МУ для курсовой работы расчет аппаратов работающих под давлением


Департамент образования Ярославской области
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования Ярославской области
Ярославский промышленно-экономический колледж
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 151031 МОНТАЖ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
(ПО ОТРАСЛЯМ) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
КУРСОВОЙ РАБОТЫ
по МДК 02.01.05 Расчет аппаратов, работающих под давлением
для студентов специальности 151031 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)
2014
Введение
МДК 02.01.05 «Расчет аппаратов, работающих под давлением» является переходной от общетехнических дисциплин к специальным. Успешное изучение курса предлагает наличие у студента определенных знаний и практических навыков по математике, сопротивлению материалов, материаловедению, процессам и аппаратам, технологическому оборудованию.
Учитывая обширную номенклатуру машиностроительного оборудования и относительно небольшой объем планируемых часов, в данной дисциплине рассматриваются методы расчета основных элементов и их соединений, выполненных из типичных для машиностроения материалов и находящихся под воздействием наиболее распространенных видов нагрузок. В этом случае проектируемый аппарат рассматривается как система, представляющая определенное сочетание соединенных между собой конструктивных элементов. Такой подход дает возможность за ограниченный промежуток времени изложить основы расчета.
Основной задачей изучения МДК 02.01.05 является формирование у студента знаний, умений и навыков, соответствующих ФГОС. Этому в немалой степени способствует курсовая работа по «Расчет аппаратов, работающих под давлением», самостоятельный и творческий подход к выполнению является одним из важнейших этапов подготовки техника- механика, а также залогом успешного выполнения студентом курсового проекта по специальности и выпускной квалификационной работы.
Задачи курсовой работы
Выполнение курсовой работы по МДК 02.01.05 «Расчет аппаратов, работающих под давлением» способствует обобщению и углублению полученных студентами теоретических и практических знаний путем их использования при решении конкретных задач расчета основных элементов машин и аппаратов.
Курсовая работа - это самостоятельная творческая работа, которая на примере проектирования конкретного технологического аппарата позволяет:
Закрепить знания, полученные студентом в ходе теоретического изучения курса «Расчет аппаратов, работающих под давлением»;
Развить у студента чувство ответственности за выполняемую техническую задачу;
Привить навыки самостоятельного решения поставленных вопросов, грамотного использования научно-технической литературы;
Приобрести практический опыт оформления документации;
Каждому студенту выдается индивидуальное задание, в котором указываются исходные данные на проектирование реального аппарата. При конструировании необходимо учитывать, что аппарат должен состоять преимущественно из стандартных и унифицированных элементов, отработанных в изготовлении, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации. Отдельные детали, узлы и аппарат в целом должны быть технологичными и иметь минимальную металлоемкость при условии обеспечить их прочности, жесткости и устойчивости.
При разработке аппарата следует отдавать предпочтения неразъемным, как правило, сварным, соединениям, поскольку они наиболее просты и надежны по сравнению с разъемными (резьбовыми, фланцевыми и др.).
Крышки, люки и другие узлы с разъемными соединениями должны предусматриваться только в обоснованных случаях, таких как необходимость осмотра и ремонта внутренних устройств, загрузки и выгрузки перерабатываемого материала.
Расчет элементов аппарата на механическую надежность следует производить на самые неблагоприятные условия, возможные при монтаже, эксплуатации и испытании аппарата.
Организация работы и содержание
Курсовая работа выполняется студентами очной и заочной формы обучения. Задание выдается преподавателем не позднее, чем через две недели с начала изучения курса «Расчет аппаратов, работающих под давлением». В ходе работы над работой студенты получают индивидуальные консультации от руководителя.
Защита работы происходит в установленные сроки, после того, как руководитель подпишет расчетно-пояснительную записку. Работа оценивается по четырехбалльной системе:
Отлично;
Хорошо;
Удовлетворительно;
Неудовлетворительно;
Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие элементы, располагаемые в приведенном ниже порядке:
Титульный лист;
Задание на проектирование;
Содержание;
Введение;
Основная часть;
Заключение;
Список использованных источников;
Титульный лист выполняется машинным способом. Пример оформления титульного листа приведен в приложении А.
Задание содержит исходные данные, необходимые для проектирования. Задание оформляется на стандартом бланке, на котором студент ставит свою подпись. Пример оформления листа задания приведен в приложении Б.
Содержание. Разделы: Введение, Заключение, Список использованных источников в содержании не нумеруется. Приложения нумеруются арабскими буквами (А, Б, В и т.д). Титульный лист, Задание, Содержание в текст содержание не включаются. Объем содержания 1-2 страницы.
Введение должно содержать оценку значимости рассматриваемых в проекте вопросов; анализ современного состояния решаемой проблемы и формулирование задач в области дальнейшей ее реализации; краткое изложение ожидаемых результатов. В этом разделе могут приводиться сведения о достижениях науки, техники и производства. Объем введения 1-2 страниц.
Основная часть содержит следующие расчеты:
- определение основных размеров корпуса аппарата;
- проектирование крышки и днища аппарата;
- подбор рубашки;
- расчет укрепления отверстия;
- выбор и поверочный расчет опор вертикальных аппаратов;
Работа аппарата. В этом разделе описывается работа аппарата, область его применения. Так же описываются опоры и способ установки аппарата, внутреннее устройство (мешалка), описывается ее конструкция и область применения.
Вывод содержит лаконичное изложение основных разделов проекта и выводы, в которых подчеркиваются достоинства разработанной конструкции и конкретизируется область применения спроектированного аппарата. Объем 1-2 страницы.
Список использованных источников включает в себя литературу, на которую имеются ссылки в тексте расчетно-пояснительной записки.
Рекомендуемые источники:
Фарамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация [Текст]: учеб. пособие для техникумов/ С.А. Фарамазов. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Химия, 1984. – 328с.
Генкин А.Э. Оборудование химических заводов [Текст]: учеб. пособие для техникумов/ А.Э. Генкин. – М.: Высш. школа, 1986. – 280с.
Фарамазов С.А. Ремонт и монтаж оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов [Текст]: учебник для техникумов/ С.А. Фарамазов. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Химия, 1988. – 304с.
Горловский И.А. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности [Текст]: учеб. пособие для вузов / И.А. Горловский, Н.А. Козулин. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – Л.: Химия, 1980.
Сугак А.В. Оборудование нефтеперерабатывающего производства [Текст]: учеб. пособие для СПО / А.В. Сугак, В.К. Леонтьев, Ю.А. Веткин. – М.: Академия, 2012.
Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры [Текст]: справочник / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский; под ред. Н.Н. Логинова. – Изд. 4-е, стереотип. – М.: Альянс, 2011.
Содержание основной части расчетно-пояснительной записки
Описание конструкции аппарата
Приводится эскиз аппарата в соответствии с конкретным заданием на курсовой проект. Указываются назначение и особенности конструкции узлов, назначение и расположение штуцеров.
Определение основных размеров корпуса аппарата
Выбор расчетных параметров
Произвести выбор и расчет параметров в следующей последовательности.
Расчетное давление
Р=Ра+ p.g.H.10-6Ра- рабочие давления в аппарате, Мпа
p – плотность среды, Кг/м3g – ускорение свободного падения, М/сек2Н – высота столба жидкости в аппарате, М.
Наружное давление, действующее на обечайку и нижнее днище аппарата Р=Рруб.
Расчетная температура.
2.1. Расчетная температура стенки обечайки и днищу аппарата.
а) t=tр.ап. –при температуре среды аппарата <250°C
б) t=tр.ап. +50 °C, если температура среды в аппарате выше 250 °C, сосуд обогревается открытым пламенем или электрообогревателем.
в) t=20°C, если аппарат работает при минусовых температурах.
г) t=tпз +20 °C, если аппарат внутри тепло защищен изоляцией.
Допустимые напряжения материала.
σ=σ*ηгде σ* - нормативные допускаемые напряжения материала аппарата при расчетной температуре, Мпа.
η=1 – поправочный коэффициент для стальных сварных аппаратов
3.1. Допустимое напряжение для материала аппарата: σ*=
σ=σ*η Допустимое напряжение для материала рубашки: σ*=
σ=σ*ηРасчетная температура стенки
оСНормативно допускаемые напряжения, МПа, для конструкционного материала (стали).
Ст3 20,30К 09Г2С
16ГС
17ГС 15X5M 12X18H10T
10X17H13M2T
10X17H13M3T 08X18H10T
08X17H13M2T
08X17H15M3T 0X22H5T
08X21H5M2T
20 140 147 183 146 160 140 240
100 134 142 160 141 152 130 207
150 131 139 154 138 146 115 200
200 126 132 148 134 140 110 193
250 120 119 145 127 136 100 173
300 108 106 134 120 130 91 167
350 98 92 123 114 126 89 -
375 93 86 105 105 121 85 -
400 85 86 104 103 120 85 -
410 81 80 104 103 120 85 -
420 75 75 92 101 120 85 -
430 71* 67 86 99 119 84 -
440 - 61 78 96 118 84 -
450 - 55 71 94 117 84 -
460 - 49 64 91 116 83 -
470 - 46** 56 89 115 83 -
480 - - 53 86 115 82 -
490 - - - 83 114 82 -
500 - - - 79 113 81 -
520 - - - 66 112 79 -
540 - - - 54 111 78 -
560 - - - 40 101 73 -
580 - - - 30 90 65 -
600 - - - 25 74 57 -
620 - - - - 62 - -
640 - - - - 52 - -
660 - - - - 45 - -
680 - - - - 38 - -
700 - - - - 30 - -
4. Модуль продольной упругости материала.
4.1. Модуль продольной упругости для материала корпуса аппарата.
Е=
4.2. Для материала корпуса рубашки
Е=

