Проектирование аппарата с мешалкой (стр. 6 из 10)

Принятые значения допускаемых давлений включают в техническую характеристику аппарата (чертеж общего вида).

Расчёт допускаемых (предельных) внутренних давлений

Допускаемое внутреннее давление для цилиндрической обечайки определяется по формуле:

(27)

и составляет

1,04 · 10⁶Па.

Допускаемое внутреннее давление для эллиптической крышки определяется по формуле:

(28)

и составляет

1,05 · 10⁶Па

Допускаемое внутреннее давление для конического днища определяется по формуле:

(28)

0,81 · 10⁶Па.

Расчёт допускаемых (предельных) наружных давлений

Допускаемое наружное давление для цилиндрической обечайки определяется по формуле:

(29)

и составляет

0,16 · 10⁶ Па

Допускаемое наружное давление для эллиптической крышки определяется по формуле:

(30)

и составляет

0,46 · 10⁶ Па

Допускаемое наружное давление для конической обечайки определяется по формуле:

(31)

и составляет

0,44· 10⁶ Па

Таблица 15. Условные и допускаемые внутренние давления в аппарате

Элементы аппарата	Условное давление р_У, МПа		Допускаемое внутреннее давление р_Д.В., МПа
Элементы аппарата	Фланцы, штуцеры, люк	Уплотнение	Крышка	Обечайка	Днище	Общее для всего аппарата
Корпус	1,0	2,5	1,05	1,04	0,81	0,81

Таблица 16. Допускаемые наружные давления в аппарате

Элементы корпуса	Крышка	Обечайка	Днище	Общее для всех
Допускаемое наружное давление, МПа	0,46	0,16	0,44	0,16

3.1.6. Укрепление отверстий

Отверстия в оболочках аппарата, предназначенные для размещения штуцеров различного назначения и люка, снижают несущую способность корпуса и вызывают концентрацию напряжений вблизи края отверстия.

В нашем случае для оболочек корпуса и привариваемых к нему штуцеров используется один и тот же материал, поэтому воспользуемся следующим алгоритмом расчёта укреплений отверстий [1, с.43]:

Определение наибольшего диаметра отверстия в оболочке,

не требующего дополнительного укрепления:

Наибольший диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления, определяется по формуле

, (32)

где s – исполнительная толщина стенки оболочки, мм;

s_p – расчётная (из условия прочности) толщина стенки оболочки, мм;

с – прибавка на коррозию, мм;

u – минусовой допуск на толщину s листа, мм;

l_p – расчётная ширина зоны укрепления, мм.

Расчётная ширина зоны укрепления определяется по формуле:

, (33)

где D_Р – расчетный внутренний диаметр оболочки, мм.

Наибольшим отверстием в оболочке корпуса является люк, расположенный на крышке аппарата - он подлежит первоочередной проверке. Расчетный внутренний диаметр эллиптической оболочки определяется по формуле:

, (34)

где R – расстояние от оси оболочки до центра отверстия, мм;

D – внутренний диаметр корпуса, мм.

Согласно [1, таблица В.7, с.129] R = 520мм.

3117 мм

150 мм.

По формуле (32) получим

153 мм.

Т.к. диаметр штуцера люка d_Ш = 4000 мм > d₀=153 мм, то расчет укрепления отверстия выполняется.

Расчет укрепления отверстия люка

Проверка укрепления отверстий за счёт стенки люка и стенки оболочки производится по условию:

A ≤ A₀ + A₁ + A₃, (35)

где A – площадь продольного сечения выреза, подлежащая компенсации, мм²;

A₀ – площадь продольного сечения оболочки, участвующая в укреплении, мм²

A₁ и А₃ – площади продольного сечения соответственно наружной и внутренней части люка, участвующий в укреплении, мм.

