МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (г. Северодонецк)
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине
"РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
ТИПОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ"
для студентов специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов" (в 2-х частях)
Часть 1. " Расчет и конструирование тонкостенных аппаратов"
Северодонецк 2009
Конспект лекций по дисциплине "Расчет и конструирование типового оборудования" для студентов специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов" (в 2-х частях). Часть 1." Расчет и конструирование тонкостенных аппаратов"/ Сост. И.М. Генкина. – Северодонецк, ТИ, 2009 – 239 с.
Составитель: И.М. Генкина, ст. преподаватель СОДЕРЖАНИЕ
I. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1. Общий объем дисциплины и объем лекций 4
II. Конспект лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Лекция 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Лекция 2. Материалы, применяемые для изготовления
химического оборудования . . . . . . . . . . . . . . 18
Лекция 3. Основы теории тонкостенных оболочек.
Уравнение Лапласа . . . . . . . . . . . . 22
Лекция 4. Основы теории тонкостенных оболочек.
Приложение безмоментной теории расчета тонкостенных
оболочек к расчету корпусов тонкостенных аппаратов . . . . 30
. . . . . .
Лекция 5. Основы теории тонкостенных оболочек. Оценка
прочности тонкостенных сосудов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
. . .
Лекция 6. Элементы моментной теории тонкостенных
оболочек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Лекция 7. Общие требования к сосудам, работающим под
давлением . . . . . .. . .
Лекция 8. Конструкции обечаек и днищ . . .
Лекция 9. Расчет элементов аппаратов, нагруженных
внутренним избыточным давлением
Лекция 10. Расчет элементов аппаратов, нагруженных
наружным давлением
Лекция 11. Аппараты с рубашками . . . . . . .
Лекция 12. Расчет цилиндрических обечаек при
совместном действии нагрузок нескольких видов
Лекция 13. Укрепление отверстий в стенках аппаратов .
Лекция 14. Конструкции и расчет фланцевых соединений
. . . .
Лекция 15. Конструкции и выбор опор и строповых
устройств аппаратов .
Приложения
Дисциплина "Расчет и конструирование типового оборудования" изучается студентами дневной и заочной формы обучения специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов" в 7 и 8 семестрах.
Общий объем дисциплины и объем лекций в соответствии с рабочим учебным планом приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Форма обучения | Курс | Семестр | Общий объем дисциплины, час. | Объем лекций, час. |
| Дневная | 4 | 7 | 162 | 42 |
| 8 | 162 | 28 | ||
| Всего | 324 | 70 | ||
| Заочная | 4 | 7 | 162 | 8 |
| 8 | 162 | 6 | ||
| Всего | 324 | 14 |
Конспект лекций состоит из двух частей: часть 1 – " Расчет и конструирование тонкостенных аппаратов" и часть 2 – "Расчет и конструирование сосудов высокого давления".
II. Конспект лекций
Лекция 1. Тема " Введение "
Рассматриваемые вопросы: Задачи курса, его предмет и содержание. Понятие машины и аппарата. Классификация химического оборудования. Тонкостенные аппараты и аппараты высокого давления. Специфичность работы химического оборудования. Порядок проектирования оборудования. Основные этапы проектирования. Требования к проектируемому оборудованию.
1.1. Задачи курса, его предмет и содержание
Курс РК ТУ (Расчет и конструирование типового оборудования) является одной из профилирующих дисциплин по специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов".
Данная дисциплина относится к циклу профессионально ориентированных дисциплин при подготовке инженеровмехаников химических и смежных производств.
Целью изучения данной дисциплины является ознакомление с основами расчета и конструирования машин и аппаратов химических производств.
Курс РК ТУ включает в себя теоретические основы расчетов химического оборудования, изучение типовых конструкций элементов машин и аппаратов, а также изучение нормативнотехнической документации, регламентирующей конструкции, требования к изготовлению и методы расчета на прочность, жесткость и устойчивость.
Методы расчета и конструирования, изученные в курсе РК ТУ, используются при выполнении курсовой работы по данной дисциплине, курсового проекта по оборудованию химических производств, дипломного проекта и в дальнейшей инженерной практике.
В самом названии дисциплины "Расчет и конструирование
…" отражена связь этих процессов при проектировании нового оборудования. Расчет и конструирование всегда идут параллельно и влияют друг на друга. При проектировании нового оборудования сначала выбирается принципиальная конструкция, определяются основные параметры машины или аппарата и его основные размеры. Однако, в процессе выбора конструкции необходимо проводить предварительные расчеты, позволяющие подобрать типовые конструктивные элементы: опоры, фланцы, контрольно-измерительную и запорную арматуру и т.д. После проверочного расчета на прочность могут измениться некоторые размеры, а иногда и конструкция устройств. В процессе проектирования для выбора оптимального варианта конструкции нередко приходится просчитывать несколько вариантов конструктивных решений. 1.2. Классификация химического оборудования и специфичность его работы
Классификацией называется логическая операция, состоящая в разделении всего изучаемого материала на группы по обнаруженным сходствам и различиям. С помощью классификации изучаемые предметы могут быть организованы в систему, позволяющую установить связи между этими предметами и закономерности, определяемые этими связями.
В основу классификации могут быть положены разные признаки, однако они должны быть существенными, определяющими основные свойства классифицируемых предметов.
В основу классификации химического оборудования положены два признака:
– характер технологического процесса;
– общность конструктивных форм, технологии изготовления, применения материалов.
Для определения характера технологического процесса может быть использовано определение машины и аппарата.
Машиной называют механизм или комплекс механизмов, совершающие определенные целесообразные движения с целью преобразования энергии или совершения работы.
Аппарат можно определить как ограниченное пространство, в котором происходят процессы, сопровождаемые изменением химических свойств, температуры и агрегатного состояния перерабатываемого материала.
В соответствии с этими определениями химическое оборудование разделяют на машины химических производств и химическую аппаратуру.
К машинам химических производств относится технологическое оборудование, в котором определяющим является механическое воздействие рабочих органов машины на объект обработки. К машинам химических производств относят:
– машины для измельчения (дробилки и измельчители);
– машины для разделения сыпучих материалов на фракции (сита, классификаторы);
– машины для получения однородных смесей (смесители, мешалки);
– машины для транспортирования или подачи материала (транспортеры, питатели, дозаторы);
– машины для выделения твердой фазы из жидкостей или газов (фильтры, центрифуги, сепараторы); – машины с вращающимися барабанами.
К химическим аппаратам относят:
– теплообменные аппараты;
– колонные аппараты;
– реакторы;
– котлы;
– выпарные аппараты; – емкостные аппараты.
В пределах каждой из названных групп оборудования существует более подробное деление.
Используя второй признак классификации (общность конструктивных форм, технологии изготовления, применения материалов), химическую аппаратуру разделяют на тонкостенные аппараты и аппараты высокого давления
(толстостенные).
Любой аппарат можно рассматривать как емкость, в которую встроены дополнительные устройства. Корпуса таких аппаратов состоят из типовых элементов: обечаек, днищ, штуцеров, люков, фланцевых соединений, опорных узлов. Конструкции большинства из этих элементов стандартизованы и унифицированы по типоразмерам. Задачей этого курса и является изучение конструкций типовых элементов аппаратов и методов их расчета.