- •1. Передмова
- •2. Зміст і побудова проекту
- •2.1. Загальні вимоги до розрахунково-пояснювальної записки
- •2.2. Побудова розрахунково-пояснювальної записки
- •2.3.Вимоги до оформлення тексту рпз
- •2.3.1. Оформлення текстових матеріалів
- •Запис формул
- •2.3.3. Оформлення ілюстрацій
- •2.3.4. Вказівки до складання списку використаної літератури
- •2.4.Оформлення титульного аркуша
- •2.5.Основні надписи
- •2.6 Графічна частина проекту
- •2.7. Креслення вузлів (складальних одиниць)
- •2.8. Креслення деталей
- •3. Зміст розрахункової частини проекту
- •4. Методичні рекомендації щодо роботи над курсовим проектом
- •4.1. Вивчення конструкції апаратів заданого типу.
- •4.1. Вивчення призначення і конструкції апарата
- •4.2. Попереднє опрацювання завдання
- •4.3. Вибір розрахункових величин
- •4.4. Розрахунки основних елементів апарата
- •4.4.1. Розрахунки товщини стінки циліндричної обичайки
- •4.4.2. Розрахунок обичайки апарата, навантаженої зовнішнім тиском
- •4.4.3. Розрахунки днищ і кришок
- •4.4.3.1. Розрахунок еліпсоїдних та напівсферичних кришок і днищ, навантажених внутрішнім тиском, виконують за формулами:
- •4.4.3.2. Розрахунок еліпсоїдних і напівсферичних днищ, навантажених зовнішнім тиском
- •4.4.3.3. Розрахунок гладких конічних обичайок, навантажених внутрішнім тиском.
- •4.4.3.4. Розрахунок гладких конічних обичайок, навантажених зовнішнім тиском
- •4.4.3.5. Розрахунок елементів сорочки
- •5. Вибір стандартизованих елементів апарата
- •0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,4; 10;
- •16; 20; 25; 32; 40; 50; 64; 80; 100.
- •5.5. Вибір муфт
- •5.6 Вибір штуцерів
- •5.8. Приблизний зміст розрахунково-пояснювальної записки.
- •Список літератури
5. Вибір стандартизованих елементів апарата
Розрахунок і вибір опор
Встановлення хімічних апаратів на фундаменти або спеціальні несучі конструкції виконують за допомогою опор. У залежності від робочого положення апарата розрізняють опори для вертикальних і горизонтальних апаратів.
Вертикальні апарати, як правило, встановлюють або на стійках, коли їх розміщують на фундаментах, або на підвісних лапах, коли апарати опирають на міжповерхове перекриття або на спеціальних конструкціях у приміщенні.
Всі опори для сталевих зварних апаратів стандартизовано. Конструкції опор для вертикальних апаратів та їх розміри наведені в табл. 14.1 – 14.4 [1].
В процесі проектування опори обирають за стандартами у відповідності з величиною навантаження на одну опору , яке визначають за формулою
, (5.1)
де Z – кількість опор, на які опирається апарат.
– сумарне навантаження на опори від дії ваги апаратата ваги рідини Gрід, якою заповнено апарат (вага води, яка заповнює апарат під час гідравлічних випробувань).
Вага апарата залежить від його об‘єму та товщини стінок, розрахованих у попередньому розділі, які в свою чергу залежать від тиску в апаратіта в сорочці, температури стінки, матеріалу та інше. Томупідлягає розрахунку у кожному конкретному проекті.
Вага апарата складається з ваги окремих його елементів: обичайки, кришки, днища, обичайки сорочки, днища сорочки та ваги приводу.
Вагу вала, мішалки, фланців у більшості випадків можна не враховувати, як незначну відносно ваги апарата. Виняток становлять апарати, в яких вага цих елементів перевищує 2500-3000 Н. Тоді
, (5.2)
де – вага циліндричної обичайки апарата, розраховується за формулою
, (5.3)
де – об‘єм металу, що утворює обичайку, розраховується, як різниця зовнішнього та внутрішнього об‘ємів (рис. 5.1)
(5.4)
м=7850 кг/м³ – густина металу (сталі);
g=9,81 м/c² – прискорення земного тяжіння (в технічних розрахунках припускається використовувати приблизне значення g=10 м/c²).
