- •Содержание
- •Введение
- •1.Цель и задачи проекта
- •2.Эскизный проект
- •2.1.Выбор конструкционных материалов
- •2.2.Определение расчётной температуры
- •2.3.Выбор допускаемых напряжений конструкционного материала
- •2.4.Определение рабочего, расчётного, пробного и условного давлений
- •2.5.Выбор и определение параметров комплектующих элементов
- •2.6.Эскиз компоновки аппарата
- •2.7.Оценка надежности выбранного варианта компоновки
- •3.Технический проект
- •3.1.Расчёт элементов корпуса аппарата
- •3.1.1.Определение коэффициентов сварных швов и прибавки для компенсации коррозии
- •3.1.2.Предварительный расчёт толщины стенок оболочек из условия прочности
- •3.1.3.Предварительный расчёт толщины стенок оболочек из условия устойчивости
- •3.1.4.Определение исполнительной толщины стенок оболочек
- •3.1.5.Определение допускаемых давлений
- •Расчёт допускаемых (предельных) внутренних давлений
- •Расчёт допускаемых (предельных) наружных давлений
- •3.1.6.Укрепление отверстий
- •Определение наибольшего диаметра отверстия в оболочке, не требующего дополнительного укрепления:
- •Расчет укрепления отверстия люка
- •3.1.7.Расчет фланцевого соединения
- •3.1.8.Расчет опор и монтажных цапф аппарата
- •Проверочный расчёт опор и монтажных цапф
- •Проверка прочности бетона на сжатие
- •Проверка прочности сварных швов ребер опор-лап
- •3.2.Расчёт элементов механического перемешивающего устройства
- •3.2.1.Расчет вала перемешивающего устройства Расчёт на прочность
- •Расчёт вала на виброустойчивость
- •Расчет вала на усталость
- •3.2.2.Расчет мешалки
- •3.2.3.Шпоночное соединение ступицы мешалки с валом
- •3.2.4.Расчет муфты
- •Заключение
- •2.Укрепление отверстий:
- •Список использованных источников
2.2.Определение расчётной температуры
Механические характеристики материалов существенно изменяются в зависимости от температуры.
Расчётная температура стенки – температура, при которой определяются физико-механические характеристики, допускаемые напряжения и проводится расчёт на прочность элементов сосуда.
При положительных температурах за расчётную температуру стенки элемента аппарата следует принимать наибольшее значение температуры. Таким образом,
tP = tC = 20 0С, (1)
где tP – расчётная температура стенок корпуса аппарата, 0С;
tC – температура среды, соприкасающейся со стенкой аппарата, 0С.
Для элементов аппарата не имеющих контакта с рабочей средой tP = 20 0С.
2.3.Выбор допускаемых напряжений конструкционного материала
Допускаемые напряжения для рабочих условий определяются по формуле:
[σ] = η1 · η2 · σ*, (2)
где σ* - нормативное допускаемое напряжение при расчётной температуре для выбранного материала;
η1 – поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки рассчитываемого элемента;
η2 – поправочный коэффициент, учитывающий взрыво- и пожароопасность среды.
Для изготовления корпуса аппарата, опор, вала, мешалки и других элементов используются заготовки из проката, для которых η1 =1 [1, c. 21].
Среда в аппарате – глицерин – пожаробезопасная, поэтому принимаем η2 =1.
В соответствии со справочными таблицами определим для выбранных материалов нормативные допускаемые напряжения при расчетной температуре и при температуре 20°С [1, таблица Б.2, с.110-111], затем по формуле (2) определим допускаемые напряжения. Результаты вычислений приведены в таблице 1.