1 – углеродные и низколегированные стали
2 – теплоустойчивые и коррозионно-стойкие хромистые стали
3 – жаропрочные, жаростойкие и коррозионно-стойкие аустенитные стали
5. Коэффициент прочности сварных швов(φ) выбирается от:
1. вид сварки
2. тип сварных швов
3. длина контролируемых швов, %
φ=
Вил тарного шва Значение коэффициентов прочности сварных швов
Длина контролируемых швов от обшей длины составляет 100% Длина контролируемых швов от обшей длины составляет от 10 до 50 %
Стыковой или тавровый с двусторонним сплошным проваром, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой 1,0 0,9
Стыковой с подваркой корня шва или тавровый с двусторонним сплошным проваром, выполняемый вручную 1,0 0,9
Стыковой, доступный сварке только с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую подкладку со стороны корня шва, прилегающую по всей длине шва к основному металлу 0,9 0,8
Втавр, с конструктивным зазором свариваемых
деталей 0,8 0.65
Стыковой, выполняемый автоматической и полуавтоматической сваркой с одной стороны с флюсовой или керамической подкладкой 0,9 0,8
Стыковой, выполняемый вручную с одной стороны 0,9 0,65
6 Прибавки к расчетной толщине конструктивных элементов
С=С1+С2+С3где
С1- прибавка на коррозию; мм; М
С1=V*τ
где V – скорость коррозии, мм/год (см. таблицу исходных данных)
τ – срок службы аппарата, согласно ГОСТу τ=10лет.
С2- прибавка на минусовой допуск листового проката; мм; М
С3-технологическая прибавка, мм; М
С3=0 для цилиндрических, конических сферических обечаек и стандартных днищ.
6.1 Прибавка толщине стенки корпуса аппарата:
С=С1+С2+С36.2 Прибавка толщине стенки корпуса рубашки:
С=С1+С2+С37. Давление испытания
Рu=1,25Pσ20σtгде Р – расчетное давление, МПа.
σ20, σt – допустимые напряжения материала соответственно при t=20°C
и при расчетной температуре, МПа.
7.1 Для корпуса аппарата Ри=7.2 Для корпуса рубашки Ри=3.2.2. Расчет цилиндрических обечаек,
нагруженных внутренним избыточным давлением.
Расчетная схема.
22663154127500
Расчетная толщина стенки:
SR=maxP*D2φσ-PPи*D2φσи-Pигде Р; РИ- соответственно расчетное давление и давление испытания, действующее на обечайку, МПа.
D- Внутренний диаметр обечайки; мм, М.
φ- коэффициент прочности сварных швов.
[σ]; [σ]и соответственно, допустимые напряжения материала при расчетной температуре и в условиях испытания, МПа
σи=σт1,1где от = 240 Мпа - предел текучести материала, МПа.
Исполнительная толщина стенки обечайки.
S=SR+C
где
С - прибавки к толщине стенки; мм; М.
Окончательная толщина стенки округляется в соответствии с сортаментом на листовой прокат Применению исполнительную толщину стенки по сортаменту S=
Допускаемое давление:
P=2φσS-CD+S-C - из расчетных условий
Ри=2φσиS-CD+S-C - из условии испытании
Вывод: Если [P] ≥P и [Р]и ≥ Ри , то условия прочности выполнено.
Условие применение формул
S-CD≤0.1Вывод: Условие выполняется.
Расчет цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением.
расчетная схема.
11582401206500
Расчетная толщина стенки:
SR=maxK2*D*10-21.1P*D2σD- Внутренний диаметр обечайки; мм, М.
Р -Наружное давления, действующее на обечайку аппарата, МПа
К2- коэффициент определяется по номограмме в зависимости от коэффициентов К1 и К3
K1=ny*P2.4*10-6E K3=LDгде ny =2,4 - коэффициент заноса устойчивости для цилиндрических обечаек.
Р — наружное давление, действующие на обечайку, МПа
Е - модуль продольной упругости материала обечайки при расчетной
температуре, МПа.
L - расчетная длина цилиндрической обечайки, нагруженная нагруженным
давлением
L=LP + 1/3 Н
где LP длина рубашки, мм; М (см. исходные данные)