Рис. 5.1. Конструкція корпусів і стандартних нероз’ємних сорочок вертикальних стальних зварних апаратів; тип 1, з еліпсоїдним днищем і нижнім випуском продукту; тип 2, з конічним днищем .
Вага кришки, розраховується за формулою
, (5.5)
де – різниця між зовнішнім і внутрішнім напівеліпсоїдами, що утворюють кришку (днище), м³;
, (5.6)
де – зовнішній радіус еліпсоїдної кришки (днища), м;
=, (5.7)
– зовнішня висота кришки (днища), м;
. (5.8)
Стандартні еліпсоїдні кришки мають Н=0;25D.
Вага напівеліпсоїдного днища розраховується за цими ж формулами, але замість товщини кришки , при розрахункахі– слід додавати товщину стінки днища, прийняту у пункті 4.3.2.2.
Вага конічного днища корпусу апарата (сорочки) розраховується за формулою
, (5.9)
де – об‘єм металу, що утворює конічне днище, розрахований як різниця об‘ємів зовнішнього та внутрішнього конусів, м³;
. (5.10)
Для конусів, які мають кут при вершині , а Н=D/2=R;
Rз=R+Sк, а Нз=Н+Sк ; тому формула (5.10) приймає вигляд:
. (5.11)
Вага циліндричної обичайки сорочки розраховується за формулою
, (5.12)
де – об‘єм метала, що утворює сорочку, м³;
, (5.13)
де Н1– височина циліндричної частини сорочки (табл:9:2), м;
.
Вага днища сорочки в залежності від його форми розраховується за формулами (5.5), (5.6) для напівеліпсоїдних та (5.7), (5.8) або (5.9) для конічних.
Вага приводу визначається за формулою
, (5.14)
де m – маса приводу, визначена в процесі попереднього опрацювання завдання (див. розділ 4.2).
Вага рідини становить , (5.15)
де – об‘єм апарата, м3 (згідно з завданням),
=1000 кг/м³ – густина рідини (води).
Отримані значення ваги складових частин апарата підставляють у формулу (5.2) і (5.1) і розраховують навантаження на одну опору . Згідно з цією величиною обирають підвісну опору (лапу) з табл. 14.1 [1] за умовами, що
.
Після вибору опори (лапи) викреслюють її ескіз і проставляють на ньому необхідні розміри.
Міцність кутових зварних швів, які поєднують ребра опор з обичайкою сорочки апарата, перевіряють на зрізування за формулою
, (5.16)
де К – висота катета зварного шва, м;
;
lш– довжина зварювального шва, м;
lш=2∙h опорної лапи;
– припустиме напруження на зрізання, МПа.
Вибір фланців та розрахунок болтових з‘єднань
Загальні положення
Фланцеве з’єднання – найбільш вживаний в хімічному машинобудуванні вид роз‘ємних з‘єднань, які забезпечують герметичність, міцність, швидке збирання та розбирання, технологічність з‘єднання. Їх застосування для приєднання до апаратів та машин трубопроводів, запірних пристроїв, контрольно-вимірювальних приладів, а також для з‘єднання між собою окремих частин машин та апаратів.
Фланцеве з‘єднання складається з двох симетрично розташованих фланців, ущільнюючого пристрою та кріпильних елементів (болтів або шпильок, гайок та шайб).
Болти дозволяється застосовувати при умовному тиску до 4,0 МПа і температурі до 300°С. За умовним тиском більшим за 4 МПа і температурі вищій за 300оС застосовують шпильки.
Фланцеві з‘єднання стандартизовані для труб і трубної арматури з Dy=10-1600 мм (ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12822-80, ГОСТ 12821-80) і окремо для апаратів з Dy=600-4000 мм (ОСТ 26-426-79, ОСТ 26-427-79). Конструкції стандартних сталевих фланців для трубної арматури і труб див. табл. 13.1; 13.2; 13.3; 13.4 [1].
Фланці до апаратів та штуцерів обирають з відповідних стандартів за умовним проходом Dy та умовним тиском Ру, а матеріали – у залежності від температури, середовища та Ру.
Під умовним проходом слід розуміти номінальний внутрішній діаметр апарата або труби. Умовний прохід позначається буквою Dу, з додаванням його розміру. Наприклад, умовний прохід розміром 200 мм позначають: Dy=200.
Умовний тиск, регламентований ГОСТ 356-80, відповідно якому арматура та з‘єднувальні частини трубопроводів повинні виготовлятись на такі умовні тиски, МПа: