Выпускная работа

1 Введение


Я получилзадание накурсовой проектрассчитатьи спроектироватьвыпарной аппаратс восходящейпленкой.

Выпаривание- процесс концентрированиярастворовнелетучихвеществ путемудаления легколетучих растворителейв виде паров.Сущность выпариваниязаключаетсяв переводерастворителяв парообразноесостояние иотводе получаемогопара от оставшегосясконцентрировавшегосяраствора. Выпариваниеобычно проводитьсяпри кипении,т.е. в условиях,когда давлениепара над растворителемравно давлениюпара в рабочемобъеме аппарата.

Процессвыпариванияотноситьсяк числу широкораспространенных.Последнееобъясняетсятем, что многиевещества, напримередкий натр,получают в видеразбавленныхводных растворов,а на дальнейшуюпереработкуон долженпоставлятьсяв виде концентрата.

Научный анализпроцессовфильтрованиябыл дан впервыев 1915 году профессоромИ.А.Тищенко вмонографии«Современныевыпарные аппаратыи их расчет»;ему же принадлежатработы, посвященныеизучению свойствкипящих жидкихрастворов.

Простоевыпариваниеосуществляетсяна установкахнебольшойпроизводительности,когда экономиятепла не имеетбольшого значения.Кроме того,простое выпариваниена условияхпериодическогодействия оправданов случае выпариваниярастворов,отличающихсявысокой депрессией.Проведениепериодическогопроцесса возможнодвумя методами:

  • содновременнойзагрузкойисходногораствора;

  • спорционнойзагрузкойисходногораствора.

Проведениепроцесса подвакуумом имеетв большинствеслучаев существенныепреимущества- снижениетемпературыкипения раствора,а это позволяетприменить длянагреваниявыпарногоаппарата парнизкого давления,являющийсятепловым отходомдругих производств.

В химическойи смежной с нейотрасляхпромышленностижидкие смеси,концентрированиекоторых осуществляетсявыпариванием,отличаютсябольшим разнообразиемкак физическихпараметров(вязкость, плотность,величина критическоготепловогопотока и др.),так и другиххарактеристик( пенящиеся,кристаллизирующиеся,нетермостойкиерастворы идр.). Свойствасмесей определяютосновные требованияк условиямпроведенияпроцесса(вакуум-выпаривание,прямо- и противоточное,одно- и многокорпусноевыпаривание),а также и конструкциювыпарных аппаратов.

Такое разнообразиетребованийвызывает определённыесложности приправильномвыборе схемывыпарной установки,типа аппарата,числа ступенейв многокорпуснойустановке. Вобщем случаетакой выборявляется задачейоптимальногопоиска и выполняетсятехнико-экономическимсравнениемразличныхвариантов сиспользованиемЭВМ.

Особенностьюмоего аппаратаявляется вводциркуляционнойтрубы в греющуюкамеру снизупо оси аппарата,что заметноснижает гидросопротивлениеи не снижаетскорости потока.Вторым нововведениемявляетсяиспользованиена циркуляционнойтрубе коническогоперехода (сужения),который позволяетполучить навходе в аппаратпоток с болеевысокой скоростью,чем в стандартныхаппаратах.Более высокаяскорость потокапозволяетинтенсифицироватьпроцесс в аппарате.


Схема аппарата

















Экспликация:


  1. Штуцердля выходапара.

  2. Брызгоуловитель.

  3. Брызгоотбойник.

  4. Греющаякамера.

  5. Штуцердля подводагреющего пара.

  6. Штуцердля отводаконденсатагреющего пара.

  7. Штуцердля отвода несконденсировавшихсяпаров.

  8. Циркуляционнаятруба.


2 Выбор материала


Выбираемконструкционныйматериал, стойкийв среде сернокислоймеди в интервалеизмененияконцентрацийдо 30 % .

В этих условияххимическистойкой являетсясталь марки12Х18Н10Т. Коррозионнаяпроницаемостьее менее 0,1 мм/год(П=0,1 мм/год).


3 Определениеосновных размероваппарата ичисла трубок


Основныегеометрическиеразмеры аппаратаопределяемпо ГОСТ 11987-81:

F=800м2 ;

l=6000мм ;

D=2000мм ;

D1=5600мм ;

D2=1250мм ;

H=19000мм ;

M=50000кг ;

d=57ґ3мм;

шаг трубокв греющей камереt=70мм [Д,стр.182].


