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 [1, стр.27, табл.3.2]. Сталь 12Х18Н10Т – это высоколегированная сталь коррозионная аустенитного класса. Данная сталь весьма распространена в химической промышленности и не является дефицитной. Сталь не будет оказывать влияния на жидкую среду, находящуюся в корпусе аппарата.
Согласно условию, в рубашке неагрессивная среда (водяной пар). Учитывая это, для рубашки выбираем углеродистую сталь обыкновенного качества ВСт3сп5 ГОСТ 380-71 [1, стр.25, табл.3.2].
Мешалку и вал, которые соприкасаются с рабочей средой, изготавливают из сталей с коррозионной стойкостью не ниже, чем сталь, из которой выполнен корпус аппарата. Выбираем также сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.
Так как в аппарате нетоксичная и не взрывоопасная среда, а также рабочее давление не превосходит значения , то применяют сальниковые уплотнения.
Материал заготовок или готовые крепежные изделия должны быть термообработаны. Сопрягаемые гайки и болты (шпильки) должны изготавливаться из разных по твердости материалов, при этом предпочтительно более твердыми принимать болты (шпильки). Согласно [1, стр.76, табл.3.19] материалом крепежных деталей выбираем Ст 35 ГОСТ 1050-74 НВ=229 (болты) и НВ=187 (гайки).
Материал прокладок выбираем паронит ГОСТ 480-80.
Прямолинейные и кольцевые стыковые швы аппарата, изготавливаемого из листовой стали, выполняются полуавтоматической сваркой под слоем флюса. Выбираем сварочные материалы, применяемые для полуавтоматической сварки:
Марка проволоки 05Х20Н9ФБС ГОСТ 2246-70
Марка флюса АН-26С ГОСТ 9087-69
Марка проволоки СВ-08А ГОСТ 2246-70
Марка флюса ОСЦ-45 ГОСТ 9087-69
Марка проволоки 07Х25Н12Г2Т ГОСТ 2246-70
Марка флюса АН-26С ГОСТ 9087-69
При изготовлении и приварке внутренних устройств аппарата, опорных конструкций применяют ручную электродуговую сварку. Выбираем сварочные следующие материал:
1) для штуцеров, выполненных из высоколегированной стали 12Х18Н10Т, с корпусом [1, стр.84]:
Тип электрода Э08Х20Н9Г2Б ГОСТ 10052-75;
2) для штуцеров и опор, выполненных из углеродистой стали ВСт3сп5, с рубашкой [1, стр.77]:
Тип электрода Э50А ГОСТ 9467-75.
Целью работы является:
- определение толщин стенок обечаек, днищ корпуса и рубашки;
- определение основных размеров укрепляющих элементов отверстий;
- выбор фланцевого соединения, определение диаметра и числа болтов фланцевого соединения;
- подбор и расчет опоры
Конструкция смесителя для жидких сред с перемешивающим устройством приведена на рисунке 1. В соответствии с рисунком 1 основными элементами смесителя являются: корпус с рубашкой , крышка , привод со стойкой , вращающаяся мешалка , установленная на валу , сальниковое и торцевое уплотнение, штуцер для отвода продуктов реакции.
Рис. 1 Расчетная схема аппарата.
Исходные данные:
Объем аппарата
|
В реакторе |
||
|
Среда |
Температура, С |
Давление, Мпа |
|
Глицерин, 30% |
95 |
0,2 |
|
В рубашке |
||
|
Среда |
Температура, С |
Давление, Мпа |
|
Пар |
135 |
0,33 |
Значения диаметров
Масса привода
Опоры расположить на стенке рубашки;
Привод на чертеже изображен условно. Высоту привода принять равной высоте реактора .
Расчетная температура определяется на основании теплового расчета или результатов испытаний. В случае невозможности выполнения теплового расчета расчетная температура равна рабочей, но не менее 200С, следовательно:
Рабочая температура: корпуса
рубашки
Расчетная температура: корпуса
рубашки
Расчетное давление для корпуса аппарата принимаем равным:
(2.1)
Проверим необходимость учета давления гидростатического столба жидкости , проверив условие:
; (2.2)
; (2.3)
где - плотность среды в корпусе при рабочей температуре. Средой в корпусе является 30% раствор глицерина. Плотность раствора определяют по формуле:
; (2.4)
где W – влажность, принимаем W=90%;
Т=275 – 295 0К, принимаем Т=2900К;
;
- высота уровня жидкости в корпусе аппарата;
;
Тогда по формуле (2.2) получаем:
;
.
Условие выполняется, следовательно, давление гидростатического столба жидкости в аппарате необходимо учесть. Тогда расчетное давление определяется по формуле:
; (2.5)
.
Допускаемые напряжения материала корпуса выбираем согласно табл.1.4 [1] при расчетной температуре
Допускаемые напряжения материала рубашки выбираем согласно табл.1.3 [1] при расчетной температуре
Расчетное давление для рубашки:
(2.6)
Проверим необходимость учета гидростатического столба жидкости в рубашке. По формуле (2.3):
.
Тогда по формуле (2.2) получаем:
;
.
Так как условие не выполняется, то давление гидростатического столба жидкости в аппарате не учитываем. Следовательно .
Пробное давление при гидравлическом испытании корпуса определяем по формуле при :
; (2.7)
.
Пробное давление при гидравлическом испытании рубашки определяем по формуле при :
; (2.8)
.
Допускаемые напряжения при гидравлическом испытании определяются по формуле:
; (2.9)
где - поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки. Для стального листового проката [2, стр.10]
- предел текучести стали при 200С. Для стали 12Х18Н10Т [2, стр.282, табл.II]; для стали ВСт3сп5 [2, стр.282, табл.I];
Для материала корпуса ;
Для материала рубашки .
Проверим необходимость расчета аппарата на внутреннее пробное давление, проверив условие:
; (2.10)
где - давление гидроиспытаний определяется по формуле:
; (2.11)
где - плотность воды при ;
- высота столба жидкости (воды);
;
По формуле (2.10) получаем:
;
.
Условие не выполняется, следовательно, расчет на прочность корпуса аппарата в условиях гидроиспытаний проводить требуется.
Проверяем условие (2.10) для рубашки:
;
где - высота уровня воды в рубашке при гидроиспытании;
.
По формуле (2.10) получаем:
;
.
Условие не выполняется, следовательно, расчет на прочность рубашки аппарата в условиях гидроиспытаний проводить требуется.
Начнем с расчета цилиндрической обечайки корпуса.
На обечайку действуют два давления: избыточное внутреннее (внутри реактора) и внешнее давление (давление в рубашке), таким образом, при расчете цилиндрической обечайки корпуса будет два варианта толщины, из которых нужно выбрать максимальный.
Объем, занимаемый обечайкой, определяется как разность объема аппарата и объема днища:
; (3.1)
.
Высота обечайки:
; (3.2)
.
Расчетная длина цилиндрической обечайки корпуса:
; (3.3)
где - длина обечайки, на которую действует наружное давление;
- высота цилиндрической части сопрягаемого днища, принимаем согласно стр.118 [1];
- высота эллиптической части днища;
.
3.1.1 Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженной избыточным внутренним давлением
Определяем расчетную толщину обечайки корпуса, расчет ведем по [1] и [3]:
; (3.4)
где - внутренне давление;
- диаметр обечайки;
- допускаемые напряжения для стали 12Х18Н10Т при ;
- коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке, принимаем согласно [2, стр.13, табл.1.7];
.
Расчетная толщина обечайки для условий гидроиспытаний:
; (3.5)
.
Проверяем условие:
; (3.6)
.
Условие не выполняется, следовательно, .
Исполнительная толщина стенки определяется по формуле:
; (3.7)
где с – суммарная величина прибавки к расчетным толщинам стенок. Величина с определяется по формуле:
; (3.8)
где с1 – прибавка для компенсации коррозии и эрозии;
с2 – прибавка для компенсации минусового допуска;
с2 – технологическая прибавка;
Прибавка с1 определяется по формуле:
; (3.9)
где - скорость коррозии материала корпуса – стали 12Х18Н10Т
Т=20лет – срок службы аппарата;
;
значения с2, с3 равны нулю.
По формуле (3.7) получаем:
Выбираем ближайшее большее стандартное значение .
3.1.2 Расчет толщины стенки обечайки корпуса, нагруженного наружным давлением
Ориентировочная толщина стенки определяется по формуле:
; (3.10)
где - коэффициент, определяемый по рис.6.3 [1] в зависимости от значений коэффициентов и :
; (3.11)
где - коэффициент запаса устойчивости для рабочих условий, принимаем согласно стр.105 [1];
- коэффициент запаса устойчивости для условий гидроиспытаний, принимаем согласно стр.105 [1];
- модуль упругости для стали 12Х18Н10Т [1, стр.14, табл.1.5];
- модуль упругости для стали ВСт3сп5 [1, стр.14, табл.1.5];
- расчетное наружное давление, принимаем равным давлению воды в рубашке;
для рабочих условий: ;
для гидроиспытаний: .
Расчетный коэффициент К3 определяется по формуле:
; (3.12)
;
Определяем : для рабочих условий
для условий гидроиспытаний .
По формуле (3.10) для рабочих условий:
;
для условий гидроиспытаний:
.
Расчетную толщину стенки обечайки корпуса, нагруженной внутренним и наружным давлением, принимаем из условия максимума:
.
Исполнительная толщина стенки:
; (3.13)
где с – определяется по формуле:
; (3.14)
;
;
;
.
Принимаем большее стандартное значение .
Осевая сжимающая сила F определяется по формуле:
для рабочих условий ; (3.15)
;
для условий гидроиспытаний (3.16)
.
Проверим устойчивость обечайки корпуса. Должно выполнятся условие:
для рабочих условий ; (3.17)
для условий гидроиспытаний ; (3.18)
где и - давление в рабочих условиях и гидроиспытания соответственно;
и - допускаемое наружное давление в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний;
и - допускаемое осевое сжимающее усилие в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний;
Допускаемое наружное давление из условия прочности:
В рабочих условиях ; (3.19)
;
в условиях гидроиспытаний ; (3.20)
.
Допускаемое давление из условия устойчивости:
В рабочих условиях ; (3.21)
где В1 – определяется так:
; (3.22)
;
принимаем В1=1;
.
В условиях гидроиспытаний (3.23)
.
Допускаемое наружное давление с учетом прочности и устойчивости:
В рабочих условиях ; (3.24)
.
В условиях гидроиспытаний ; (3.25)
.
Проверим условие прочности обечайки:
В рабочих условиях ; (3.26)
.
В условиях гидроиспытаний ; (3.27)
.
Условия прочности выполняются.
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:
Для рабочих условий ; (3.28)
;
для условий гидроиспытаний ; (3.29)
.
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости при ; (3.30)
;
; (3.31)
Для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний .
Допускаемое осевое сжимающее усилие с учетом обоих условий:
Для рабочих условий ; (3.32)
;
для условий гидроиспытаний ; (3.33)
.
Проверяем условие (3.17):
;
Проверяем условие (3.18):
.
Оба условия устойчивости выполняются.
3.1.3 Расчет обечайки рубашки, нагруженной внутренним давлением
Расчетная толщина обечайки рубашки определяется по формуле:
; (3.34)
где - давление в рубашке;
- диаметр рубашки;
- допускаемые напряжения для стали ВСт3сп5 при ;
- коэффициент прочности сварного шва для стыковых сварных швов рубашки с двухсторонним сплошным проваром, выполняемых автоматической сваркой [2, стр.13, табл.1.7];
.
Для условий гидроиспытаний:
; (3.35)
.
В качестве расчетной толщины из двух значений выбираем большее, т.е. .
Исполнительная толщина стенки:
; (3.36)
где с – определяется по формуле:
; (3.37)
где - скорость коррозии материала корпуса – стали ВСт3сп5
;
.
Принимаем большее стандартное значение .
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
Для рабочих условий ; (3.38)
;
для условий гидроиспытаний ; (3.39)
.
Проверяем условие прочности
Для рабочих условий ; (3.40)
.
Для условий гидроиспытаний ; (3.41)
.
Оба условия прочности выполняются.
Расчет начинаем вести с днища корпуса. На него действуют два давления: наружное и внутреннее избыточное.
3.2.1 Расчет днища корпуса, нагруженного избыточным внутренним давлением
Толщина стенки эллиптического днища рассчитывается по формуле:
В рабочих условиях ; (3.42)
где - внутренне давление;
- диаметр днища;
- допускаемые напряжения для стали 12Х18Н10Т при ;
- коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке, принимаем согласно [2, стр.13, табл.1.7];
;
в условиях гидроиспытаний ; (3.43)
.
Из двух значений выбираем большее, т.е. .
3.2.2 Расчет толщины стенки днища корпуса, нагруженного наружным давлением
Толщина стенки эллиптического днища рассчитывается по формуле:
В рабочих условиях ; (3.44)
где КЭ – коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища. Для предварительного расчета принимаем КЭ=0,9;
В рабочих условиях
или ;
для условий гидроиспытаний ; (3.45)
или ;
Расчетную толщину стенки днища корпуса, нагруженного избыточным внутренним и наружным давлением, принимаем из условия:
; (3.46)
=8,5мм.
Исполнительная толщина стенки:
; (3.47)
.
Принимаем большее стандартное значение .
Допускаемое внутренне избыточное давление:
; (3.48)
.
Проверим условие прочности:
; (3.49)
.
Условие прочности выполняется.
Допускаемое наружное давлении определяется по формуле:
Для рабочих условий ; (3.50)
Допускаемое давление из условия прочности:
; (3.51)
;
Допускаемое давление из условия устойчивости:
; (3.52)
Коэффициент КЭ определяем по формуле:
; (3.53)
; (3.54)
;
;
;
;
Для условий гидроиспытаний ; (3.55)
; (3.56)
;
Допускаемое давление из условия устойчивости:
; (3.57)
;
;
Проверяем условие прочности
Для рабочих условий ; (3.58)
.
Для условий гидроиспытаний ; (3.59)
.
Оба условия прочности выполняются.
3.2.3 Расчет днища рубашки, нагруженной избыточным внутренним давлением
Расчетная толщина стенки эллиптического днища определяется по формуле:
В рабочих условиях ; (3.60)
где - внутренне давление;
- диаметр рубашки;
- допускаемые напряжения для стали ВСт3сп5 при ;
- коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке, принимаем согласно [2, стр.13, табл.1.7];
;
в условиях гидроиспытаний ; (3.61)
.
Из двух значений выбираем большее, т.е. .
Исполнительная толщина стенки:
; (3.62)
.
Принимаем большее стандартное значение .
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
Для рабочих условий ; (3.63)
;
для условий гидроиспытаний ; (3.64)
.
Проверяем условие прочности
Для рабочих условий ; (3.65)
.
Для условий гидроиспытаний ; (3.66)
.
Оба условия прочности выполняются.
Произведем расчет отверстия, не требующего укрепления:
; (3.67)
где ; (3.68)
;
;
; (3.69)
.
Проверяем условие: ; (3.70)
.
Условие выполняется, следовательно, укреплять данное отверстие не следует. Также это относится и к остальным отверстиям.
Материал болтов, гаек – сталь 35 ГОСТ 1050-74;
Материал фланцев – 20К [1, стр.223, табл.13.5];
Материал прокладки – паронит ГОСТ 480-80;
Расчетное давление внутри аппарата – 0,136 МПа;
Расчетная температура -
Внутренний диаметр фланцевого соединения ;
Толщина стенки ;
Основные параметры фланцевого соединения [1, стр.233, табл.13.7]:
Внутренний диаметр фланца ;
Наружный диаметр фланца ;
Диаметр болтовой окружности ;
Геометрические размеры уплотнительной поверхности;
;;;
Толщина фланца ;
Диаметр отверстий под болты ;
Число отверстий ;
Диаметр болтов ;
Основные параметры прокладки [1, стр.248, табл.13.14]:
Наружный диаметр ;
Внутренний диаметр ;
Ширина прокладки ;
Нагрузка, действующая на фланцевое соединение от избыточного внутреннего давления:
; (3.71)
где - средний диаметр прокладки;
; (3.72)
;
;
Реакция прокладки в рабочих условиях:
; (3.73)
где - эффективная ширина прокладки;
для плоских прокладок ; (3.74)
;
- коэффициент, принимаем по [1, стр.265, табл.13.28];
.
Усилие, возникающее от температурных деформаций. Для приварных фланцев из одного материала:
; (3.75)
где - число болтов;
; (3.76)
где - шаг болтов;
[1, стр.266, табл.13.29];
; (3.77)
- безразмерный коэффициент. Для соединений с приварными фланцами:
; (3.78)
где ; (3.79)
где - линейная податливость прокладки;
(3.80)
где - модуль предельной упругости материала прокладки, принимаем согласно [1, стр.265, табл.13.28];
- линейная податливость болтов:
; (3.81)
где - расчетная длина болта:
; (3.82)
где - длина болта между опорными поверхностями головки болта и гайки;
; (3.83)
- [2, стр.95, табл.1.41];
;
- расчетная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, [1, стр.264, табл.13.27];
- модуль продольной упругости материала болта;
;
- угловая податливость фланца:
; (3.83)
где w – безразмерный параметр;
- коэффициент;
- безразмерный параметр;
- ориентировочная толщина фланца;
- модуль продольной упругости материала фланца;
; (3.84)
где - безразмерный параметр;
; (3.85)
для плоских приварных фланцев ; ; (3.86)
- принимаем согласно [1, стр.267, рис.13.14];
; (3.87)
где ; (3.88)
- эквивалентная толщина втулки фланца для плоских приварных фланцев;
- меньшая толщина конической втулки фланца;
, но ; (3.89)
;
;
;
;
;
;
- принимаем согласно [1, стр.268, рис.13.17];
- принимаем согласно [1, стр.14, табл.1.5];
- коэффициент температурного линейного расширения материала фланцев;
- коэффициент температурного линейного расширения материала болтов;
согласно [1, стр.259, табл.13.21];
согласно [1, стр.14, табл.1,6];
;
;
.
