Выбор и проверочный расчет опор вертикальных аппаратов
1. Сила тяжести аппарата при гидроиспытаниях
где
Q - сила тяжести аппарата, МН
Q = m 
g, Н
m - масса аппарата, кг
- сила тяжести воды при гидроиспытаниях, МН
= V 
ρ, кг
1 кг = 9,8 Н; 1Н 
= 1 МН
2. Выбор опоры
2.1.Нагрузка на одну опору
, кН
n - количество опор, n = 4 шт.
По ОСТу 26-665-79 выбираем опору Q= кН
| Нагрузка на опру кН | а, мм | b, мм | fmax, ММ | S1, ММ | h, мм |
| 1,6 | 45 | 60 | 10 | 4 | 85 |
| 4 | 75 | 95 | 25 | 5 | 140 |
| 10 | 90 | 115 | 30 | 6 | 170 |
| 25 | 125 | 155 | 40 | 8 | 230 |
| 40 | 150 | 185 | 50 | 10 | 295 |
| 63 | 185 | 230 | 60 | 12 | 360 |
| 100 | 250 | 310 | 80 | 16 | 475 |
| 160 | 300 | 390 | 100 | 20 | 585 |
| 250 | 360 | 480 | 120 | 24 | 695 |
| 400 | 430 | 520 | 145 | 30 | 810 |
Исходные данные:
a= fmax= h =
b= S1=
2.2. Допускаемое напряжение для материала при t=20°C [σ]= МПа.
| Расчетная температура стенки оС | Нормативно допускаемые напряжения, МПа, для конструкционного материала (стали). | ||||||
| Ст3 | 20К | 09Г2С 16ГС | 15X5M | 12X18H10T 10X17H13M2T | 08X18H10T 08X17H13M2T | 0X22H5T 08X21H5M2T | |
| 20 | 140 | 147 | 183 | 146 | 160 | 140 | 240 |
2.3. Площадь подошвы лапы выбирается исходя из максимально допустимого удельного давления на опорную конструкцию из бетона.
, МПа
где
Q— нагрузка на одну опору, МН
Действительная площадь выбранной опоры.
|
|
|
где
а – ширина опоры между ребрами, м
b – вылет опоры, м
– геометрический размер, м
Вывод: если 
то опора по ОСТу выбрана правильно.
3. Проверочный расчет выбранной опоры.
3.1 Напряжение в ребре из условий прочности на сжатие и устойчивость.
где
Q – нагрузка на одну лапу, МН
Z – число ребер в опоре.
Z=2
– толщина ребра, м
- вылет ребра, м
где
- толщина подкладного листа, м (т.к. лист пока не устанавливаем 
)
- толщина стенки аппарата с учетом коррозии, м
=1,1
Вывод: если 
, то условие прочности выполнено.
3.2. Прочность сварных швов на срез проверяем по условию.
где
Q – нагрузка на одну лапу, МН
- катет сварного шва, м
–общая длина швов приварки опоры – лапы, м
= 80 МПа – допускаемое напряжение среза, для сварных швов
Вывод: если 
, 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:
где
D – диаметр аппарата, м
Окружное напряжение от внутреннего давления
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок определяется из соотношения:
|
|
|
Принимаем максимальную величину.
Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опор.
где
= 0,6 - коэффициент
Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры.
= 
Условие устойчивости.
где
A – поправочный коэффициент при гидроиспытаниях.
A=1,2
– предел текучести материала обечайки, МПа
= 240МПа.
Вывод: 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 P 
МПа, а для аппаратов - P 
МПа и расчетной температуре до 300 
. Во всех остальных случаях рекомендуются фланцы приварные «встык». Для фланцевых соединений при P 
и t 
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
При повышенных давлениях и температурах, так же применяются свободные фланцы, они являются более сложными по конструкции, так же они дают возможность изготавливать фланец из разных материалов по отношению к трубопроводу. Применяются при P МПа.
а) б)
а – на отбортованной трубе, б – на приварном кольце
Расчет фланцевого соединения
Расчетная схема фланца приварного встык
Конструктивные размеры принимаются в справочнике Лащинский А.А. на стр. 550
D= 
=
|
|
|
= P=
= z=
Прокладка:
1. Выбор расчетных параметров
Толщина втулки
где
S- толщина стенки обечайки, мм
β- коэффициент выбираемый по графику
Длина втулки
мм
Наружный диаметр прокладки
Средний диаметр прокладки
где
– геометрический размер, мм
b – ширина прокладки, мм. Принимается по таблице.
| Прокладки | Диаметр аппарата D , мм | Ширина прокладки b , мм |
| Плоские неметаллические | D≤1000 1000˂D | 12-15 15-25 |
| Плоские металлические | D≤1000 D>1000 | 10-12 12-15 |
| Овального и восьмиугольного сечения для P≥6,4 МПа | D≤600 600˂D≤1000 1000˂ D≤1600 | 12-13 16-28 28-42 |
Параметр e выбираются по таблице, так же определяется площадь сечения болтов 
и d – диаметр отверстия под болт.
|
|
| е, мм | d, мм | |
| Для плоских прокладок | Для прокладок овального или восьмиугольного типа | |||
| М20 | 2,35 | 30 | 50 | 23 |
| М24 | 3,4 | 34 | 57 | 27 |
| М30 | 5,4 | 41 | 64 | 33 |
| М36 | 7,9 | 48 | 71 | 40 |
| М42 | 10,9 | 55 | 78 | 46 |
| М48 | 14,4 | 61 | 84 | 52 |
| М52 | 18,2 | 65 | 88 | 58 |
| М56 | 19,6 | - | - | 60 |
| М60 | 23 | - | - | 66 |
, мм 
, 
Толщина фланца
где
-диаметр фланца, мм
– коэффициент определяется по графику
- эквивалентная толщина втулки фланца, мм
2. Определение коэффициента жесткости фланцевого соединения
Линейная податливость прокладки
где
– толщина прокладки
– модуль продольной упругости материала прокладки
Линейная податливость болтов или шпилек
где
– расчетная длина болта (шпильки), м
d – диаметр отверстий под болт или шпильку, м
= 0,28 – коэффициент для болтов, = 0,56 - коэффициент для шпилек.
– длина болта (шпильки) между опорными опорными поверхностями, определяемая конструктивно с использованием толщины фланцевого соединения.
, м
–модуль продольной упругости материала болтов или шпилек
= 2 
МПа
Угловая податливость фланца
где
– модуль продольной упругости фланца,
= 2 
МПа
- коэффициент определяется по графику, в зависимости от K
- коэффициент определяется по графику, в зависимости от K
Коэффициент жесткости фланцевого соединения:
α = 
3. Нагрузки, действующие на детали фланцевого соединения
Распорная сила от внутреннего давления
Реакция прокладки в рабочих условиях
где
m- коэффициент, зависящий от материала прокладки
m= 2,5 – для плоской не металлической прокладки
m= 5 - для плоской металлической прокладки
m= 6 – для металлической прокладки овального или восьмиугольного сечения
– эффективная ширина прокладки, м
=0,5 если b≤15мм
=0,5 
если b>15мм
Нагрузка, возникающая от температурных деформаций
где
– модуль продольной упругости болтов или шпилек
= 2 МПа
, 
– коэффициент линейного расширения материала фланца, болтов
, = 15,9
= 0,96 
t, 
С
= 0,95 t, С
Осевое усилие при сборке фланцевого соединения
где
- минимальное давления обжатия прокладки
q = 20 МПа
Осевое усилие в рабочих условиях
Условие прочности не металлической прокладки
МПа – допускаемое давление обжатие прокладки, 
Приведенный изгибающий момент
где
– коэффициент, определяется по графику
Окружное напряжение в кольце фланца
Напряжение во втулке от внутреннего давления
Условие прочности в сечении 
где
МПа- допускаемое напряжение материала в сечении
Условие прочности в сечении 
где
– коэффицент прочности сварных швов
Вывод: условие прочности фланца в сечении 
выполнено.
Условие герметичности фланцевого соединения
где
- допускаемый угол поворота фланца приварного встык при D ≥ 2000мм
= 0,013
Вывод: условие герметичности фланца 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.
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
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, 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°.
Приложение А
Пример оформления титульного листа
| Департамент образования Ярославской области Государственное профессиональное образовательное автономное учреждение Ярославской области ЯРОСЛАВСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ | |
| КурсовАЯ Работа по профессиональному модулю ПМ.02 Организация и выполнение работ по эксплуатации промышленного оборудования МДК.02.01.05 Расчет 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. |
| 2017 | Заведующий кафедрой _________________И.О.Фамилия «____»______________20____г. |
Приложение Б
Пример оформления задания
| ГПОАУ ЯО Ярославский промышленно-экономический колледж |
ЗАДАНИЕ
На курсовую работу
КР.____________________________
По профессиональному модулю
ПМ.02 Организация и выполнение работ по эксплуатации промышленного оборудования.
МДК 02.01.05 Расчет аппаратов, работающих под давлением.
студенту 3 курса, группы
_________________________________________________________________________________
(фамилия, имя, отчество)
1. Тема работы Расчет аппарата с перемешивающим устройством V = 
2. Исходные данные ________________________________________________________________
3. Содержание пояснительной записки (перечень вопросов, подлежащих разработке)
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
4. Содержание дополнительной части
Дата выдачи задания «____»______________20____г.
Дата окончания «____»______________20____г.
Руководитель
курсовой работы
подпись ФИО
Студент
подпись ФИО
Приложение В
Расчетные схемы аппаратов
А) Б)
В) Г)
Приложение Г
| № Вар. | среда в рубашке | P в апп. МПа | P в руб. МПа | t апп о С | t руб о С | U апп. мм/год | U руб. мм/год | V объем м3 | D апп. мм | D руб. мм | H Апп. мм | L руб. мм | Тип схемы | r |
| 1 | пар | 2 , 9 | 0,6 | 150 | 200 | 0,3 | 0,1 | 0,5 | 800 | 900 | 1000 | 700 | А | 1000 |
| 2 | 2,5 | 1 | 140 | 0,2 | 1,0 | 900 | 1000 | 1200 | 800 | Б | ||||
| 3 | 1,75 | 0,36 | 130 | 0,1 | 1,2 | 1000 | 1100 | 1300 | 900 | В | ||||
| 4 | 2,2 | 0,87 | 120 | 0,15 | 1,3 | 1100 | 1200 | 1400 | 900 | Г | ||||
| 5 | 2,1 | 1 | 110 | 0,2 | 2,2 | 1200 | 1300 | 1600 | 1000 | Г | ||||
| 6 | 1,7 | 0,55 | 100 | 0,25 | 3,2 | 1300 | 1400 | 2000 | 1000 | В | ||||
| 7 | 1,65 | 0,6 | 200 | 0,3 | 4,0 | 1400 | 1500 | 2200 | 1200 | Г | ||||
| 8 | 1,45 | 0,5 | 190 | 0,35 | 5,5 | 1500 | 1600 | 2400 | 1400 | А | ||||
| 9 | 1,25 | 0,6 | 180 | 0,08 | 6,3 | 1600 | 1700 | 2400 | 1600 | Г | ||||
| 10 | 0,45 | 0,6 | 170 | 0,09 | 7,2 | 1700 | 1800 | 2500 | 1800 | В | ||||
| 11 | 0,35 | 0,67 | 160 | 0,1 | 7,3 | 1800 | 1900 | 2500 | 1800 | А | ||||
| 12 | 0,25 | 0,9 | 150 | 0,2 | 10,0 | 1900 | 2000 | 2500 | 1800 | Б | ||||
| 13 | 0,35 | 0,6 | 140 | 0,25 | 11,0 | 2000 | 2100 | 2600 | 2000 | В | ||||
| 14 | 0,7 | 0,6 | 130 | 0,3 | 12,0 | 2100 | 2200 | 2800 | 3000 | Б | ||||
| 15 | 0,85 | 0,6 | 120 | 0,09 | 15,0 | 2200 | 2400 | 3000 | 2400 | Г | ||||
| 16 | 0,9 | 0,6 | 110 | 0,1 | 17,0 | 2300 | 2500 | 3200 | 2100 | Г | ||||
| 17 | 1,15 | 1,2 | 100 | 0,1 | 20,0 | 2400 | 2600 | 3400 | 2400 | В | ||||
| 18 | 1,25 | 1 | 110 | 0,2 | 22,5 | 2500 | 2700 | 3600 | 2100 | В | ||||
| 19 | 0,95 | 1,15 | 120 | 0,25 | 27,0 | 2700 | 2900 | 3800 | 2400 | Г | ||||
| 20 | 0,85 | 1 | 130 | 0,3 | 32,0 | 2800 | 3000 | 4000 | 2500 | Б | ||||
| 21 | 0,75 | 0,6 | 140 | 0,08 | 35,0 | 2900 | 3100 | 4200 | 2500 | Г | ||||
| 22 | 0,65 | 0,6 | 150 | 0,09 | 40,0 | 3000 | 3200 | 4300 | 2500 | Г | ||||
| 23 | 0,55 | 0,5 | 160 | 0,1 | 41,0 | 3100 | 3300 | 4400 | 2500 | Б | ||||
| 24 | 0,45 | 1,2 | 170 | 1,1 | 42,0 | 3200 | 3400 | 4500 | 2500 | А | ||||
| 25 | 0,35 | 0,23 | 180 | 0,35 | 43,0 | 3300 | 3500 | 4500 | 2500 | В | ||||
| 26 | 1,1 | 0,6 | 190 | 0,3 | 0,3 | 600 | 800 | 1000 | 500 | В | ||||
| 27 | 1,2 | 0,6 | 200 | 0,25 | 0,4 | 700 | 700 | 700 | 500 | Г |
Исходные данные
Материал стали
Вариант
№1-5 12Х18Н10Т №16-20 15Х5М
№6-10 09Г2С №21-27 08Х18Н10Т
№11-15 Ст3
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 2818; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!