Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет обечаек, нагруженных наружным избыточным давлением

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра деталей машин (теории машин и механизмов)

Аппарат вертикальный

С турбинной мешалкой

Пояснительная записка к курсовому проекту по деталям машин

Разработала студентка группы 4281-21 Васильева Е.В.

Проверила Островская Э.Н.

Казань, 2010г.

Задание на проектирование

Таблица 1.Параметры проектируемого аппарата.

№	Характеристика аппарата	Давление в аппарате, МПа	Давление в рубашке, МПа
Внутренний объем, м³	Внутренний диаметр, мм	Тип	Исполнение
			ВЭП	1,0	0,3

№	Параметры среды	Параметры мешалки
Наимено-вание	Темпера- тура	Концен-трация,%	Диаметр, мм	Частота враще-ния, об/мин	Мощ-ность на валу, кВт	Тип
	HNO₃_,водный раствор					8,7	Турбинная

1. Выбор и расчет элементов корпуса

Цилиндрические обечайки

Расчет на прочность и устойчивость проводится по ГОСТ 14249-89.

1.1.1. Расчет обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением

Толщина стенки определяется по формуле

где -давление в аппарате, МПа; S_R-расчетное значение толщины стенки, мм; D-внутренний диаметр обечайки, мм; -допускаемое напряжение, Мпа (зависит от марки стали и рабочей температуры).

Марку стали выбирают в зависимости от свойств перерабатываемой среды. Для стыковых и тавровых двусторонних швов, выполняемых автоматической сваркой, коэффициент прочности сварного шва , для тех же швов, выполняемых вручную, .

Прибавка на коррозию С определяется по формуле С=V∙T, где V-скорость коррозии(обычно принимают 0,1-0,2 мм/год), Т-срок службы аппарата(обычно принимают 10-12 лет). Для материалов, стойких к перерабатываемой среде, при отсутствии данных о проницаемости рекомендуют принимать С=2 мм.

Согласно таблице коррозионной стойкости материалов[1.,стр.45, табл.3.1] для HNO₃(водн.раств.) с концентрацией 10% выбираем марку стали 08Х18Н10Т, которая к данной среде устойчива к коррозии даже при 100°С.Нормативное допускаемое напряжение для данной стали возьмем при 100°С =130 Мпа [1.,стр.46, табл.3.2]. Коэффициент прочности сварного шва примем .

мм

Срок службы 10 лет. Скорость коррозии 0,2 мм/год. Прибавка на коррозию С=V∙T=0,2∙10=2 мм/год.

; . Толщину стенки, вычисленную по этой формуле, округляют в сторону увеличения до ближайшей стандартной толщины листа (4, 6, 8, 10, 12, 14, 18, 20 мм). Примем S=12 мм.

Расчет обечаек, нагруженных наружным избыточным давлением

Расчет обечаек, нагруженных наружным избыточным давлением, заключается в определении допускаемого наружного давления, т.к. толщина стенки обечайки была определена ранее.

Допускаемое наружное давление: , где допускаемое давление, соответствующее условию прочности .

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругих деформаций , где Е-модуль упругости, n_u – коэффициент устойчивости (для рабочих условий n_u=2,4), l _R-расчетная длина обечайки. Для аппаратов типа ВЭЭ: , где l -длина цилиндрической части корпуса; h_ц– высота отбортовки днища, H_D-высота днища.

Е=1,91∙10⁵Мпа[1.,стр.65, табл.9],

l =3335 мм [1.,стр.54, табл.2],

H_D=650 мм [1.,стр.57, табл.5],

h_ц=60 мм[1.,стр.57, табл.5].

Условие надежной эксплуатации не соблюдается. Делаем перерасчет с увеличением на 2 мм.

МПа

Условие надежной эксплуатации не соблюдается. Делаем перерасчет с увеличением на 2 мм.

МПа

Условие надежной эксплуатации не соблюдается. Делаем перерасчет с увеличением на 2 мм.

МПа

Условие надежной эксплуатации (0,3Мпа < 0,31Мпа) соблюдается.

1.2.Днища и крышки приварные

Толщина стенки эллиптического днища, нагруженного внутренним давлением определяется по формулам

. Тогда мм

Толщину необходимо проверить по формуле . В этом случае допускаемое наружное давление из условия прочности , а допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругих деформаций .

Условие надежной эксплуатации не соблюдается. Делаем перерасчет с увеличением на 2 мм.

МПа

Условие надежной эксплуатации не соблюдается. Делаем перерасчет с увеличением на 2 мм.

МПа

Условие надежной эксплуатации (0,3 Мпа < 0,37 Мпа) соблюдается.

1.3.Расчет элементов рубашки

Толщину стенки цилиндрической части рубашки определяют по формуле

. Эллиптическое днище рассчитывают по формуле

. В качестве расчетного давления принимают давление в рубашке. Для корпусов с внутренним диаметром D>1800 мм диаметр рубашки принимают больше диаметра D на 200 мм.

мм

Примем S=6 мм.

Крышки отъемные

Отъемные крышки присоединяются к корпусу аппарата с помощью фланцев. При расчете плоской крышки определяют толщину в средней части крышки s₁ и в месте уплотнения s₂. Толщину плоской крышки в средней части рассчитывают по формуле

где К =0,5. Расчетный диаметр D_R равен среднему диаметру прокладки D_сп

Толщина крышки в месте установка прокладки: s₂=0,8∙s₁. Наружный диаметр крышки D_кр равен диаметру фланца D_ф.

s₂=0,8∙120=96.

1.5 Фланцевые соединения

Выбираем фланцы плоские приварные с гладкой уплотнительной поверхностью, т.к их применяют при Р ≤ 2,5 Мпа.

Размеры фланцев выбирают по внутреннему диаметру аппарата и условному давлению [1.,стр.66, табл.11]:

Таблица 2.Фланцы для аппаратов стальные плоские приварные исполнения1

(с гладкой исполнительной поверхностью ГОСТ 26-426-82).

D, мм	Р_у, Мпа	Размеры, мм	Число отверстий, z
D_ф	D_б	D₁	h	s	d

Примечание: d_б=М27

Рис.1. Фланец с гладкой уплотнительной поверхностью.

Для уплотнения во фланцах применяют прокладки различной конструкции. Плоские неметаллические прокладки применяют для уплотнения гладких поверхностей фланцев. Выберем прокладки из фторопласта, т.к их применяют в диапазоне температур от -200°С до 250°С и независимо от давления. Размеры прокладок выбирают по внутреннему диаметру аппарата и условному давлению [1.,стр.68, табл.12]:

Таблица 3. Прокладки из неметаллических материалов для стандартных фланцевых соединений стальных аппаратов(ОСТ 26-430-79).

D, мм	D_n для прокладок на 1 Мпа, мм	d_n для прокладок на 1 Мпа, мм

Толщина прокладок из резины h=2 мм.

Рис.2.Конструкция неметаллической прокладки.

Фланцы и прокладки, подобранные по стандартам в расчете не нуждаются.

При конструировании аппаратов выполняется проверочный расчет болтов в соответствии с ОСТ 26-373-82 по следующей методике:

1. Определим нагрузку, действующую на фланцевое соединение от внутреннего давления : , где средний диаметр прокладки .

2. Реакция прокладки , где b₀ -эффективная ширина прокладки(b₀ =0,5 b_n -при ширине прокладки b_n =0,5(D_n-d_n) ≤15мм и при b_n >15мм), m=2,5 для прокладок из фторопласта.

b_n =0,5(D_n-d_n)=0,5(2693-2655)=19мм, значит

3. Определим болтовую нагрузку при сборке . Это значение выбирают наибольшим из трех.

а) , где q=10 Мпа – для фторопласта.

б) , где -допускаемое напряжение для материала болта при 20°С, -площадь поперечного сечения болта(мм²), -число болтов, равное числу отверстий Z во фланце. Материал болтов 35 ВСт3.