Н - высота эллиптической части днища примыкающего к обечайке аппарата, мм; М.
В - внутренний диаметр обечайки аппарата, мм; М.
Исполнительная толщина стенки обечайки.
S=SR + С
Окончательная величина S применяется по сортименту.
Допускаемое наружное давление:
P=Pn1+PnPE2[P]n = 2σS-CD+S-C МПа.
PE=18*10-6EnyB1*DL100S-CD2*100S-CD, МПа.
где B1 – коэффициент, выбирается по минимальному значению из формул B1=min
1,0;8,15DLD100S-CВывод: Если [Р] >Р, то условие прочности и устойчивости выполнено.
Условие применение формул
S-CD≤0,1Условие выполняются.
Проектирование крышки и днища аппаратов
Крышки и днища относятся к корпусным элементам, ограничивающим с торцов основную часть аппарата (как правило, цилиндрический корпус). В этих элементах обычно располагаются все технологические отверстия, необходимые для обеспечения непрерывной работы и технического обслуживания аппаратов (подвод и вывод перерабатываемой среды, лики-лазы, контрольно-измерительные приборы и пр.) В аппаратах с мешалкой на верхнем днище монтируется привод перемешивающего устройства и уплотнение. Днища соединяются с цилиндрической обечайкой сваркой, а крышки – при помощи фланцевого соединения.
lefttopЭллиптическая крышка состоит из стандартного эллиптического днища, стандартного фланца, штуцеров и бобышек для размещения элементов привода уплотнения вала мешалки.
Коническое днище:
Снизу аппарат ограничен стандартным коническим отбортованным днищем с внутренним базовым диаметром по ГОСТ 12619-89), имеющим сливной штуцер. В аппаратах, работающих под давлением р≥0,07 Мпа, как правило, допускается применение отбортованных конических днищ с углом при вершине конуса 2α=90º и 60º.
а- с отбортованной вставкой;
б- с отбортовкой;
в- без отбортовки по меньшему диаметру;
Расчет эллиптических днищ, нагруженных внутренним и наружным давлением.
Расчет эллиптического днища, нагруженного внутренним давлением.
5715021844000Расчетная схема:
Расчетная толщина стенки:
S1R=maxP*R2φσ-0,5PPи*R2φσи-0,5Pигде Р - внутренние давления, действующие на днище аппарата, МПа
R - радиус днище аппарата, мм; М.
Для стандартных эллиптических днищ, у которых отношение H/D=0,25; R=D.
[σ],[σ]и- соответственно допускаемое напряжение материала днища аппарата при расчетной температуре и в условиях испытания, МПа.
σи=σт1,1где σт - предел текучести материала днище, МПа
Ри - давление испытания, Мпа
Исполнительная толщина стенки днища.
S=SR + С
где С - прибавка к толщине стенки днища аппарата, мм; М.
(См. выбор расчетных параметров)
Окончательная толщина стенки днища выбирается по сортименту на листовой прокат.
S=
Допускаемое давление:
P=2φσS1-CR+0,5S1-C – из расчетных условий
Pи=2φσиS1-CR+0,5S1-C – из условий испытания
Вывод: Если [Р]>Р и [Р]и >Ри-то условие прочности выполнено.
Условие применения формул
0,002≤ S1-CD ≤0,1
Условие выполняются.
Расчет эллиптического днища аппарата, нагруженного наружным давлением.
Расчетная схема:
026606500
Расчетная толщина стенки:
S1R=maxKэ*R510 ny*P10-6ERP2σгде R - радиус днище аппарата, мм; М.
Р - наружное давления, действующие на днище аппарата, Мпа (См Выбор расчетных параметров)
Е- модуль продольной упругости материала днища при расчетной температуре, МПа.
[σ] - допустимое напряжение материала днища при расчетной температуре, МПа.
Кэ= 0,9 -коэффициент для эллиптических днищ.
nу=2,4 - коэффициент запаса устойчивости.
Исполнительная толщина стенки днища.
S=S1R + С
Окончательная исполнительная толщина стенки днища выбирается по сортименту на листовой прокат. S=
Допустимое наружное давление:
P=Pn1+PnPE2Pn=2σS1-CR+0,5S1-C - допускаемое давление из условия прочности.
PE=26*10-6Eny 100S1-CKэR2-допускаемое давление из условия устойчивости.
Вывод: Если [Р] > Р - то условие прочности и устойчивости выполнено.
Условия применения формул
0,002≤ S1-CD≤0,10,2 ≤ HD≤0,5 Условие выполняются.
Расчет плоских днищ
Расчетная толщина плоских круглых днищ и крышек:
SIR=K∙K0∙DR∙Pσ∙φИсполнительная толщина
SI=SR+cгде DR – расчетный диаметр, мм, М
P – расчетное давление, действующее на днище, МПа
σ - допускаемое напряжение, МПа
К – коэффициент, величина которого зависит от конструкции днищ и крышек
К0 – коэффициент ослабления днищ и крышек отверстия
Величину коэффициента ослабления К0 для днищ и крышек, имеющих одно отверстие, следует определять по формуле:
K0=1+dDR+(dDR)2Величину коэффициента ослабления К0 для днищ и крышек, имеющих несколько отверстий, следует определять по формуле:
K0=1-(diDR)31-diDRМаксимальная сумма длин хорд отверстий в наиболее ослабленном диаметральном сечении днища или крышки (di) определяется в соответствии с черт.1.
Схема для определения di
Величина коэффициента ослабления, К0 для днищ и крышки без отверстий принимается равной 1 (К0=1).
Во всех случаях присоединения днища к обечайке минимальная толщина плоского круглого днища должна быть больше или равна толщине обечайки (SiS).
При значительной разнице между Si и S плоские круглые днища и крышки укрепляются ребрами, после чего толщина днища пересчитывается, при этом расчетный диаметр днища DR (1) заменяется на диаметр вписанной между ребрами окружности. Значение коэффициента «К» принимается равным К=0,5.
Допускаемое давление
P=(Si-cK∙K0∙DR)2∙σ∙φВывод: если РP, то условие прочности выполняется.
Условие применения формул:
Si-cDR≤0,1При Si-cDR>0,1 величину допускаемого давления следует умножить на поправочный коэффициент
Kp=min1,0; 2,21+1+(6Si-cDR)2 (7)
Толщину плоской крышки для типов соединений 11 и 12 (таблица 2) в месте уплотнения (Sn) или толщину утоненной части (Sy) плоского днища типа 10 (таблица 2) следует определять по формуле:
Sn(4)≥maxSi-c∙3DR-DвDR0,5DRPσ+cРасчет плоских круглых крышек с дополнительным краевым моментом.
Расчетная схема
Плоская крышка с дополнительным краевым моментом

