Выбор конструкционных материалов. Расчёт корпуса, крышки и днища на прочность. Определение удельной тепловой нагрузки. Расчёт массы пустого и заполненного аппарата, напряжений от внутреннего давления, затвора и суммарных осевых податливостей днища.
Аннотация к работе
К толстостенным сосудам, чаще называемым аппаратами высокого давления (АВД), относятся аппараты, работающие при давление более 10МПА. Конструкция АВД определяется требованиями химико-технологического процесса, эксплуатационными параметрами и характеристиками (давление, температура, свойства рабочей среды, режим работы), производительностью, мощностью и оснащенностью технологическим оборудованием заводов-изготовителей, условиями транспортировки и монтажа.Целью расчета является закрепление теоретических знаний, расчетно-практических рекомендаций по курсу "Конструирование и расчет элементов оборудования отросли" и их приложение к конкретному прочностному расчету отдельных конструктивных элементов аппарата высокого давления.Данные для расчета приведены в таблице 1. Таблица 1 - Данные для расчета Уплотнительное соединение С кольцом 8-го сечения Уплотнительное соединение С двухконусным кольцомЗа расчетную температуру стенки сосуда принимают наибольшее значение температуры стенки Для корпуса, крышки и днища аппарата принимаем материал - сталь 22Х3М со скоростью коррозии 0,1 мм/год и имеющую предел прочности и предел текучести, равные Допускаемое напряжение определяют по формуле из [1, с.122]: где h - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации аппарата, так как среда не опасна и не токсична, принимаем равным 1; Коэффициент запаса прочности по пределу прочности - ПВ и пределу прочности текучести - ПТ в зависимости от условий нагружения следует определить в соответствии с таблицей 2. Условия нагружения Коэффициенты запаса прочности ПТ ПВРасчетный коэффициент согласно [2] рассчитывается по формуле: Результатом проектного расчета цилиндрической обечайки аппарата высокого давления является определение толщины стенки. Допускаемое давление следует рассчитывать по формуле[1, с 128]: [р]=[б]?j ? lnb, где Расчет примем для цилиндрических обечаек при условии: 3.2.1 Расчет на прочность при гидравлических испытанияхПредварительная расчетная толщина эллиптической части крышки определяется: где R-внутренний радиус эллиптической части крышки, м. ?0 - коэффициент ослабления крышки отверстиями, рассчитываемый по формуле: Тогда Принимаем толщину стенки крышки Sk=180мм.Расчетная толщина днища плоского с радиусным переходом: где К0=1 - коэффициент ослабления днища отверстиями.В большинстве случаев аппараты работают под внутренним давлением, тогда радиальные, меридиональные и кольцевые напряжения рассчитываются по формулам согласно [3]. При r = R =500мм: Рисунок - Эпюра напряжений от внутреннего давления Многие химические реакции протекают при высоком давлении в необходимом интервале и с нужной скоростью лишь при поддержке определенной температуры. Поэтому стенки таких аппаратов оказываются под воздействием не только давления, но и тепловых нагрузок. Радиальные, меридиональные и кольцевые напряжения для цилиндрической стенки сосуда с тепловыми нагрузками определяются по формулам: где a - коэффициент линейного расширения, равный для стали 22Х3М a=16,6?10-6 1/град;При совместном действии давления и температуры определяются суммарные нормальные напряжения согласно [3] по формулам: При r = R = 500мм: При Эквивалентные напряжения в этом случае рассчитываются по 4 теории прочности: Проверим условие: 3.8 Расчет верхнего затвораРасчетный диаметр стержня шпильки согласно [5] где - коэффициент, учитывающий тангенциальные напряжения в шпильке при затяге; коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шпильками; Принимаем согласно [3] для шпильки с резьбой более М 85х6 количество шпилек Принимаем для шпильки материал сталь 34ХН3М, для которой Диаметр стержня шпильки принимаем по таблице 2.5 [3], из условияСреднюю величину температуры деталей уплотнения принимают для сосудов и аппаратов, крышка и фланец корпуса которых не теплоизолированы с нагрузкой поверхности где - температура фланца 0С; Для каждого материала соответствуют коэффициенты линейного расширения, равные для восьмиугольного уплотнительного кольца для плоской прокладки для шайбы для крышки для днища для фланца Суммарное осевое температурное перемещение деталей уплотнения в зоне контакта вычисляют по формуле: Расчетную длину шпильки вычисляют по формуле Суммарный коэффициент осевой податливости уплотнения вычисляют по формуле: Коэффициент осевой податливости уплотнительного кольца вычисляют по формуле: гдеРасчетное усилие, действующее на шпильку, вычисляют по формуле: Q = Qд Qв. Равнодействующую внутреннего давления среды на днище вычисляют по формуле: Qд = 0,25?D2СР? ? ? Р.
План
Содержание
Введение
1.Цель расчета
2. Данные для расчета
3. Расчеты
3.1 Выбор конструкционных материалов
3.2 Расчет корпуса на прочность
3.3 Расчет крышки на прочность
3.4 Расчет днища на прочность
3.5 Определение удельной тепловой нагрузки
3.6 Расчет напряжений от внутреннего давления
3.7 Расчет эквивалентный напряжений
3.8 Расчет прочности шпилек для соединения крышки с корпусом
3.9 Расчет суммарных осевых податливостей крышки
3.10 Расчет нижнего затвора
3.11 Расчет прочности шпилек для соединения днища и корпуса
3.12 Расчет суммарных осевых податливостей днища
3.13 Определение размеров концевых элементов корпуса
3.14 Расчет массы пустого и заполненного аппарата
3.15 Расчет массы пустого и заполненного аппарата
Заключение
Литература
Приложение А аппарат корпус днище затвор
Введение
Использование толстостенных сосудов и аппаратов во многих отраслях промышленности, в частности, химической, весьма значительно.
К толстостенным сосудам, чаще называемым аппаратами высокого давления (АВД), относятся аппараты, работающие при давление более 10МПА. Толщина стенки корпуса такого аппарата превышает 10% его внутреннего диаметра. Конструкция АВД определяется требованиями химико-технологического процесса, эксплуатационными параметрами и характеристиками (давление, температура, свойства рабочей среды, режим работы), производительностью, мощностью и оснащенностью технологическим оборудованием заводов-изготовителей, условиями транспортировки и монтажа. АВД могут быть как без внутренних устройств в качестве баллонов, резервуаров, аккумуляторов, ресиверов, так и с внутренними устройствами, включающими, кроме самого сосуда, различные реакционные, теплообменные и другие устройства, размещаемые внутри корпуса.
Не смотря на большое количество конструкций АВД, в любой из них можно выделить основные элементы: корпус, состоящий из обечайки и фланцев, крышки, днища, затворные и уплотнительные устройства и опоры. Так как указанные элементы общими, поэтому при проведении расчетов необходимо ознакомиться с их конструкциями.
Данная работа посвящена расчету аппарата высокого давления.