Таблица 1. Материалы и допускаемые напряжения элементов аппарата
Элементы аппарата |
Марка материала |
Допускаемые напряжения, МПа |
|||
σ* |
[σ] |
σ20* |
[σ]20 |
||
Есть контакт с рабочей средой |
|||||
1. Корпус: а) обечайка, днище, крышка; б) люк, штуцеры |
15Х5М ГОСТ 20072-74 |
146 |
146 |
146 |
146 |
2. Внутренние устройства: а) отражательные перегородки; б) змеевик |
15Х5М ГОСТ 20072-74 |
146 |
146 |
146 |
146 |
3. Мешалка |
15Х5М ГОСТ 20072-74 |
146 |
146 |
146 |
146 |
4. Вал |
|||||
5. Крепежные изделия мешалки: болты, гайки, шайбы, шпонки |
|||||
Нет контакта с рабочей средой |
|||||
6. Опоры аппарата, цапфы |
Ст3сп ГОСТ 380-94 |
154 |
154 |
154 |
154 |
7. Крепежные изделия: а) люка, штуцеров; б) для стойки привода, уплотнения, муфты |
37Х12Н8Г8МФБ ГОСТ5632-72
|
230 |
207 |
230 |
207 |
2.4.Определение рабочего, расчётного, пробного и условного давлений
Рабочее давление – максимальное внутреннее избыточное pИ давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса без учёта гидростатического давления среды и без учёта допустимого кратковременного повышения давления во время срабатывания предохранительного клапана или других предохранительных устройств.
pИ = 0.8 МПа
Расчётное внутреннее давление pРВ – давление на которое производится расчёт на прочность. Расчётное давление принимают, как правило, равным рабочему или выше него.
pРВ = pИ + pГ (3)
pГ = ρС · g · HC (4)
где pИ, pГ – соответственно рабочее и гидростатическое давление, Па;
ρС – плотность рабочей среды, кг/м3;
g = 9.81 – ускорение свободного падения, м/с2;
HC – уровень жидкости в аппарате, м.
pГ = ρС · g · HC = 1200 · 9,81 · 2.6 = 0.03 МПа,
Гидростатическое давление составляет менее 5% от рабочего
pГ / рИ = 0.1,
поэтому при дальнейшем расчете учитывается [1, с.22]
pРВ = pИ = 0,8 МПа;
Наружное давление – основная нагрузка для тех элементов аппаратов, которые находятся под рубашкой или работают при остаточном давлении, т.е. под вакуумом.
Расчётное наружное давление – pРН определяется по формуле:
pРН = pa – p0 (5)
где pa = 105 – атмосферное давление, Па;
p0 – остаточное давление в корпусе, Па;
pРН = 0.1·106 – 0,05 · 106 = 0,05 · 106 Па.
Пробное давление pПР – максимальное избыточное давление, создаваемое при гидравлических (пневматических) испытаниях сосудов и аппаратов с целью проверки их на прочность и герметичность. Проверку проводят в соответствии с требованиями Госгортехнадзора на заводе изготовителе и на предприятии при периодическом освидетельствовании.
Пробное давление определяется по формуле
pПР = 1,25 · рРВ · [σ]20 / [σ], (6)
Отношение [σ]20 / [σ] принимается по тому из использованных материалов элементов (корпуса, фланцев, крепежа, штуцеров) сосуда, для которого оно является наименьшим.
pПР = 1,25 · 0.8 · 146 / 146 = 1 МПа
Условное давление pУ – расчётное давление при температуре 20 0С, используемое при выборе и расчёте на прочность стандартных элементов аппарата (узлов, деталей, арматуры). Условное давление рассчитывается по формуле:
pУ ≥ рРВ · [σ]20 / [σ] (7)
pУ ≥ 0.8 · 146 / 146 = 0,8 МПа
Выбираем из стандартного ряда ближайшее большее значение pУ = 1,0 МПа [1, с.24].
Для удобства использования определенных величин при дальнейшем расчете все рассчитанные значения давлений сведем в таблицу 2.
Таблица 2. Расчетное, пробное, условное давление в аппарате
Элементы аппарата |
Расчетное внутреннее давление рРВ, МПа |
Расчетное наружное давление рРН, МПа |
Пробное давление рПР, МПа |
Условное давление рПР, МПа |
|
Корпус |
Крышка |
0,8 |
0,05 |
1,0 |
1,0 |
Обечайка |
0,8 |
0,05 |
1,0 |
1,0 |
|
Днище |
0,8 |
0,05 |
1,0 |
1,0 |
|
Фланцы |
0,8 |
0,05 |
1,0 |
1,0 |
|
Люк |
0,8 |
0,05 |
1,0 |
1,0 |
|
Штуцеры |
0,8 |
0,05 |
1,0 |
1,0 |