Расчетная толщина крышки:
SIR=K0∙K1∙DR∙Рσ∙φгде К0 – коэффициент ослабления отверстиями. Отверстия для болтов в расчет не принимаются;
DR – расчетный диаметр, мм, М
P – внутреннее давление, действующее на крышку, МПа;
σ - допускаемое напряжение материала при расчетной температуре, МПа);
φ - коэффициент прочности сварных швов;
К1 – коэффициент, величина которого определяется по формуле
K1=0,411+3Ψ(DЗDСП-1)DЗDСП
или определяется по графику в зависимости от отношений:
DЗDСП и Ψ=1+RnQDгде DСП – средний диаметр прокладки, мм, М;
Rn - реакция прокладки в рабочих условиях, МН, н;
QD - распорная сила от действия внутреннего давления, МН, Н;
QD=0,25π∙DСП∙PRn=2πDСПbE∙m∙Pгде m – коэффициент, зависящий от диаметра
be – эффективная ширина прокладки, М; мм.
bE=0,5bn, при bn 0,015 M
bE=0,06bn, при bn 0,015 M
где bn – ширина прокладки, М; выбирается в зависимости от диаметра
График для определения коэффициента К1

Толщину плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом в месте уплотнения Sn (чертеж 2) следует определять по формуле:
Sn≥maxK2RBσ;0,6RBσDСП+сБолтовая нагрузка RB принимается большей из двух величин, определенных из условий монтажа или рабочих условий.
Величину коэффициента К2 следует рассчитывать по формуле:
K2=0,8DaDСП-1или определять в соответствии с чертежом ; в зависимости от отношения DaDСПГрафик для определения коэффициента К2

Толщину края плоской круглой крышки с дополнительным краевым моментом вне зоны уплотнения S3 следует определять по формуле, при этом вместо DСП следует принять D2.
Исполнительная толщина крышки:
SI=SIR+cгде с – прибавка к толщине крышки, мм, М.
Окончательная исполнительная толщина плоской крышки SI округляется и принимается по сортаменту на листовой прокат.
Допускаемое давление:
P=(SI-cK1∙K0∙DR)2∙σ∙φВывод: если P≥P, то условие прочности выполнено.
Подбор рубашки
Рубашки предназначаются для нагревания или охлаждения обрабатываемых или хранящихся в аппарате продуктов. По конструкции рубашки бывают неразъемными (приваренными к корпусу аппарата) и отъемными. Более просты и надежны в работе неразъемные рубашки, которые стандартизированы.
Неразъемные рубашки с коническими днищами применяют при давлении р≤0,6 Мпа и t ≤350ºС; при р=1,0-1,6 Мпа и t ≤300ºС. Конструкция и основные размеры стандартных неразъемных рубашек с коническими днищами представлены в ОСТ 26-01-985-85 и ОСТ 26-01-986-85. Метод расчета на прочность сосудов с рубашками указан в ГОСТ 25867-83.

Укрепление отверстий
Укрепление отверстий производится за счет усиления зоны в непосредственной близости от отверстия (в области концентрации напряжений). Размеры этой зоны определяются в осевом сечении аппарата, проходящем через центр укрепляемого отверстия. Укрепление может осуществляться патрубком штуцера, утолщением укрепляемой стенки и накладным кольцом. Основной принцип укрепления состоит в том, чтобы в указанном сечении площадь, занимаемая удаленным за счет отверстия металлом, была меньше избыточной площади сечения укрепляющих элементов, расположенных в зоне укрепления. При определении площади удаленного металла необходимо учесть площадь сечения отверстия, не требующего укрепления. Ниже приведены основные формулы для расчета укрепления отверстий.

Варианты расстановки штуцеров расположение отверстий
в крышке(днище) аппарата
Расчет укрепления отверстий
Штуцер врезан:
а) в цилиндрическую оболочку или по б) смещен на эллиптическом днище
центру
62484012128500
Наибольший диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления:
d0=S-CSR-0,8Dр·S-C-Cш·2где Dp - расчетный диаметр укрепляемого элемента (мм; М)
а) цилиндрической оболочки Dp=D (D - внутренний диаметр оболочки)
б) конического днища или перехода
Dp=Dkcosa(DK - внутренний диаметр днища или перехода по центру укрепления отверстия;
а - центральный угол конического днища)
в) стандартного эллиптического днища (крышки) со смещенным от оси штуцером
Dр=2·D1-3rD2где r- расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси днища
r < 0,4D – 0,5(d + 2Sш)
D -диаметр эллиптического днища (мм; М); d - диаметр врезаемого штуцера (мм; М);
Sш - толщина стенки штуцера (патрубка) (мм; М);
Sш=P·d2·φ·σ+Pгде Р - внутреннее давление в аппарате (МПа);
φ - коэффициент прочности сварных швов;
[σ]- допускаемое напряжение материала при расчетной температуре
Окончательно толщина стенки штуцера (патрубка) принимается по сортаменту трубы или по сортаменту на листовой прокат (при d > 500мм).
г) для сферической оболочки: DP=DC,
где Dc - внутренний диаметр сферической оболочки,
S и Sp — соответственно исполнительная и расчетная толщина с укрепляемой оболочки
с - прибавки к толщине стенки укрепляемой оболочки
Вывод:
а) Если в результате расчета получилось, что наибольший диаметр отверстия, не требующего укрепления меньше диаметра врезаемого штуцера, т.е. do < d, то необходимо проводить расчет укрепления отверстия;
б) Если в результате расчета получилось, что диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления (больше диаметра врезаемого штуцера, т.е. do £ d, то укрепления отверстия проводить не требуется.
3.Условие укрепления отверстия утолщением стенки оболочки, штуцером, накладным кольцом или комбинированным укреплением.
l1р+Syр+S-Sр-C·Sш-Sшр-C·Sш-Sшр-Cш+l2р·Sш-2·Cш·X1+Dр·Syр+S-Sр-C·X2·Syр+S-Sр-C≥0,5·dр-dор·Sргде
Sy.p. - расчетная толщина накладного кольца определяется методом последовательного приближения из условия укрепления отверстия;
Sy — исполнительная толщина накладного кольца, применяется по конструктивным соображениям.
Syp≤S.
где S - толщина стенки укрепляемой оболочки
Если Sy > 2S, то накладное кольцо рекомендуется устанавливать снаружи и изнутри аппарата, причем толщина наружного кольца должна быть 0,5Sy, а внутреннего (05Sy+c)
I1p;I2p - расчетная длина внешней и внутренней частей штуцера, участвующих в укреплении отверстия, мм; М
I1p=min⁡[I1; 1,25 d+2CшSш-Сш]I2p=min⁡[I2; 0,5 d+2CшSш-2Сш]где I1;I2 - фактическая длина внешней и внутренней частей штуцера.
X1=σшσ; X2=σyσ - отношение соответственно допускаемые напряжения материала штуцера и укрепляющего элемента к допускаемому напряжению материала аппарата при расчетной температуре
dp - расчетный диаметр круглого отверстия штуцера, мм; М
а) в цилиндрических и конических обечайках, если ось отверстия норма их оси или наклонена в плоскости поперечного сечения обечайки, а таю нормального штуцера сферической и эллиптической оболочек
dp=d + 2Cш
б) для смещенного штуцера на эллиптическом днище
dp=d+2Cш1-2rDp2Вывод:
Если при решении неравенства результат левой части больше, чем при условие укрепления выполнено.
Примечание: если в неравенстве результат левой части значительно щ результат правой части, то необходимо проверить возможность укрепления от только варкой штуцера, тогда ф.2 приобретет вид:
l1р+Syр+S-Sр-C·Sш-Sшр-C·Sш-Sшр-Cш+l2р·Sш-2·Cш·X1+Dр·Syр+S-Sр-C·X2·Syр+S-Sр-C≥0,5·dр-dор·Sр4.Расчетная длина образующей оболочки в зоне укрепления (см. расчетную схему)
Io=DpSyp+S-CОкончательно Lo ≥ L принимается по целому числу, кратному пяти.
Опоры вертикальных аппаратов
Опоры-лапы
Исполнение 1 (сварная) Исполнение 2 (штампованная) Исполнение 3 (сварная с облегченным ребром) Исполнение 4 (сварная с облегченным ребром и увеличенным вылетом) Исполнение 5 (сварная с увеличенным вылетом)

Невысокие вертикальные аппараты обычно устанавливают на стойках, когда их размещают внизу в помещении, или на подвесных лапах, когда аппарат размещают между перекрытиями в помещении или на специальных стальных конструкциях. Число лап на вертикальных аппаратах берут от двух до четырех, стойки – не менее трех. В опорах имеется регулировочный болт, служащий для установки вертикальности при монтаже. После установки вертикальности болт выкручивается.
Необходимость установки накладного листа определяется после проверки опоры на месте приварки лапы. Накладные листы привариваются к аппарату сплошным швом.
Если опоры выполнены из углеродистой стали, а аппарат из коррозионной стали, то накладные листы должны выполняться из стали той же марки, что и корпус аппарата
Выбор и поверочный расчет опор вертикальных аппаратов.
Сила тяжести аппарата при гидроиспытанияхσmax=σ+σвгде G-сила тяжести аппарата, МН
GB- сила тяжести воды при гидроиспытанияхВыбор опоры
2.1.Нагрузка на одну опору
Q=σmaxnПо ОСТу 26-665-79 выбираем опору Q= КнИсходные данные:
a= b2=dБ=
a1= h= fmax=
b= h1=
c= S1=
c1= K=
a2= K1=
b1= d=
2.2. Допускаемое напряжение для материала ВСт3сп при t=20°C [σ]=140 МПа, но учитывая, что ребра опоры работают дополнительно на продольный изгиб принимаем [σ]=100 МПа.
2.3. Площадь подошвы лапы выбирается исходя из максимально допустимого удельного давления на опорную конструкцию из бетона.
q=2÷4 МПаF=Qqгде Q— нагрузка на одну опору, МН
Действительная площадь выбранной опоры.
Fд=a·b-fmaxгде а – ширина опоры между ребрами, М
b – вылет опоры, М
fmax – геометрический размер, М
Вывод: если Fд≥F, то опора по ОСТу выбрана правильно.
Проверочный расчет выбранной опоры.
3.1.Напряжение в ребре из условий прочности на сжатие и устойчивость.
σ=2,24·QK2·Z·S1·l0≤σгде Q – нагрузка на одну лапу, МН
Z – число ребер в опоре. Z=2
S1 – толщина ребра, М
l0 - вылет ребра, М
l0=0,5·b+fmax+S0+Sнгде Sн- толщина подкладного листа, М (т.к. лист пока не устанавливаем Sн=0)где S0=S-C1- толщина стенки аппарата с учетом коррозии, М
C1=0,1 ммгде K2 – коэффициент, принимается по графику в зависимости от отношения hD;D2·S-Ch – высота опоры, мм; М
D – диаметр аппарата, М
Вывод: если σ≤σ, то условие прочности выполнено.
3.2. Прочность сварных швов на срез проверяем по условию.
τср=Q0,7·hш·Lш≤τсрhш=0,85·S1 - катет сварного шва, М
Lш=h+S1·4гдеLш–общая длина швов приварки опоры – лапы, М
h – высота опоры, М
S1 - толщина ребра, М
Вывод: если τср≤τср, то условие прочности сварных швов на срез выполняется.
3.3. Проверка прочности стенки, вертикального аппарата под опорой-лапкой (без подкладного листа).
Осевое напряжение от внутреннего давления в аппарате:
σmox=P·D4·S0+4МπD2·S0т.к. М=0-внешнийизгибающиймомент,тоσmax=P·D4·S0где S0 – толщина стенки аппарата к концу срока службы, М
Окружное напряжение от внутреннего давления
σmoy=P·D2·S0Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок определяется из соотношения:
σmo=maxσmox;σmoyПринимаем максимальную величину
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опор.
σm=σmo+K1·Q·l0D·S02где K1 – коэффициент, в зависимости от отношенияhD и D2·S-C по графику
K1=1Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры.
Условие устойчивости.
σmσт2+0,8·σиA·σт≤1где A – поправочный коэффициент при гидроиспытаниях. A=1,2σт – предел текучести материала обечайки, МПа
164,162402+0,8·38,61,2·240≤1Вывод: если левая часть неравенства меньше правой, то условие прочности выполнено
Фланцевое соединение
В аппаратах и трубопроводах для разъемного соединения их составных частей, а также для присоединения к аппаратам запорной арматуры, предохранительных, регулирующих и контролирующих устройств широко используются фланцевые соединения. Фланцевые соединения должны быть прочными, жесткими, герметичными и доступными для сборки, разборки и осмотра.
Подбор фланца и других комплектующих деталей фланцевого соединения (прокладок, болтов или шпилек и гаек) осуществляется по стандартам.
Плоские приварные фланцы применяются для труб и трубной арматуры при р<2,5 Мпа, а для аппаратов - р<1,6 Мпа и расчетной температуре до 300⁰С. Во всех остальных случаях рекомендуются фланцы приварные «встык». Для фланцевых соединений при р<4,0МПа и t<300⁰С применяются болты, а при больших значениях давления и температуры – шпильки
Конструкция плоских приварных фланцев конструкция приварных встык фланцев