Болтовая нагрузка в условиях монтажа при :
; (3.90)
где – параметр, принимаем согласно [1, стр.265, табл.13.28];
- коэффициент жесткости фланцевого соединения;
; (3.91)
где ; (3.92)
;
для плоских приварных фланцев .
;
- принимаем согласно [2, стр.93, табл.1.38];
Болтовая нагрузка в рабочих условиях:
; (3.93)
;
Приведенные изгибающие моменты в диаметральном направлении сечения фланца:
; (3.94)
; (3.95)
; (3.96)
;
;
;
Условия прочности болтов:
; (3.97)
; (3.98)
; ;
; .
Крутящий момент на ключе при затяжке болтов (шпилек) определяется по [1, стр.271, табл.13.19] .
Условие прочности прокладки:
; (3.99)
; .
Условие прочности прокладки выполняется.
Максимальное напряжение в сечении s1 фланца:
; (3.100)
при - принимаем согласно [1, стр.268, табл.13.16]
.
Максимальное напряжение в сечении s0 фланца:
; (3.101)
где - принимаем согласно [1, стр.269, табл.13.18];
.
Напряжение в кольце фланца от действия момента М0:
; (3.102)
.
Напряжения во втулке фланца от внутреннего давления:
; (3.103)
; (3.104)
;
.
Условие прочности фланца:
; (3.105)
при ; (3.106)
;
;
.
Угол поворота фланца:
; (3.107)
для плоских фланцев [2, стр.102];
. (3.108)
Расчет ведется по [1].
Определяем расчетные нагрузки. Нагрузка на одну опору определяется по формуле:
; (3.109)
где , - коэффициенты, зависящие от числа опор;
Р – вес сосуда в рабочих условиях и в условиях гидроиспытания;
М – внешний изгибающий момент;
D – диаметр рубашки;
e – расстояние между точкой приложения усилия и подкладным листом.
Так как внешний изгибающий момент равен нулю, то формула (3.109) принимает вид:
; (3.110)
При числе опор [1, стр.291];
- вес сосуда в рабочих условиях;
- вес сосуда в условиях гидроиспытаний;
для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний ;
Осевое напряжение от внутреннего давления и изгибающего момента:
; (3.111)
где - толщина стенки аппарата в конце срока службы;
; (3.112)
где s – исполнительная толщина стенки аппарата;
с – прибавка для компенсации коррозии;
с1 – дополнительная прибавка;
;
для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний .
Окружное напряжение от внутреннего давления:
; (3.113)
для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний .
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры:
; (3.114)
для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний .
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяется по формуле:
; (3.115)
где - коэффициент, зависящий от параметров и. [1, стр.293, рис.14.8];
для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний
Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры:
; (3.116)
где - коэффициент, зависящий от параметров и. [1, стр.293, рис.14.9];
для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний .
Условие прочности имеет вид:
; (3.117)
где - для рабочих условий;
- для условий гидроиспытаний;
для рабочих условий ;
;
для условий гидроиспытаний ;
Условие прочности выполняется.
Толщина накладного листа определяется по формуле:
;
где - коэффициент, принимаем согласно [1, стр.294, рис.14.10];
для рабочих условий ;
для условий гидроиспытаний ;
Окончательно принимаем .
ВЫВОДЫ
Итогом курсового проектирования является подробный расчет аппарата и его элементов исходя из условий его эксплуатации. В частности, был произведен расчет толщин обечайки, рубашки, днища; расчет фланцевого соединения; расчет укрепления отверстий; расчет опор. Также был произведен подбор материалов с учетом технико-экономических показателей. Большинство толщин элементов аппарата были приняты с запасом исходя из прочностных расчетов, что дает возможность применять аппарат при более жестких условиях, чем заданные.
Итак, на основании расчет можно сделать вывод, что спроектированный аппарат пригоден к эксплуатации при заданных условиях.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ие, 1981. – 382 с., ил.
2. Михалев М.Ф. "Расчет и конструирование машин м аппаратов химических производств";
3. Конспект лекций по КРЕО