Общее числотруб можноопределитьиз уравнения

(1)

где F- поверхностьтеплообмена;

dр- расчетныйдиаметр трубы;

l- длина труб.

Подставимзначения вформулу (1) :

При размещениитрубок в трубныхрешетках необходимообеспечитьмаксимальнуюкомпактность,надежное креплениетрубок, удобстворазметки трубныхрешеток и монтажапучка. С точкизрения удовлетворенияэтих требованийнаиболеецелесообразнасхема размещениятрубок по вершинамправильныхтреугольников(шахматныйпучок), квадратов(коридорныйпучок и концентрическимокружностям).

Для шахматногопучка, которыйшироко применяютв промышленностикак самую компактнуюсхему, связьмеду общимколичествомтруб n,числом трубна диагоналиbи на сторонеaнаибольшегошестиугольникавыражаетсяследующимизависимостями:

n=3Чa(a- 1) + 1 (2)

b=2Чa- 1 (3)

Подставиввеличины получим:

500=3Ча(а- 1) +1 Ю500=3a2-3a + 1

Откуда

a=13,4мм.

b=2Ч13,4- 1=25,8мм.


  1. Расчет толщинстенок коническихпереходовработающих

под наружнымдавлением.


4.2.1 Общие положения.


Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :


(12)


(13)

где с - прибавкасостоящая из:

с1- прибавка накоррозию ;

с2- прибавка наминусовойдопуск ;

с3- технологическаяприбавка.

КоэффициентK2=f(K1;K3)определяетсяпо [1],рис.6.3 в зависимостиот значенийкоэффициентовК1 иК3 :


(14)


(15)


Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :


(16)

где допускаемоедавление изусловия прочностиопределяетсяпо формуле:



(17)

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле


(18)

где


(19)


Эффективныйдиаметр обечайкиопределяетсяпо формуле :


(20)


Расчетнаядлина обечайкиопределяетсяпо формуле :


(21)


4.2.2 Расчетконическогопереходасепарационнойчасти аппарата.


Исходныеданные по расчету:


Диаметргреющей камеры,м 1,6
Диаметркорпуса, м 3,8
Рабочеерасчетноедавление, МПа 0,1
Давлениеиспытания,МПа 0,2

Температурастенки, °С

130
Материалаппарата Х17
Срокслужбы аппарата,лет 14
Допустимыенапряжения,МПа 196,15
Модульпродольнойупругости,МПа

2Ч105


ОпределяемкоэффициентыK1и К2по формулам(14) и (15):


По номограммеопределяем: К2 =0,24.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (12):


Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с123 ,

где с1ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с2=±0,8мм = 0,0008 м ;

с3=4,8 мм = 0,0048 м.


Получимтолщину :


Эффективныйдиаметр обечайкиопределяетсяпо формуле(20):


Расчетнаядлина обечайкиопределяетсяпо формуле(21):


Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (17):



а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(18):


где


Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (16):


Посколькурр

4.2.3 Расчетконическогоперехода греющейчасти аппарата.


Исходныеданные по расчету:


Диаметргреющей камеры,м 1,6
Диаметртрубы, м 0,6
Рабочеерасчетноедавление, МПа 0,1
Давлениеиспытания,МПа 0,2

Температурастенки, °С

130
Материалаппарата Х17
Срокслужбы аппарата,лет 14
Допустимыенапряжения,МПа 196,15
Модульпродольнойупругости,МПа

2Ч105


ОпределяемкоэффициентыK1и К2по формулам(14) и (15):


По номограммеопределяем: К2 =0,27.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (12):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с123 ,

где с1ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с2=±0,8мм = 0,0008 м ;

с3=2,8 мм = 0,0006 м.


Получимтолщину :


Эффективныйдиаметр обечайкиопределяетсяпо формуле(20):


Расчетнаядлина обечайкиопределяетсяпо формуле(21):


Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (17):


а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(18):

где

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (16):


Посколькурр

4 Конструктивныерасчеты корпусааппарата.


  1. Расчет толщинстенок обечаекработающихпод наружнымдавлением.

4.1.1 Общие положения.


Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :



(4)


(5)

где с - прибавкасостоящая из:

с1- прибавка накоррозию ;

с2- прибавка наминусовойдопуск ;

с3- технологическаяприбавка.

КоэффициентK2=f(K1;K3)определяетсяпо [1],рис.6.3 в зависимостиот значенийкоэффициентовК1 иК3 :


(6)


(7)


Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :


(8)

где допускаемоедавление изусловия прочностиопределяетсяпо формуле:



(9)


а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле:



(10)


где



(11)


Расчетнаядлина обечайкивыбираетсяв зависимостиот ее конфигурации.

С помощьюрасчетнойномограммы[1],рис. 6.3 можноопределятьsR,[p]и lбез расчетапо правилу,показанномуна [1],рис. 6.4, где приводятсяразличныеварианты.

Полученноезначение толщиныстенки должнобыть проверенопо формуле на[p].


  1. Расчет обечайкисепарационнойчасти аппарата.

Исходныеданные по расчету:


Диаметркорпуса, м 3,8
Длинакорпуса, м 2,5
Рабочеерасчетноедавление, МПа 0,1
Давлениеиспытания,МПа 0,2

Температурастенки, °С

130
Материалаппарата Х17
Срокслужбы аппарата,лет 14
Допустимыенапряжения,МПа 196,15
Модульпродольнойупругости,МПа

2Ч105


ОпределяемкоэффициентыK1и К2по формулам(6) и (7):


По номограммеопределяем: К2 =0,28.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (4):



Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с123 ,

где с1ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с2=±0,8мм = 0,0008 м ;

с3=2,8 мм = 0,0028 м.

Получимтолщину :


Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (9):

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(10):

где

.

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (9):

Посколькурр

  1. Расчет обечайкигреющей частиаппарата.

Исходныеданные по расчету:


Диаметркорпуса, м 1,6
Длинакорпуса, м 0,425
Рабочеерасчетноедавление, МПа 0,1
Давлениеиспытания,МПа 0,2

Температурастенки, °С

130
Материалаппарата Х17
Срокслужбы аппарата,лет 14
Допустимыенапряжения,МПа 196,15
Модульпродольнойупругости,МПа

2Ч105


ОпределяемкоэффициентыK1и К2по формулам(6) и (7):


По номограммеопределяем: К2 =0,2.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (4):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с123 ,

где с1ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с2=±0,8мм = 0,0008 м ;

с3=2,8 мм = 0,0006 м.

Получимтолщину :


Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (9):

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(10):

где

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (9):


Посколькурр

4.5 Расчетфланцевогосоединения.


4.4.1 Конструктивныеразмеры фланца.


Внутреннийдиаметр фланцаD:1600 мм.

Толщинаобечайки S:10 мм.

Толщина втулкипринята S0=11мм, что удовлетворяетусловию :

S0Ч1,3 10

и

S0-S

Толщина S1втулкипо формуле :


(30)

где

.

Тогда толщинавтулки из (30):


Высота втулкипо формуле



(31)


Отсюда


Принимаемhb=0,60м.


Эквивалентнаятолщина втулкифланца :


(32)


Подставими получим:


Диаметрокружностипо формуле :

Dб>D+ 2(S1+dб+U),

(33)

гдеdб=20мм;

U=6мм - нормативныйзазор междугайкой [],т.1.40.


Dб>1600+2(48+20+6)=1748 мм.

ПринимаемDб=1760мм =1,76 м.


Наружныйдиаметр фланца:


DH=Dб+а,

(34)

гдеа=40 мм - для шестигранныхгаек М20 ([],т.1.41).


DH=1760+40=1800 мм,

ПринимаемD=1800мм=1,8 м.


Наружныйдиаметр прокладки:

Dн.п.=Dб-e,

(35)

гдее=30 мм - для плоскихпрокладок приdб=20мм.


Подставимзначения иполучим:

Dн.п.=1760-30=1730 мм.


Среднийдиаметр прокладкиопределяетсяпо формуле:

Dc.п.=Dн.п.-в=1730-20=1710мм.

(36)

гдев = 20 мм - ширина плоской неметаллическойпрокладки длядиаметра аппарата

D=1600мм.


Отсюда

Dc.п.=1730-20=1710 мм.


Количествоболтов по формуле:


(37)

гдеtm=5db=5Ч20=100мм - шаг расположенияболтов прир=0,1 МПа ([],т. 1.43)


Тогда

Принимаемnb­=56,кратное четырем.


Высота (толщина)фланца :


(38)

гдеl=0,22для р=0,1 МПа иприварныхфланцев.



Принимаемhф=50мм.


Расстояниемежду опорнымиповерхностямигаек для фланцевогосоединенияс уплотнительнойповерхностьютипа шип-паз(ориентировочно):


Lб.о.»2(hф+hп)

(39)

гдеhп=2- высота стенкипрокладки.

Отсюда

Lб.о.=2(50+2)=104мм = 0,104 м,


4.5.2 Нагрузкадействующаяна фланец.


Равнодействующаявнутреннегодавления определяетсяпо формуле:



(40)


Тогда равнодействующаявнутреннегодавления имеетзначение:



Реакцияпрокладки поформуле :


(41)

гдекпр=2,5для паронита;

b0- эффективнаяширина прокладки:

Тогда


Усилие возникающееот температурныхдеформаций:


(42)

гдеa- коэффициенты линейного расширения материала фланца (Х17) иматериала болта(35Х).

tp=0,96t=96°С- расчетнаятемпературалегированныхфланцев;

tб=0,95Ч100=95°С- расчетнаятемператураболтов;

Еб=1,9Ч105 МПадля болтов изстали 35Х;

fб=2,35Ч10-4 м2- дл болтов диаметромМ20;

nб=56- количествоболтов;

у - податливостиболтов, фланцеви прокладки,определяемыепо формулам:



(43)



(44)


(45)

где


Тогда подставимзначения иполучим:





Окончательнополучаем поформуле (42):



Коэффициентжесткостифланцевогосоединениянаходим поформуле:



(45)


Отсюда



Болтоваянагрузка вусловиях монтажадо подачи внутреннегодавления :



(47)

гдерпр=20МПа - допустимоедавление паронитовойпрокладки.


Тогда


Болтоваянагрузка врабочих условиях:


Fб2= Fб1+ (1-Кж)FД+ Ft,

Fб2= 0,91(1-1,56)Ч0,23+ 0,33 = 1,1 МПа.

Приведенныйизгибающиймомент :



(48)



4.5.3 Проверкапрочности игерметичностисоединения.


Условиепрочностиболтов имеетвид:


(49)

где[s]б20 = 230 МПа - допустимоенормальноенапряжениеболта при 20°С.



Условиепрочностинеметаллическойпрокладки :


(50)

где[рпр]=130МПа - для параонита;

FбMAX=max{F;F}=1,1МПа.



Максимальныенапряженияв сечении фланца,ограниченныеразмером S1:



(51)

гдеD*=D=1,6м, при D>20ЧS1(1,6>20Ч0,028);

,

Тогда


Максимальныенапряженияв сечении,ограниченномразмером S0:

.

(52)

Тогда


Напряженияво втулке отвнутреннегодавления :

- тангенциальные:


(53)



- меридианальные:


(54)



Условиепрочности дляфланца, ограниченногоразмером S1=28мм выполняется,если:


(55)

где [s]= 195 МПа.


Подставими получим:


Условиепрочности дляфланца, ограниченногоразмером S0=11мм выполняется:



(56)


Подставими получим:


Условиягерметичности,определяемоепо формулеуглом поворотафланца ,такжевыполняется,если :


(57)


где [q]= 0,009 рад - допускаемыйугол поворотаприварноговстык фланцапри D=1600мм :



Вывод- фланцевоесоединениеподобрано ипросчитаноправильно.


4.8 Расчетопор-лап длякорпуса греющейкамеры.


Принимаемчто момоентдей ствующийна аппаратравен нулю(М=0), а осевая силасостоит из весаметалла аппаратаи жидкости,заполняющейего (принимаемкритическийслучай - аппаратзаполнен полностью):


Р=Gкорпуса+ Gжидкости=30000 +31224,24=61224 кг=0,8 МН.


Эскиз опоры:


Определимнагрузку наодну опору :



(67)


, где второеслагаемое мыне учитываем;

z=3 -числоопор;

l1=1- коэффициентзависящий отчисла опор.


Подставимзначения :



(68)


Проверкапрочностистенки вертикальногоцилиндрическогоаппарата подопорой-лапойбез накладноголиста.


Осевое напряжениеот внутреннегодавления Р иизгибающегомомента определяетсяпо формуле :


(69)


Окружноенапряжениеот внутреннегодавления :



(70)


Максимальноемембранноенапряжениеот основныхнагрузок определяетсяпо формуле


(71)


Максимальноемембранноенапряжениеот основныхнагрузок иреакции опорыопределяетсяпо формуле


(72)

где к1 принимаетсяпо [],рис. 14.6 в зависимостиот параметра



(73)


.

Максимальноенапряжениеизгиба от реакцииопоры определяетсяпо формуле :


(74)


где к2- принимаетсяпо [],рис. 14.6 в зависимостиот тех же параметров.


Условие прочностиимннт вид :


(75)


где А=1,2 - дляусловий гидроиспытанийи монтажа.


Проверяем


Условиепрочностивыполнено,значит подкладнойлист не требуется.

Опора выбранаправильно.


4.6 Расчетукрепленияотверстий.


    Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :


( 58)

где DR-диаметрукрепляемогоэлемента ;

s- толщина укрепляемогоэлемента ;

c- прибавкана коррозию.

.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:


( 59)

При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :


(60)

где sH- толщинанакладки;

s- толщина стенки;

с - прибавкана коррозию.

Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:


(61)

(62)

Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :



(63)


Расчетыукрепленияотверстий.


Сепарационнаячасть.


Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :




.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:



При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :




Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:





Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :



Укреплениеотверстийудовлетворяетусловию укрепления.


Коническийпереход.


Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :




.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:



При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :




Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:





Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :



Укреплениеотверстийудовлетворяетусловию укрепления.


Греющаякамера.


Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :




.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:



При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :




Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:





Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :



Укреплениеотверстийудовлетворяетусловию укрепления.


    Эллиптическоеднище.


Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :




.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:



Посколькудиаметр отверстияменьше диаметратребующегоотверстия, тоукреплениеотверстий нетребуется.


2.5 Обечайка.


Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :




.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:



Посколькудиаметр отверстияменьше диаметратребующегоотверстия, тоукреплениеотверстий нетребуется.


    4.7 Расчеттрубной решетки(трубной доски).


Определяем номинальнуюрасчетнуювысоту решеткиснаружи :



(64)


где р=рm=0,1МПа;

sид=140Мн/м2.



Коэффициентослаблениярешетки отверстиямиопределяемпо формуле :



(65)


Номинальнуюрасчетнуювысоту решеткипосерединеопределяемпо формуле :



(66)


Округляемполученныевеличины (сучетом прибавкина коррозию):


h1’=0,016мм;

h’=0,040мм.


Содержание:


  1. Введение............................................................................................................стр.4

  2. Выборматериала..............................................................................................стр.6

  3. Конструктивныйрасчет греющейкамеры.....................................................стр.6

  4. Конструктивныерасчеты корпусааппарата

    4.1Расчет обечаекработающихпод наружнымдавлением.........................стр.7

  5. Общиесведения...............................................................................стр.7

  6. Расчетобечайкисепаратора..........................................................стр. 8

  7. Расчетобечайкираспределителя...................................................стр.9

  8. Расчетконическихпереходов..................................................................стр. 12

  9. Расчетэллиптическогоднища..................................................................стр.18

  10. Расчетфланцевогосоединения................................................................стр. 22

  11. Расчетукрепленияотверстий....................................................................стр.31

  12. Расчеттрубнойрешетки.............................................................................стр.35

  13. Расчетопораппарата..................................................................................стр.36

  14. Литература..........................................................................................................стр.38


Литература:


  1. ЛащинскийА.А. «Конструированиесварных химическихаппаратов.Справочник.»Л.: «Машиностроение»,1981.

  2. ЛащинскийА.А., ТолчинскийА.Р.,Л.: «Машиностроение»,1970 г.

  3. МихалевМ.Ф. «Расчет иконструированиемашин и аппаратовхимическихпроизводств.Примеры и задачи.»Л.: «Машиностроение»,1984.

  4. ЧернобыльскийИ.И. «Машины иаппараты химическихпроизводств»М.: «Машиностроение»,1974.

  5. ГОСТ12815-80 «Фланцы арматуры,соединительныхчастей и трубопроводов».

  6. ГОСТ14249-89 «Сосуды иаппараты. Нормыи методы расчетана прочность».

  7. ГОСТ6533-78 «Днища эллиптическиеотбортованныестальные длясосудов, аппаратови котлов».


Сумский ГосударственныйУниверситет

Инженерныйфакультет

Кафедра химическойтехники ипромышленнойэкологии


Пояснительнаязаписка

к курсовомупроекту на тему:


«Рассчитатьи спроектироватьвыпарной аппаратс восходящейпленкой».


Студент

Группа ХМ-53
Преподаватель СтороженкоВ.Я.

1998 г.


  1. Расчет толщиныстенки эллиптическогоднища, работающего

под наружнымдавлением.


4.3.1 Общие положения.


Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :



(22)


(23)


где с - прибавкасостоящая из:

с1- прибавка накоррозию ;

с2- прибавка наминусовойдопуск ;

с3- технологическаяприбавка.


Коэффициентприведениярадиуса кривизныKЭпринимаетсяравным 0,9 дляэллиптическихднищ и 1,0 дляполусферическихднищ.


Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :



(24)

где допускаемоедавление изусловия прочностиопределяетсяпо формуле:



(25)


а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле:



(26)


где КЭопределяетсяпо [1],рис. 7.11.


4.3.2 Расчеткрышки сепарационнойчасти аппарата.


Исходныеданные по расчету:


Диаметркорпуса (днища),м 3,8
Рабочеерасчетноедавление, МПа 0,1
Давлениеиспытания,МПа 0,2

Температурастенки, °С

130
Материалаппарата Х17
Срокслужбы аппарата,лет 14
Допустимыенапряжения,МПа 196,15
Модульпродольнойупругости,МПа

2Ч105


Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (22):


Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с123 ,

где с1ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с2=±0,8мм = 0,0008 м ;

с3=11,8 мм = 0,0028 м.


Получимтолщину :



Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (25):



а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(26):



Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (24):



Посколькурр

4.4 Расчеттолщины стенкицилиндрическойобечайки, работающйпод внутреннимдавлением.


4.4.1 Общие положения.


Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :



(27)


(28)

где с - прибавкасостоящая из:

с1- прибавка накоррозию ;

с2- прибавка наминусовойдопуск ;

с3- технологическаяприбавка.


Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :



(29)


Производитьрасчет на прочностьдля условийиспытания нетребуется, еслирасчетноедавление вусловиях испытаниябудет меньше,чем расчетноедавление врабочиз условиях,умноженноена 1,35[s20]/[s].


4.4.2 Расчетобечайки греющейчасти аппарата.


Исходныеданные по расчету:


Диаметркорпуса, м 1,6
Длинакорпуса, м 6
Рабочеерасчетноедавление, МПа 1

Температурастенки, °С

130
Материалаппарата Х17
Срокслужбы аппарата,лет 14
Допустимыенапряжения,МПа 196,15
Модульпродольнойупругости,МПа

2Ч105


Определяем,давление накоторое необходиморассчитатьаппарат :


рRЧrgh=

=1 Ч106+ 1000 Ч9,81 Ч6=1,06 Ч106 Па = 1,06 МПа.


Определяемрасчетнуютолщину стенки(27):



Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с123 ,

где с1ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с2=±0,8мм = 0,0008 м ;

с3=3 мм = 0,003 м.

Получим полнуютолщину стенкигреющей камеры:


Определиммаксимальнодопустимоедавление (29):

Посколькурр


џ Ї®«гзЁ« § ¤ ­ЁҐ ­  Єгаб®ў®© Їа®ҐЄв а ббзЁв вм Ё бЇа®ҐЄвЁа®ў вм ўлЇ а­®©
 ЇЇ а в б ў®б室п饩 Ї«Ґ­Є®©.
‚лЇ аЁў ­ЁҐ - Їа®жҐбб Є®­жҐ­ваЁа®ў ­Ёп а бвў®а®ў ­Ґ«ҐвгзЁе ўҐйҐбвў Їг⥬
г¤ «Ґ­Ёп «ҐЈЄ® «ҐвгзЁе а бвў®аЁвҐ«Ґ© ў ўЁ¤Ґ Ї а®ў. ‘гй­®бвм ўлЇ аЁў ­Ёп
§ Є«оз Ґвбп ў ЇҐаҐў®¤Ґ а бвў®аЁвҐ«п ў Ї а®®Ўа §­®Ґ б®бв®п­ЁҐ Ё ®вў®¤Ґ
Ї®«гз Ґ¬®Ј® Ї а  ®в ®б⠢襣®бп бЄ®­жҐ­ваЁа®ў ўиҐЈ®бп а бвў®а . ‚лЇ аЁў ­ЁҐ
®Ўлз­® Їа®ў®¤Ёвмбп ЇаЁ ЄЁЇҐ­ЁЁ, в.Ґ. ў гб«®ўЁпе, Є®Ј¤  ¤ ў«Ґ­ЁҐ Ї а  ­ ¤
а бвў®аЁвҐ«Ґ¬ а ў­® ¤ ў«Ґ­Ёо Ї а  ў а Ў®зҐ¬ ®ЎкҐ¬Ґ  ЇЇ а в .
Џа®жҐбб ўлЇ аЁў ­Ёп ®в­®бЁвмбп Є зЁб«г иЁа®Є® а бЇа®бва ­Ґ­­ле. Џ®б«Ґ¤­ҐҐ
®Ўкпб­пҐвбп ⥬, зв® ¬­®ЈЁҐ ўҐйҐбвў , ­ ЇаЁ¬Ґа Ґ¤ЄЁ© ­ ва, Ї®«гз ов ў ўЁ¤Ґ
а §Ў ў«Ґ­­ле ў®¤­ле а бвў®а®ў,   ­  ¤ «м­Ґ©иго ЇҐаҐа Ў®вЄг ®­ ¤®«¦Ґ­
Ї®бв ў«пвмбп ў ўЁ¤Ґ Є®­жҐ­ва в .
Ќ гз­л©  ­ «Ё§ Їа®жҐбб®ў дЁ«мва®ў ­Ёп Ўл« ¤ ­ ўЇҐаўлҐ ў 1915 Ј®¤г Їа®дҐбб®а®¬
€.Ђ.’ЁйҐ­Є® ў ¬®­®Ја дЁЁ ; Ґ¬г ¦Ґ
ЇаЁ­ ¤«Ґ¦ в а Ў®вл, Ї®бўп饭­лҐ Ё§г祭Ёо бў®©бвў ЄЁЇпйЁе ¦Ё¤ЄЁе а бвў®а®ў.
Џа®б⮥ ўлЇ аЁў ­ЁҐ ®бгйҐбвў«пҐвбп ­  гбв ­®ўЄ е ­ҐЎ®«ми®© Їа®Ё§ў®¤ЁвҐ«м­®бвЁ,
Є®Ј¤  нЄ®­®¬Ёп ⥯«  ­Ґ Ё¬ҐҐв Ў®«ми®Ј® §­ зҐ­Ёп. Ља®¬Ґ в®Ј®, Їа®б⮥
ўлЇ аЁў ­ЁҐ ­  гб«®ўЁпе ЇҐаЁ®¤ЁзҐбЄ®Ј® ¤Ґ©бвўЁп ®Їа ў¤ ­® ў б«гз Ґ ўлЇ аЁў ­Ёп
а бвў®а®ў, ®в«Ёз ойЁебп ўлб®Є®© ¤ҐЇаҐббЁҐ©. Џа®ўҐ¤Ґ­ЁҐ ЇҐаЁ®¤ЁзҐбЄ®Ј®
Їа®жҐбб  ў®§¬®¦­® ¤ўг¬п ¬Ґв®¤ ¬Ё :
1 б ®¤­®ўаҐ¬Ґ­­®© § Јаг§Є®© Ёб室­®Ј® а бвў®а ;
2 б Ї®ажЁ®­­®© § Јаг§Є®© Ёб室­®Ј® а бвў®а .
Џа®ўҐ¤Ґ­ЁҐ Їа®жҐбб  Ї®¤ ў Єг㬮¬ Ё¬ҐҐв ў Ў®«миЁ­б⢥ б«гз Ґў бгйҐб⢥­­лҐ
ЇаҐЁ¬гйҐбвў  - б­Ё¦Ґ­ЁҐ ⥬ЇҐа вгал ЄЁЇҐ­Ёп а бвў®а ,   нв® Ї®§ў®«пҐв ЇаЁ¬Ґ­Ёвм
¤«п ­ ЈаҐў ­Ёп ўлЇ а­®Ј®  ЇЇ а в  Ї а ­Ё§Є®Ј® ¤ ў«Ґ­Ёп, пў«пойЁ©бп ⥯«®ўл¬
®в室®¬ ¤агЈЁе Їа®Ё§ў®¤бвў.
‚ еЁ¬ЁзҐбЄ®© Ё ᬥ¦­®© б ­Ґ© ®ва б«пе Їа®¬ли«Ґ­­®бвЁ ¦Ё¤ЄЁҐ ᬥбЁ,
Є®­жҐ­ваЁа®ў ­ЁҐ Є®в®але ®бгйҐбвў«пҐвбп ўлЇ аЁў ­ЁҐ¬, ®в«Ёз овбп Ў®«миЁ¬
а §­®®Ўа §ЁҐ¬ Є Є дЁ§ЁзҐбЄЁе Ї а ¬Ґва®ў (ўп§Є®бвм, Ї«®в­®бвм, ўҐ«ЁзЁ­ 
ЄаЁвЁзҐбЄ®Ј® tҐЇ«®ў®Ј® Ї®в®Є  Ё ¤а.), в Є Ё ¤агЈЁе е а ЄвҐаЁбвЁЄ ( ЇҐ­пйЁҐбп,
ЄаЁбв ««Ё§ЁагойЁҐбп, ­ҐвҐа¬®бв®©ЄЁҐ а бвў®ал Ё ¤а.). ‘ў®©бвў  ᬥᥩ
®ЇаҐ¤Ґ«пов ®б­®ў­лҐ вॡ®ў ­Ёп Є гб«®ўЁп¬ Їа®ўҐ¤Ґ­Ёп Їа®жҐбб  (ў Єгг¬-
ўлЇ аЁў ­ЁҐ, Їаאַ- Ё Їа®вЁў®в®з­®Ґ, ®¤­®- Ё ¬­®Ј®Є®аЇгб­®Ґ ўлЇ аЁў ­ЁҐ),
  в Є¦Ґ Ё Є®­бвагЄжЁо ўлЇ а­ле  ЇЇ а в®ў.’ Є®Ґ а §­®®Ўа §ЁҐ вॡ®ў ­Ё©
ўл§лў Ґв ®ЇаҐ¤Ґ«с­­лҐ б«®¦­®бвЁ ЇаЁ Їа ўЁ«м­®¬ ўлЎ®аҐ беҐ¬л ўлЇ а­®© гбв ­®ўЄЁ,
вЁЇ   ЇЇ а в , зЁб«  бвгЇҐ­Ґ© ў ¬­®Ј®Є®аЇгб­®© гбв ­®ўЄҐ. ‚ ®ЎйҐ¬ б«гз Ґ в Є®©
ўлЎ®а пў«пҐвбп § ¤ зҐ© ®ЇвЁ¬ «м­®Ј® Ї®ЁбЄ  Ё ўлЇ®«­пҐвбп вҐе­ЁЄ®-нЄ®­®¬ЁзҐбЄЁ¬
ба ў­Ґ­ЁҐ¬ а §«Ёз­ле ў аЁ ­в®ў б ЁбЇ®«м§®ў ­ЁҐ¬ ќ‚Њ.
Ћб®ЎҐ­­®бвмо ¬®ҐЈ®  ЇЇ а в  пў«пҐвбп ўў®¤ жЁаЄг«пжЁ®­­®© вагЎл ў ЈаҐойго
Є ¬Ґаг б­Ё§г Ї® ®бЁ  ЇЇ а в , зв® § ¬Ґв­® б­Ё¦ Ґв ЈЁ¤а®б®Їа®вЁў«Ґ­ЁҐ Ё ­Ґ
б­Ё¦ Ґв бЄ®а®бвЁ Ї®в®Є . ‚в®ал¬ ­®ў®ўўҐ¤Ґ­ЁҐ¬ пў«пҐвбп ЁбЇ®«м§®ў ­ЁҐ ­ 
жЁаЄг«пжЁ®­­®© вагЎҐ Є®­ЁзҐбЄ®Ј® ЇҐаҐе®¤  (б㦥­Ёп), Є®в®ал© Ї®§ў®«пҐв
Ї®«гзЁвм ­  ўе®¤Ґ ў  ЇЇ а в Ї®в®Є б Ў®«ҐҐ ўлб®Є®© бЄ®а®бвмо, 祬 ў
бв ­¤ ав­ле  ЇЇ а в е. Ѓ®«ҐҐ ўлб®Є п бЄ®а®бвм Ї®в®Є  Ї®§ў®«пҐв
Ё­вҐ­бЁдЁжЁа®ў вм Їа®жҐбб ў  ЇЇ а вҐ.