Смекни!
smekni.com

Расчет и конструирование типового оборудования (стр. 1 из 35)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (г. Северодонецк)

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине

"РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

ТИПОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ"

для студентов специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов" (в 2-х частях)

Часть 1. " Расчет и конструирование тонкостенных аппаратов"

Северодонецк 2009

Конспект лекций по дисциплине "Расчет и конструирование типового оборудования" для студентов специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов" (в 2-х частях). Часть 1." Расчет и конструирование тонкостенных аппаратов"/ Сост. И.М. Генкина. – Северодонецк, ТИ, 2009 – 239 с.

Составитель: И.М. Генкина, ст. преподаватель СОДЕРЖАНИЕ

I. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Общий объем дисциплины и объем лекций 4

II. Конспект лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Лекция 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Лекция 2. Материалы, применяемые для изготовления

химического оборудования . . . . . . . . . . . . . . 18

Лекция 3. Основы теории тонкостенных оболочек.

Уравнение Лапласа . . . . . . . . . . . . 22

Лекция 4. Основы теории тонкостенных оболочек.

Приложение безмоментной теории расчета тонкостенных

оболочек к расчету корпусов тонкостенных аппаратов . . . . 30

. . . . . .

Лекция 5. Основы теории тонкостенных оболочек. Оценка

прочности тонкостенных сосудов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

. . .

Лекция 6. Элементы моментной теории тонкостенных

оболочек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Лекция 7. Общие требования к сосудам, работающим под

давлением . . . . . .. . .

Лекция 8. Конструкции обечаек и днищ . . .

Лекция 9. Расчет элементов аппаратов, нагруженных

внутренним избыточным давлением

Лекция 10. Расчет элементов аппаратов, нагруженных

наружным давлением

Лекция 11. Аппараты с рубашками . . . . . . .

Лекция 12. Расчет цилиндрических обечаек при

совместном действии нагрузок нескольких видов

Лекция 13. Укрепление отверстий в стенках аппаратов .

Лекция 14. Конструкции и расчет фланцевых соединений

. . . .

Лекция 15. Конструкции и выбор опор и строповых

устройств аппаратов .

Приложения

I. Общие сведения

1. Общий объем дисциплины и объем лекций

Дисциплина "Расчет и конструирование типового оборудования" изучается студентами дневной и заочной формы обучения специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов" в 7 и 8 семестрах.

Общий объем дисциплины и объем лекций в соответствии с рабочим учебным планом приведены в таблице 1.

Таблица 1

Форма обучения

Курс

Семестр

Общий объем дисциплины, час.

Объем лекций, час.

Дневная

4

7

162

42

8

162

28

Всего

324

70

Заочная

4

7

162

8

8

162

6

Всего

324

14

Конспект лекций состоит из двух частей: часть 1 – " Расчет и конструирование тонкостенных аппаратов" и часть 2 – "Расчет и конструирование сосудов высокого давления".

II. Конспект лекций

Лекция 1. Тема " Введение "

Рассматриваемые вопросы: Задачи курса, его предмет и содержание. Понятие машины и аппарата. Классификация химического оборудования. Тонкостенные аппараты и аппараты высокого давления. Специфичность работы химического оборудования. Порядок проектирования оборудования. Основные этапы проектирования. Требования к проектируемому оборудованию.

1.1. Задачи курса, его предмет и содержание

Курс РК ТУ (Расчет и конструирование типового оборудования) является одной из профилирующих дисциплин по специальности 7.090220 "Оборудование химических предприятий и производств строительных материалов".

Данная дисциплина относится к циклу профессионально ориентированных дисциплин при подготовке инженеровмехаников химических и смежных производств.

Целью изучения данной дисциплины является ознакомление с основами расчета и конструирования машин и аппаратов химических производств.

Курс РК ТУ включает в себя теоретические основы расчетов химического оборудования, изучение типовых конструкций элементов машин и аппаратов, а также изучение нормативнотехнической документации, регламентирующей конструкции, требования к изготовлению и методы расчета на прочность, жесткость и устойчивость.

Методы расчета и конструирования, изученные в курсе РК ТУ, используются при выполнении курсовой работы по данной дисциплине, курсового проекта по оборудованию химических производств, дипломного проекта и в дальнейшей инженерной практике.

В самом названии дисциплины "Расчет и конструирование

…" отражена связь этих процессов при проектировании нового оборудования. Расчет и конструирование всегда идут параллельно и влияют друг на друга. При проектировании нового оборудования сначала выбирается принципиальная конструкция, определяются основные параметры машины или аппарата и его основные размеры. Однако, в процессе выбора конструкции необходимо проводить предварительные расчеты, позволяющие подобрать типовые конструктивные элементы: опоры, фланцы, контрольно-измерительную и запорную арматуру и т.д. После проверочного расчета на прочность могут измениться некоторые размеры, а иногда и конструкция устройств. В процессе проектирования для выбора оптимального варианта конструкции нередко приходится просчитывать несколько вариантов конструктивных решений. 1.2. Классификация химического оборудования и специфичность его работы

Классификацией называется логическая операция, состоящая в разделении всего изучаемого материала на группы по обнаруженным сходствам и различиям. С помощью классификации изучаемые предметы могут быть организованы в систему, позволяющую установить связи между этими предметами и закономерности, определяемые этими связями.

В основу классификации могут быть положены разные признаки, однако они должны быть существенными, определяющими основные свойства классифицируемых предметов.

В основу классификации химического оборудования положены два признака:

– характер технологического процесса;

– общность конструктивных форм, технологии изготовления, применения материалов.

Для определения характера технологического процесса может быть использовано определение машины и аппарата.

Машиной называют механизм или комплекс механизмов, совершающие определенные целесообразные движения с целью преобразования энергии или совершения работы.

Аппарат можно определить как ограниченное пространство, в котором происходят процессы, сопровождаемые изменением химических свойств, температуры и агрегатного состояния перерабатываемого материала.

В соответствии с этими определениями химическое оборудование разделяют на машины химических производств и химическую аппаратуру.

К машинам химических производств относится технологическое оборудование, в котором определяющим является механическое воздействие рабочих органов машины на объект обработки. К машинам химических производств относят:

– машины для измельчения (дробилки и измельчители);

– машины для разделения сыпучих материалов на фракции (сита, классификаторы);

– машины для получения однородных смесей (смесители, мешалки);

– машины для транспортирования или подачи материала (транспортеры, питатели, дозаторы);

– машины для выделения твердой фазы из жидкостей или газов (фильтры, центрифуги, сепараторы); – машины с вращающимися барабанами.

К химическим аппаратам относят:

– теплообменные аппараты;

– колонные аппараты;

– реакторы;

– котлы;

– выпарные аппараты; – емкостные аппараты.

В пределах каждой из названных групп оборудования существует более подробное деление.

Используя второй признак классификации (общность конструктивных форм, технологии изготовления, применения материалов), химическую аппаратуру разделяют на тонкостенные аппараты и аппараты высокого давления

(толстостенные).

Любой аппарат можно рассматривать как емкость, в которую встроены дополнительные устройства. Корпуса таких аппаратов состоят из типовых элементов: обечаек, днищ, штуцеров, люков, фланцевых соединений, опорных узлов. Конструкции большинства из этих элементов стандартизованы и унифицированы по типоразмерам. Задачей этого курса и является изучение конструкций типовых элементов аппаратов и методов их расчета.