а - гладкие а - с выступом
б, в - с выступом впадиной б - под прокладку овального сечения
в, г - с пазом и впадиной
д, е - с шипом и пазом
Расчет фланцевого соединения
Расчетная схема фланца приварного встык

Выбор расчетных параметров
Толщина втулки
S0=1,35·SS1=β·S0
где β- коэффициент выбираемый по графику
Длина втулки
l=3·S1-S0Наружный диаметр прокладки
Dн.п.=Dб-e ммСредний диаметр прокладки
Dс.п.=Dн.п.-b ммТолщина фланца
h=λ·D·SESE=S0·1+l·S1-S0l·S0+0,25·S1+S0·D·S0 ммОпределение коэффициента жесткости фланцевого соединения
α=1Линейная податливость прокладки
yп=Kп·Sпπ·Dс.п.·b·Eп мМНKп=2,5Sп=2 ммEп=2000 МПаЛинейная податливость болтов или шпилек
yб=lбEб·fб·Zlб=lб0·jdlб0=2·h+SпУгловая податливость фланца
Уф=1-ω·1+0,9·λ·Ψ2hф3·Eфω=11+0,9·λ·1+Ψ1·ι2ι=hфSEΨ1=0,2
Ψ2=4,3
Нагрузки действующие на детали фланцевого соединения
Распорная сила от внутреннего давления
Q=0,25·π·Dс.п.2·P МПаРеакция прокладки в рабочих условиях
Rп=2·π·Dс.п.·bE·m·p МННагрузка возникающая от температурных деформаций
Qt=Уб·Z·fб·Eб·αф·tф-αб·tбУп+Уб+0,5·Уф·Dб-Dс.п.2 МНОсевое усилие при сборке фланцевого соединения
Pб1=maxα·Q+Rпπ·Dс.п.·bE·qОсевое усилие в рабочих условиях
Pб2=max=Pб1+1-α·Q+Qt МНУсловие прочности не металлической прокладки
Pбmaxπ·Dс.п.·bп≤qq=130
T=1,66
M0=Pб1·Dб·Dс.п.2M0=0,5·Pб1·Dб·Dс.п.+Q·Dб-Dс.п.-SE·σ20σtσ1=T·M0·ωD·S1-c2Окружное напряжение в кольце фланца
σк=M0·1-ω·1+0,9·λ·Ψ2D·h2σt=P·D2·S0-cσм=P·D4·S0-cσ12+σк2+σ1·σк≤σσ=240 МПа
σ0+σм2+σt2-σ0·σм·σt≤φ·σσ0=f·σ1 МПаσ=0,003·E МПаφ=1
Вывод: условие прочности в сечении S0 выполнено.
Условие герметичности фланцевого соединения
Ө=σкE·Dhф≤Ө , где
Ө- угол поворота фланца
Ө=0,013
Вывод: условие герметичности выполнено.
Описание мешалки
Механические мешалки по конструкции весьма разнообразны; ниже будут рассмотрены лишь некоторые распространенные типы мешалок.
Лопастные мешалки. Наиболее простыми по устройству являются мешалки с плоскими лопастями из полосовой или угловой стали, установленными перпендикулярно или наклонно к направлению их движения
лопастная мешалка
Такая мешалка состоит из шести пар лопастей 1, установленных наклонно к горизонтальной плоскости, причем каждая пара лопастей расположена под прямым углом к соседней паре. Лопасти укреплены на валу 2 накладками 3 на болтах и на шпонках 4. Вертикальный вал мешалки внизу опирается на подпятник 5 и снабжен зубчатой передачей 6, приводимой в движение от трансмиссии через ременную передачу.
Горизонтальные лопасти мешалок создают главным образом горизонтальные токи жидкости.
Для улучшения перемешивания жидкости чаще применяют мешалки с горизонтальными и вертикальными лопастями или так называемые рамные мешалки, у которых нижняя горизонтальная лопасть имеет радиус кривизны, соответствующий радиусу кривизны днища аппарата.
В тех случаях, когда при перемешивании необходимо удалять осадок или жидкость со стенок аппарата, для интенсификации процесса теплообмена применяют якорные мешалки, наружный контур которых соответствует очертаниям днища и корпуса аппарата.
рамная мешалка
В тех случаях, когда при перемешивании необходимо удалять осадок или жидкость со стенок аппарата, для интенсификации процесса теплообмена применяют якорные мешалки, наружный контур которых соответствует очертаниям днища и корпуса аппарата. Плоские лопасти мешалок, поверхность сопротивления которых перпендикулярна направлению движения перемешиваемой жидкости, не могут обеспечить хорошего перемешивания во всех слоях жидкости, так как создают в ней главным образом горизонтальные токи. Хотя частицы жидкости, встречающиеся на пути движения лопасти, при ударах о лопасть будут отталкиваться от нее в различных направлениях (под действием возникающей при вращательном движении центробежной силы, действующей в радиальном направлении, и силы тяжести, действующей по вертикали вниз), но возникающие при этом токи жидкости не будут интенсивными. При установке плоской лопасти под некоторым углом к направлению ее движения возникают также и вертикальные токи жидкости, направление которых зависит от угла наклона лопасти
якорная мешалка
При угле наклона а, большем 90°, частицы жидкости, ударяясь о лопасть, отражаются после удара по направлению вверх; при угле наклона а, меньшем 90°, наоборот, частицы жидкости после удара отражаются вниз.
Поэтому в тех случаях, когда при перемешивании необходимо взмучивать со дна резервуара тяжелый осадок, лопасти устанавливают с углом наклона, большим 90°, и, наоборот, когда осадок находится в верхних слоях жидкости, для лучшего перемешивания устанавливают лопасти с углом наклона, меньшим 90°.
Снабдив мешалку несколькими парами лопастей, имеющими наклон в разные стороны, можно создать перекрестные токи и таким образом осуществить интенсивное перемешивание жидкости.
Иногда для той же цели на стенках аппарата устанавливают отражательные перегородки. Лопасти мешалок изготовляются, в зависимости от свойства перемешиваемой среды и условий работы мешалки, из различных материалов: углеродистой и специальной стали, чугуна, дерева и др.
Лопастные мешалки вращаются с небольшой скоростью и делают 20—80 об/мин., но в определенных условиях число оборотов их может быть увеличено. При наличии наклонных лопастей или отражательных перегородок они могут эффективно применяться для растворения, а также для суспендирования некоторых веществ.
Лопастные мешалки отличаются простотой конструкции и сравнительно низкой стоимостью изготовления
Приложение А
Пример оформления титульного листа
ГОУ СПО ЯО ЯРОСЛАВСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
КурсовАЯ Работа
по профессиональному модулю
ПМ.02 Организация и выполнение работ по
эксплуатации промышленного оборудования
МДК.02.01.05Расчет аппаратов, работающих под давлением
Тема курсовой работы
Пояснительная записка
КР 000000.ХХ ГГГ.00 ПЗ
Студент
_______________ И.О. Фамилия
«____»______________20____г.
Руководитель работы
________________ И.О. Фамилия
«____»______________20____г.
Заведующий кафедрой
_________________ И.О. Фамилия
«____»______________20____г.
20__
Приложение Б
Пример оформления задания
ГОУ СПО ЯО Ярославский промышленно-экономический колледж
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу
КР.
По учебной дисциплине
студенту курса, группы