Площадь продольного сечения выреза определяется по формуле:

А = 0,5 · (d_Ш + 2 · c – d₀) · s_р (36)

и составляет:

А = 0,5 · (400 + 2 · 1 – 153) · 5,49 = 683 мм²

Площадь продольного сечения оболочки, участвующая в укреплении определяется по формуле:

А₀ = (s – s_Р - с) · l_р (37)

и составляет:

А₀ = (10 – 5,49 - 1) · 150 = 376 мм²

Расчетные длины внешней и внутренней части штуцера определяются по формулам:

, (38)

, (39)

где s_Ш – исполнительная толщина стенки люка.

Принимая s_Ш = 8мм [1, таблица В.15, с.137] получим:

66.3 мм;

25 мм.

Расчетная толщина стенки штуцера определяется по формуле:

(40)

и составляет

1,1 мм.

Площади продольного сечения соответственно наружной и внутренней части люка, участвующий в укреплении определяются по формулам:

А₁ = (s_Ш – s_ШР - с) · l_1р (41)

А₃ = (s_Ш – s_ШР – 2 · с) · l_3р (42)

и составляют:

А₁ = (8 – 1,1 - 1) · 66.3 = 391 мм²

А₃ = (8 – 1,1– 2 · 1) · 25 = 147.3 мм²

Производим проверку по условию (31):

А = 683 мм², А₀ + А₁ + А₃ = 376 + 391 + 147.3 = 914.3 мм².

Условие (35) выполняется.

3.1.7. Расчет фланцевого соединения

Герметичность фланцевого соединения обеспечивается правильным подбором материала прокладки и учётом действующих усилий. Элементы фланцевого соединения (болты и прокладки) проверяются на прочность.

Расчет фланцевого соединения люка аппарата проводится на основе отраслевого нормативно-технического документа РД 26-15-88.

Податливость болтов фланцевого соединения определяется по формуле:

λ_Б = l_Б / (z_Б · Е_Б20 · А_Б), (43)

где l_Б – приведённая длина для болтов, м;

E_б20 – модуль упругости материала болта при 20°С, Па;

z_б – число болтов (шпилек) в соединении;

A_б – минимальная площадь поперечного сечения болта, м².

Приведенная длина болтов определяется по формуле:

l_Б = h_Ф + 0.5d_Б (44)

где h_Ф – общая высота дисков фланцевого соединения, м;

d_б – наружный диаметр резьбы болта, м.

Общая высота дисков фланцевого соединения определяется по формуле:

h_Ф = 2h + s_n + 1 (45)

h – высота диска фланца, мм;

s_П – толщина прокладки, мм.

В качестве материала прокладки примем паронит общего назначения - ПОН ГОСТ 481-80. Толщина прокладки s_П = 3 мм [1, таблица 13, с.48].

Для фланца люка h = 30 мм, диаметр болтов d_Б = 20мм, количество – z_Б = 20 [1, таблица В15, с.143], А_Б = 225·10^-6 м²[1, таблица 14, с.49], Е_Б20 = 2,0·10¹¹ Па [1, таблица Б.3, с.112].

По формулам (43), (44), (45) получим:

h_Ф = 2 · 30 + 3 + 1 = 64 мм.

l_Б = 0,064 + 0.5 · 0,020 = 0,074 мм.

λ_Б = 0,074 / (20 · 2·10¹¹ · 225·10^-6) = 8,22 · 10^-11м / Н

Податливость прокладки определяется по формуле:

(46)

где b – ширина прокладки, м;

К₀ – коэффициент обжатия;

D_П.СР. – средний диаметр прокладки, м;

E_П – модуль упругости материала прокладки, Па.

Средний диаметр прокладки:

D_П.СР = D_П – b, (47)

где D_П – внешний диаметр прокладки, м.

Принимаем D_П = 457 мм, b = 12,5 мм [1, таблица В.15, с.143], модуль упругости материала прокладки Е_П = 2 · 10⁹ Па, К₀ = 0,9[1, таблица 13, с.48].

D_П.СР = 0,457– 0,0125 = 0,44 м.

7,73 · 10^-11м / Н