(фамилия, имя, отчество)
Тема работы


Исходные данные


Содержание пояснительной записки (перечень вопросов, подлежащих разработке)




Содержание дополнительной части


Дата выдачи задания«____»______________20____г.
Дата окончания«____»______________20____г.
Руководитель
курсовой работы
подписьФИО
Студент
подписьФИО
Приложение В
Расчетные схемы аппаратов
А) Б)
В)

Г)

Приложение Г
Исходные данные

Вар. среда
в руб. P
в
апп. P
в руб. t ап. t руб. U ап. U руб. V объем. D апп. D руб. H
Апп. L руб. Тип схемы Тип фланца
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 19
пар МПа МПа оСоСмм/год мм/год год м3 мм мм мм мм В 1000
1 2,5 0,6 150 200 0,3 0,1 10 0,03 800 900 1000 700 В Приварной встык 2 2,2 1 14
0 0,2 1,0 900 1000 1200 800 В 3 2,0 0,36 130 0,1 1,2 1000 1100 1300 900 В 4 1,8 0,87 12
0 0,15 1,3 1100 1200 1400 900 Г 5 1,6 1 11
0 0,2 2,2 1200 1300 1600 1000 Г 6 1,4 0,55 100 0,25 3,2 1300 1400 2000 1000 Г 7 1,2 0,6 200 0,3 4,0 1400 1500 2200 1200 Г 8 1,0 0,5 190 0,35 5,5 1500 1600 2400 1400 А 9 0,8 0,6 180 0,08 6,3 1600 1700 2400 1600 Г 10 0,7 0,6 170 0,09 7,2 1700 1800 2500 1800 В 11 0,6 0,67 16
0 0,1 7,3 1800 1900 2500 1800 А 12 0,55 0,9 15
0 0,2 10,0 1900 2000 2500 1800 В 13 0,5 0,6 140 0,25 11,0 2000 2100 2600 2000 В 14 0,45 0,6 13
0 0,3 12,0 2100 2200 2800 3000 Г 15 0,4 0,6 120 0,09 15,0 2200 2400 3000 2400 Г 16 0,35 0,6 11
0 0,1 17,0 2300 2500 3200 2100 Г 17 0,3 1,2 10
0 0,1 20,0 2400 2600 3400 2400 В 18 0,29 1 110 0,2 22,5 2500 2700 3600 2100 В 19 0,28 1,15 120 0,25 27,0 2700 2900 3800 2400 Г 20 0,27 1 13
0 0,3 32,0 2800 3000 4000 2500 Г 21 0,26 0,6 140 0,08 35,0 2900 3100 4200 2500 Г 22 0,25 0,6 150 0,09 40,0 3000 3200 4300 2500 Г 23 0,24 0,5 160 0,1 41,0 3100 3300 4400 2500 Г 24 0,22 1,2 170 1,1 42,0 3200 3400 4500 2500 А 25 0,20 0,23 180 0,35 43,0 3300 3500 4500 2500 А 26 0,18 0,6 190 0,3 0,5 600 800 1000 500 А 27 0,16 0,6 200 0,25 0,4 700 700 700 500 Г

Приложенные файлы

  • docx 10248750
    Размер файла: 995 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий