Выпускная работа

1 Введение

Я получилзадание накурсовой проектрассчитатьи спроектироватьвыпарной аппаратс восходящейпленкой.

Выпаривание- процесс концентрированиярастворовнелетучихвеществ путемудаления легколетучих растворителейв виде паров.Сущность выпариваниязаключаетсяв переводерастворителяв парообразноесостояние иотводе получаемогопара от оставшегосясконцентрировавшегосяраствора. Выпариваниеобычно проводитьсяпри кипении,т.е. в условиях,когда давлениепара над растворителемравно давлениюпара в рабочемобъеме аппарата.

Процессвыпариванияотноситьсяк числу широкораспространенных.Последнееобъясняетсятем, что многиевещества, напримередкий натр,получают в видеразбавленныхводных растворов,а на дальнейшуюпереработкуон долженпоставлятьсяв виде концентрата.

Научный анализпроцессовфильтрованиябыл дан впервыев 1915 году профессоромИ.А.Тищенко вмонографии«Современныевыпарные аппаратыи их расчет»;ему же принадлежатработы, посвященныеизучению свойствкипящих жидкихрастворов.

Простоевыпариваниеосуществляетсяна установкахнебольшойпроизводительности,когда экономиятепла не имеетбольшого значения.Кроме того,простое выпариваниена условияхпериодическогодействия оправданов случае выпариваниярастворов,отличающихсявысокой депрессией.Проведениепериодическогопроцесса возможнодвумя методами:

• содновременнойзагрузкойисходногораствора;

• спорционнойзагрузкойисходногораствора.

Проведениепроцесса подвакуумом имеетв большинствеслучаев существенныепреимущества- снижениетемпературыкипения раствора,а это позволяетприменить длянагреваниявыпарногоаппарата парнизкого давления,являющийсятепловым отходомдругих производств.

В химическойи смежной с нейотрасляхпромышленностижидкие смеси,концентрированиекоторых осуществляетсявыпариванием,отличаютсябольшим разнообразиемкак физическихпараметров(вязкость, плотность,величина критическоготепловогопотока и др.),так и другиххарактеристик( пенящиеся,кристаллизирующиеся,нетермостойкиерастворы идр.). Свойствасмесей определяютосновные требованияк условиямпроведенияпроцесса(вакуум-выпаривание,прямо- и противоточное,одно- и многокорпусноевыпаривание),а также и конструкциювыпарных аппаратов.

Такое разнообразиетребованийвызывает определённыесложности приправильномвыборе схемывыпарной установки,типа аппарата,числа ступенейв многокорпуснойустановке. Вобщем случаетакой выборявляется задачейоптимальногопоиска и выполняетсятехнико-экономическимсравнениемразличныхвариантов сиспользованиемЭВМ.

Особенностьюмоего аппаратаявляется вводциркуляционнойтрубы в греющуюкамеру снизупо оси аппарата,что заметноснижает гидросопротивлениеи не снижаетскорости потока.Вторым нововведениемявляетсяиспользованиена циркуляционнойтрубе коническогоперехода (сужения),который позволяетполучить навходе в аппаратпоток с болеевысокой скоростью,чем в стандартныхаппаратах.Более высокаяскорость потокапозволяетинтенсифицироватьпроцесс в аппарате.

Схема аппарата

Экспликация:

1. Штуцердля выходапара.

2. Брызгоуловитель.

3. Брызгоотбойник.

4. Греющаякамера.

5. Штуцердля подводагреющего пара.

6. Штуцердля отводаконденсатагреющего пара.

7. Штуцердля отвода несконденсировавшихсяпаров.

8. Циркуляционнаятруба.

2 Выбор материала

Выбираемконструкционныйматериал, стойкийв среде сернокислоймеди в интервалеизмененияконцентрацийдо 30 % .

В этих условияххимическистойкой являетсясталь марки12Х18Н10Т. Коррозионнаяпроницаемостьее менее 0,1 мм/год(П=0,1 мм/год).

3 Определениеосновных размероваппарата ичисла трубок

Основныегеометрическиеразмеры аппаратаопределяемпо ГОСТ 11987-81:

F=800м² ;

l=6000мм ;

D=2000мм ;

D₁=5600мм ;

D₂=1250мм ;

H=19000мм ;

M=50000кг ;

d=57ґ3мм;

шаг трубокв греющей камереt=70мм [Д,стр.182].

Общее числотруб можноопределитьиз уравнения

(1)

где F- поверхностьтеплообмена;

d_р- расчетныйдиаметр трубы;

l- длина труб.

Подставимзначения вформулу (1) :

При размещениитрубок в трубныхрешетках необходимообеспечитьмаксимальнуюкомпактность,надежное креплениетрубок, удобстворазметки трубныхрешеток и монтажапучка. С точкизрения удовлетворенияэтих требованийнаиболеецелесообразнасхема размещениятрубок по вершинамправильныхтреугольников(шахматныйпучок), квадратов(коридорныйпучок и концентрическимокружностям).

Для шахматногопучка, которыйшироко применяютв промышленностикак самую компактнуюсхему, связьмеду общимколичествомтруб n,числом трубна диагоналиbи на сторонеaнаибольшегошестиугольникавыражаетсяследующимизависимостями:

n=3Чa(a- 1) + 1 (2)

b=2Чa- 1 (3)

Подставиввеличины получим:

500=3Ча(а- 1) +1 Ю500=3a²-3a + 1

Откуда

a=13,4мм.

b=2Ч13,4- 1=25,8мм.

2. Расчет толщинстенок коническихпереходовработающих

под наружнымдавлением.

4.2.1 Общие положения.

Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :

(12) (13)

где с - прибавкасостоящая из:

с₁- прибавка накоррозию ;

с₂- прибавка наминусовойдопуск ;

с₃- технологическаяприбавка.

КоэффициентK₂=f(K₁;K₃)определяетсяпо [1],рис.6.3 в зависимостиот значенийкоэффициентовК₁ иК₃ :

	(14)
	(15)

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :

(16)

где допускаемоедавление изусловия прочностиопределяетсяпо формуле:

(17)

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле

(18)

где

(19)

Эффективныйдиаметр обечайкиопределяетсяпо формуле :

(20)

Расчетнаядлина обечайкиопределяетсяпо формуле :

(21)

4.2.2 Расчетконическогопереходасепарационнойчасти аппарата.

Исходныеданные по расчету:

Диаметргреющей камеры,м	1,6
Диаметркорпуса, м	3,8
Рабочеерасчетноедавление, МПа	0,1
Давлениеиспытания,МПа	0,2
Температурастенки, °С	130
Материалаппарата	Х17
Срокслужбы аппарата,лет	14
Допустимыенапряжения,МПа	196,15
Модульпродольнойупругости,МПа	2Ч105

ОпределяемкоэффициентыK₁и К₂по формулам(14) и (15):

По номограммеопределяем: К₂ =0,24.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (12):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с₁+с₂+с₃ ,

где с₁=П ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с₂=±0,8мм = 0,0008 м ;

с₃=4,8 мм = 0,0048 м.

Получимтолщину :

Эффективныйдиаметр обечайкиопределяетсяпо формуле(20):

Расчетнаядлина обечайкиопределяетсяпо формуле(21):

Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (17):

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(18):

где

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (16):

Посколькур_р

4.2.3 Расчетконическогоперехода греющейчасти аппарата.

Исходныеданные по расчету:

Диаметргреющей камеры,м	1,6
Диаметртрубы, м	0,6
Рабочеерасчетноедавление, МПа	0,1
Давлениеиспытания,МПа	0,2
Температурастенки, °С	130
Материалаппарата	Х17
Срокслужбы аппарата,лет	14
Допустимыенапряжения,МПа	196,15
Модульпродольнойупругости,МПа	2Ч105

ОпределяемкоэффициентыK₁и К₂по формулам(14) и (15):

По номограммеопределяем: К₂ =0,27.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (12):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с₁+с₂+с₃ ,

где с₁=П ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с₂=±0,8мм = 0,0008 м ;

с₃=2,8 мм = 0,0006 м.

Получимтолщину :

Эффективныйдиаметр обечайкиопределяетсяпо формуле(20):

Расчетнаядлина обечайкиопределяетсяпо формуле(21):

Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (17):

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(18):

где

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (16):

Посколькур_р

4 Конструктивныерасчеты корпусааппарата.

1. Расчет толщинстенок обечаекработающихпод наружнымдавлением.

4.1.1 Общие положения.

Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :

(4) (5)

где с - прибавкасостоящая из:

с₁- прибавка накоррозию ;

с₂- прибавка наминусовойдопуск ;

с₃- технологическаяприбавка.

КоэффициентK₂=f(K₁;K₃)определяетсяпо [1],рис.6.3 в зависимостиот значенийкоэффициентовК₁ иК₃ :

	(6)
	(7)

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :

(8)

где допускаемоедавление изусловия прочностиопределяетсяпо формуле:

(9)

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле:

(10)

где

(11)

Расчетнаядлина обечайкивыбираетсяв зависимостиот ее конфигурации.

С помощьюрасчетнойномограммы[1],рис. 6.3 можноопределятьs_R,[p]и lбез расчетапо правилу,показанномуна [1],рис. 6.4, где приводятсяразличныеварианты.

Полученноезначение толщиныстенки должнобыть проверенопо формуле на[p].

2. Расчет обечайкисепарационнойчасти аппарата.

Исходныеданные по расчету:

Диаметркорпуса, м	3,8
Длинакорпуса, м	2,5
Рабочеерасчетноедавление, МПа	0,1
Давлениеиспытания,МПа	0,2
Температурастенки, °С	130
Материалаппарата	Х17
Срокслужбы аппарата,лет	14
Допустимыенапряжения,МПа	196,15
Модульпродольнойупругости,МПа	2Ч105

ОпределяемкоэффициентыK₁и К₂по формулам(6) и (7):

По номограммеопределяем: К₂ =0,28.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (4):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с₁+с₂+с₃ ,

где с₁=П ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с₂=±0,8мм = 0,0008 м ;

с₃=2,8 мм = 0,0028 м.

Получимтолщину :

Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (9):

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(10):

где

.

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (9):

Посколькур_р

3. Расчет обечайкигреющей частиаппарата.

Исходныеданные по расчету:

Диаметркорпуса, м	1,6
Длинакорпуса, м	0,425
Рабочеерасчетноедавление, МПа	0,1
Давлениеиспытания,МПа	0,2
Температурастенки, °С	130
Материалаппарата	Х17
Срокслужбы аппарата,лет	14
Допустимыенапряжения,МПа	196,15
Модульпродольнойупругости,МПа	2Ч105

ОпределяемкоэффициентыK₁и К₂по формулам(6) и (7):

По номограммеопределяем: К₂ =0,2.

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (4):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с₁+с₂+с₃ ,

где с₁=П ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с₂=±0,8мм = 0,0008 м ;

с₃=2,8 мм = 0,0006 м.

Получимтолщину :

Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (9):

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(10):

где

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (9):

Посколькур_р

4.5 Расчетфланцевогосоединения.

4.4.1 Конструктивныеразмеры фланца.

Внутреннийдиаметр фланцаD:1600 мм.

Толщинаобечайки S:10 мм.

Толщина втулкипринята S₀=11мм, что удовлетворяетусловию :

S0Ч1,3 10

и

S₀-S

Толщина S₁втулкипо формуле :

(30)

где

.

Тогда толщинавтулки из (30):

Высота втулкипо формуле

(31)

Отсюда

Принимаемh_b=0,60м.

Эквивалентнаятолщина втулкифланца :

(32)

Подставими получим:

Диаметрокружностипо формуле :

Dб>D+ 2(S1+dб+U),

(33)

гдеd_б=20мм;

U=6мм - нормативныйзазор междугайкой [],т.1.40.

D_б>1600+2(48+20+6)=1748 мм.

ПринимаемD_б=1760мм =1,76 м.

Наружныйдиаметр фланца:

DH=Dб+а,

(34)

гдеа=40 мм - для шестигранныхгаек М20 ([],т.1.41).

D_H=1760+40=1800 мм,

ПринимаемD=1800мм=1,8 м.

Наружныйдиаметр прокладки:

Dн.п.=Dб-e,

(35)

гдее=30 мм - для плоскихпрокладок приd_б=20мм.

Подставимзначения иполучим:

D_н.п.=1760-30=1730 мм.

Среднийдиаметр прокладкиопределяетсяпо формуле:

Dc.п.=Dн.п.-в=1730-20=1710мм.

(36)

гдев = 20 мм - ширина плоской неметаллическойпрокладки длядиаметра аппарата

D=1600мм.

Отсюда

D_c.п.=1730-20=1710 мм.

Количествоболтов по формуле:

(37)

гдеt_m=5d_b=5Ч20=100мм - шаг расположенияболтов прир=0,1 МПа ([],т. 1.43)

Тогда

Принимаемn_b=56,кратное четырем.

Высота (толщина)фланца :

(38)

гдеl=0,22для р=0,1 МПа иприварныхфланцев.

Принимаемh_ф=50мм.

Расстояниемежду опорнымиповерхностямигаек для фланцевогосоединенияс уплотнительнойповерхностьютипа шип-паз(ориентировочно):

Lб.о.»2(hф+hп)

(39)

гдеh_п=2- высота стенкипрокладки.

Отсюда

L_б.о.=2(50+2)=104мм = 0,104 м,

4.5.2 Нагрузкадействующаяна фланец.

Равнодействующаявнутреннегодавления определяетсяпо формуле:

(40)

Тогда равнодействующаявнутреннегодавления имеетзначение:

Реакцияпрокладки поформуле :

(41)

гдек_пр=2,5для паронита;

b₀- эффективнаяширина прокладки:

Тогда

Усилие возникающееот температурныхдеформаций:

(42)

гдеa- коэффициенты линейного расширения материала фланца (Х17) иматериала болта(35Х).

t_p=0,96t=96°С- расчетнаятемпературалегированныхфланцев;

t_б=0,95Ч100=95°С- расчетнаятемператураболтов;

Е_б=1,9Ч10⁵ МПадля болтов изстали 35Х;

f_б=2,35Ч10^-4 м²- дл болтов диаметромМ20;

n_б=56- количествоболтов;

у - податливостиболтов, фланцеви прокладки,определяемыепо формулам:

(43)

	(44)
	(45)

где

Тогда подставимзначения иполучим:

Окончательнополучаем поформуле (42):

Коэффициентжесткостифланцевогосоединениянаходим поформуле:

(45)

Отсюда

Болтоваянагрузка вусловиях монтажадо подачи внутреннегодавления :

(47)

гдер_пр=20МПа - допустимоедавление паронитовойпрокладки.

Тогда

Болтоваянагрузка врабочих условиях:

F_б2= F_б1+ (1-К_ж)F_Д+ F_t,

F_б2= 0,91(1-1,56)Ч0,23+ 0,33 = 1,1 МПа.

Приведенныйизгибающиймомент :

(48)

4.5.3 Проверкапрочности игерметичностисоединения.

Условиепрочностиболтов имеетвид:

(49)

где[s]_б20 = 230 МПа - допустимоенормальноенапряжениеболта при 20°С.

Условиепрочностинеметаллическойпрокладки :

(50)

где[р_пр]=130МПа - для параонита;

F_бMAX=max{F_1б;F_2б}=1,1МПа.

Максимальныенапряженияв сечении фланца,ограниченныеразмером S₁:

(51)

гдеD^*=D=1,6м, при D>20ЧS₁(1,6>20Ч0,028);

,

Тогда

Максимальныенапряженияв сечении,ограниченномразмером S₀:

.

(52)

Тогда

Напряженияво втулке отвнутреннегодавления :

- тангенциальные:

(53)

- меридианальные:

(54)

Условиепрочности дляфланца, ограниченногоразмером S₁=28мм выполняется,если:

(55)

где [s]= 195 МПа.

Подставими получим:

Условиепрочности дляфланца, ограниченногоразмером S₀=11мм выполняется:

(56)

Подставими получим:

Условиягерметичности,определяемоепо формулеуглом поворотафланца ,такжевыполняется,если :

(57)

где [q]= 0,009 рад - допускаемыйугол поворотаприварноговстык фланцапри D=1600мм :

Вывод- фланцевоесоединениеподобрано ипросчитаноправильно.

4.8 Расчетопор-лап длякорпуса греющейкамеры.

Принимаемчто момоентдей ствующийна аппаратравен нулю(М=0), а осевая силасостоит из весаметалла аппаратаи жидкости,заполняющейего (принимаемкритическийслучай - аппаратзаполнен полностью):

Р=G_{корпуса}+ G_{жидкости}=30000 +31224,24=61224 кг=0,8 МН.

Эскиз опоры:

Определимнагрузку наодну опору :

(67)

, где второеслагаемое мыне учитываем;

z=3 -числоопор;

l₁=1- коэффициентзависящий отчисла опор.

Подставимзначения :

(68)

Проверкапрочностистенки вертикальногоцилиндрическогоаппарата подопорой-лапойбез накладноголиста.

Осевое напряжениеот внутреннегодавления Р иизгибающегомомента определяетсяпо формуле :

(69)

Окружноенапряжениеот внутреннегодавления :

(70)

Максимальноемембранноенапряжениеот основныхнагрузок определяетсяпо формуле

(71)

Максимальноемембранноенапряжениеот основныхнагрузок иреакции опорыопределяетсяпо формуле

(72)

где к₁ принимаетсяпо [],рис. 14.6 в зависимостиот параметра

(73)

.

Максимальноенапряжениеизгиба от реакцииопоры определяетсяпо формуле :

(74)

где к₂- принимаетсяпо [],рис. 14.6 в зависимостиот тех же параметров.

Условие прочностиимннт вид :

(75)

где А=1,2 - дляусловий гидроиспытанийи монтажа.

Проверяем

Условиепрочностивыполнено,значит подкладнойлист не требуется.

Опора выбранаправильно.

4.6 Расчетукрепленияотверстий.

Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :

( 58)

где D_R-диаметрукрепляемогоэлемента ;

s- толщина укрепляемогоэлемента ;

c- прибавкана коррозию.

.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:

( 59)

При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :

(60)

где s_H- толщинанакладки;

s- толщина стенки;

с - прибавкана коррозию.

Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:

	(61)
	(62)

Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :

(63)

Расчетыукрепленияотверстий.

Сепарационнаячасть.

Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :

.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:

При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :

Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:

Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :

Укреплениеотверстийудовлетворяетусловию укрепления.

Коническийпереход.

Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :

.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:

При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :

Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:

Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :

Укреплениеотверстийудовлетворяетусловию укрепления.

Греющаякамера.

Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :

.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:

При укреплениинакладнымкольцом егоширина определяетсяпо формуле :

Расчетнаядлина внешнейи внутреннейчастей штуцера,участвующихв укреплении:

Проверкаусловия укрепленияотверстиянакладнымкольцом :

Укреплениеотверстийудовлетворяетусловию укрепления.

Эллиптическоеднище.

Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :

.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:

Посколькудиаметр отверстияменьше диаметратребующегоотверстия, тоукреплениеотверстий нетребуется.

2.5 Обечайка.

Диаметротверстия нетребующегоукрепления,при отсутствииизбыточнойтолщины стенкиукрепляемогоэлемента :

.Наибольшийдиаметр отверстияне требующегодополнительногоукрепления:

Посколькудиаметр отверстияменьше диаметратребующегоотверстия, тоукреплениеотверстий нетребуется.

4.7 Расчеттрубной решетки(трубной доски).

Определяем номинальнуюрасчетнуювысоту решеткиснаружи :

(64)

где р=р_m=0,1МПа;

s_ид=140Мн/м².

Коэффициентослаблениярешетки отверстиямиопределяемпо формуле :

(65)

Номинальнуюрасчетнуювысоту решеткипосерединеопределяемпо формуле :

(66)

Округляемполученныевеличины (сучетом прибавкина коррозию):

h₁’=0,016мм;

h’=0,040мм.

Содержание:

1. Введение............................................................................................................стр.4

2. Выборматериала..............................................................................................стр.6

3. Конструктивныйрасчет греющейкамеры.....................................................стр.6

4. Конструктивныерасчеты корпусааппарата

   4.1Расчет обечаекработающихпод наружнымдавлением.........................стр.7

5. Общиесведения...............................................................................стр.7

6. Расчетобечайкисепаратора..........................................................стр. 8

7. Расчетобечайкираспределителя...................................................стр.9

8. Расчетконическихпереходов..................................................................стр. 12

9. Расчетэллиптическогоднища..................................................................стр.18

10. Расчетфланцевогосоединения................................................................стр. 22

11. Расчетукрепленияотверстий....................................................................стр.31

12. Расчеттрубнойрешетки.............................................................................стр.35

13. Расчетопораппарата..................................................................................стр.36

14. Литература..........................................................................................................стр.38

Литература:

1. ЛащинскийА.А. «Конструированиесварных химическихаппаратов.Справочник.»Л.: «Машиностроение»,1981.

2. ЛащинскийА.А., ТолчинскийА.Р.,Л.: «Машиностроение»,1970 г.

3. МихалевМ.Ф. «Расчет иконструированиемашин и аппаратовхимическихпроизводств.Примеры и задачи.»Л.: «Машиностроение»,1984.

4. ЧернобыльскийИ.И. «Машины иаппараты химическихпроизводств»М.: «Машиностроение»,1974.

5. ГОСТ12815-80 «Фланцы арматуры,соединительныхчастей и трубопроводов».

6. ГОСТ14249-89 «Сосуды иаппараты. Нормыи методы расчетана прочность».

7. ГОСТ6533-78 «Днища эллиптическиеотбортованныестальные длясосудов, аппаратови котлов».

Сумский ГосударственныйУниверситет

Инженерныйфакультет

Кафедра химическойтехники ипромышленнойэкологии

Пояснительнаязаписка

к курсовомупроекту на тему:

«Рассчитатьи спроектироватьвыпарной аппаратс восходящейпленкой».

Студент
Группа	ХМ-53
Преподаватель	СтороженкоВ.Я.

1998 г.

3. Расчет толщиныстенки эллиптическогоднища, работающего

под наружнымдавлением.

4.3.1 Общие положения.

Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :

(22) (23)

где с - прибавкасостоящая из:

с₁- прибавка накоррозию ;

с₂- прибавка наминусовойдопуск ;

с₃- технологическаяприбавка.

Коэффициентприведениярадиуса кривизныK_Эпринимаетсяравным 0,9 дляэллиптическихднищ и 1,0 дляполусферическихднищ.

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :

(24)

где допускаемоедавление изусловия прочностиопределяетсяпо формуле:

(25)

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле:

(26)

где К_Эопределяетсяпо [1],рис. 7.11.

4.3.2 Расчеткрышки сепарационнойчасти аппарата.

Исходныеданные по расчету:

Диаметркорпуса (днища),м	3,8
Рабочеерасчетноедавление, МПа	0,1
Давлениеиспытания,МПа	0,2
Температурастенки, °С	130
Материалаппарата	Х17
Срокслужбы аппарата,лет	14
Допустимыенапряжения,МПа	196,15
Модульпродольнойупругости,МПа	2Ч105

Определяемрасчетнуютолщину обечайкипо формуле (22):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с₁+с₂+с₃ ,

где с₁=П ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с₂=±0,8мм = 0,0008 м ;

с₃=11,8 мм = 0,0028 м.

Получимтолщину :

Определимдопускаемоедавление изусловия прочностипо формуле (25):

а допускаемоедавления изусловия устойчивостив пределахупругостиопределяютсяпо формуле(26):

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле (24):

Посколькур_р

4.4 Расчеттолщины стенкицилиндрическойобечайки, работающйпод внутреннимдавлением.

4.4.1 Общие положения.

Толщина стенкиопределяетсяпо формуле :

(27) (28)

где с - прибавкасостоящая из:

с₁- прибавка накоррозию ;

с₂- прибавка наминусовойдопуск ;

с₃- технологическаяприбавка.

Допускаемоенаружное давлениеопределяетсяпо формуле :

(29)

Производитьрасчет на прочностьдля условийиспытания нетребуется, еслирасчетноедавление вусловиях испытаниябудет меньше,чем расчетноедавление врабочиз условиях,умноженноена 1,35[s₂₀]/[s].

4.4.2 Расчетобечайки греющейчасти аппарата.

Исходныеданные по расчету:

Диаметркорпуса, м	1,6
Длинакорпуса, м	6
Рабочеерасчетноедавление, МПа	1
Температурастенки, °С	130
Материалаппарата	Х17
Срокслужбы аппарата,лет	14
Допустимыенапряжения,МПа	196,15
Модульпродольнойупругости,МПа	2Ч105

Определяем,давление накоторое необходиморассчитатьаппарат :

р_R=рЧrgh=

=1 Ч10⁶+ 1000 Ч9,81 Ч6=1,06 Ч10⁶ Па = 1,06 МПа.

Определяемрасчетнуютолщину стенки(27):

Определимприбавку красчетнойтолщине стенки:

с=с₁+с₂+с₃ ,

где с₁=П ЧТ = 0,01 Ч14 =1,4 мм=0,0014 м;

с₂=±0,8мм = 0,0008 м ;

с₃=3 мм = 0,003 м.

Получим полнуютолщину стенкигреющей камеры:

Определиммаксимальнодопустимоедавление (29):

Посколькур_р


џ Ї®«гзЁ« § ¤ ЁҐ   Єгаб®ў®© Їа®ҐЄв а ббзЁв вм Ё бЇа®ҐЄвЁа®ў вм ўлЇ а®©
 ЇЇ а в б ў®б室п饩 Ї«ҐЄ®©.
‚лЇ аЁў ЁҐ - Їа®жҐбб Є®жҐваЁа®ў Ёп а бвў®а®ў Ґ«ҐвгзЁе ўҐйҐбвў Їг⥬
г¤ «ҐЁп «ҐЈЄ® «ҐвгзЁе а бвў®аЁвҐ«Ґ© ў ўЁ¤Ґ Ї а®ў. ‘гй®бвм ўлЇ аЁў Ёп
§ Є«оз Ґвбп ў ЇҐаҐў®¤Ґ а бвў®аЁвҐ«п ў Ї а®®Ўа §®Ґ б®бв®пЁҐ Ё ®вў®¤Ґ
Ї®«гз Ґ¬®Ј® Ї а  ®в ®б⠢襣®бп бЄ®жҐваЁа®ў ўиҐЈ®бп а бвў®а . ‚лЇ аЁў ЁҐ
®Ўлз® Їа®ў®¤Ёвмбп ЇаЁ ЄЁЇҐЁЁ, в.Ґ. ў гб«®ўЁпе, Є®Ј¤  ¤ ў«ҐЁҐ Ї а   ¤
а бвў®аЁвҐ«Ґ¬ а ў® ¤ ў«ҐЁо Ї а  ў а Ў®зҐ¬ ®ЎкҐ¬Ґ  ЇЇ а в .
Џа®жҐбб ўлЇ аЁў Ёп ®в®бЁвмбп Є зЁб«г иЁа®Є® а бЇа®бва Ґле. Џ®б«Ґ¤ҐҐ
®ЎкпбпҐвбп ⥬, зв® ¬®ЈЁҐ ўҐйҐбвў ,  ЇаЁ¬Ґа Ґ¤ЄЁ©  ва, Ї®«гз ов ў ўЁ¤Ґ
а §Ў ў«Ґле ў®¤ле а бвў®а®ў,     ¤ «мҐ©иго ЇҐаҐа Ў®вЄг ® ¤®«¦Ґ
Ї®бв ў«пвмбп ў ўЁ¤Ґ Є®жҐва в .
Ќ гзл©   «Ё§ Їа®жҐбб®ў дЁ«мва®ў Ёп Ўл« ¤  ўЇҐаўлҐ ў 1915 Ј®¤г Їа®дҐбб®а®¬
€.Ђ.’ЁйҐЄ® ў ¬®®Ја дЁЁ ; Ґ¬г ¦Ґ
ЇаЁ ¤«Ґ¦ в а Ў®вл, Ї®бўпйҐлҐ Ё§г票о бў®©бвў ЄЁЇпйЁе ¦Ё¤ЄЁе а бвў®а®ў.
Џа®б⮥ ўлЇ аЁў ЁҐ ®бгйҐбвў«пҐвбп   гбв ®ўЄ е ҐЎ®«ми®© Їа®Ё§ў®¤ЁвҐ«м®бвЁ,
Є®Ј¤  нЄ®®¬Ёп ⥯«  Ґ Ё¬ҐҐв Ў®«ми®Ј® § зҐЁп. Ља®¬Ґ в®Ј®, Їа®б⮥
ўлЇ аЁў ЁҐ   гб«®ўЁпе ЇҐаЁ®¤ЁзҐбЄ®Ј® ¤Ґ©бвўЁп ®Їа ў¤ ® ў б«гз Ґ ўлЇ аЁў Ёп
а бвў®а®ў, ®в«Ёз ойЁебп ўлб®Є®© ¤ҐЇаҐббЁҐ©. Џа®ўҐ¤ҐЁҐ ЇҐаЁ®¤ЁзҐбЄ®Ј®
Їа®жҐбб  ў®§¬®¦® ¤ўг¬п ¬Ґв®¤ ¬Ё :
1 б ®¤®ўаҐ¬Ґ®© § Јаг§Є®© Ёб室®Ј® а бвў®а ;
2 б Ї®ажЁ®®© § Јаг§Є®© Ёб室®Ј® а бвў®а .
Џа®ўҐ¤ҐЁҐ Їа®жҐбб  Ї®¤ ў Єг㬮¬ Ё¬ҐҐв ў Ў®«миЁб⢥ б«гз Ґў бгйҐб⢥лҐ
ЇаҐЁ¬гйҐбвў  - бЁ¦ҐЁҐ ⥬ЇҐа вгал ЄЁЇҐЁп а бвў®а ,   нв® Ї®§ў®«пҐв ЇаЁ¬ҐЁвм
¤«п  ЈаҐў Ёп ўлЇ а®Ј®  ЇЇ а в  Ї а Ё§Є®Ј® ¤ ў«ҐЁп, пў«пойЁ©бп ⥯«®ўл¬
®в室®¬ ¤агЈЁе Їа®Ё§ў®¤бвў.
‚ еЁ¬ЁзҐбЄ®© Ё ᬥ¦®© б Ґ© ®ва б«пе Їа®¬ли«Ґ®бвЁ ¦Ё¤ЄЁҐ ᬥбЁ,
Є®жҐваЁа®ў ЁҐ Є®в®але ®бгйҐбвў«пҐвбп ўлЇ аЁў ЁҐ¬, ®в«Ёз овбп Ў®«миЁ¬
а §®®Ўа §ЁҐ¬ Є Є дЁ§ЁзҐбЄЁе Ї а ¬Ґва®ў (ўп§Є®бвм, Ї«®в®бвм, ўҐ«ЁзЁ 
ЄаЁвЁзҐбЄ®Ј® tҐЇ«®ў®Ј® Ї®в®Є  Ё ¤а.), в Є Ё ¤агЈЁе е а ЄвҐаЁбвЁЄ ( ЇҐпйЁҐбп,
ЄаЁбв ««Ё§ЁагойЁҐбп, ҐвҐа¬®бв®©ЄЁҐ а бвў®ал Ё ¤а.). ‘ў®©бвў  ᬥᥩ
®ЇаҐ¤Ґ«пов ®б®ўлҐ вॡ®ў Ёп Є гб«®ўЁп¬ Їа®ўҐ¤ҐЁп Їа®жҐбб  (ў Єгг¬-
ўлЇ аЁў ЁҐ, Їаאַ- Ё Їа®вЁў®в®з®Ґ, ®¤®- Ё ¬®Ј®Є®аЇгᮥ ўлЇ аЁў ЁҐ),
  в Є¦Ґ Ё Є®бвагЄжЁо ўлЇ але  ЇЇ а в®ў.’ Є®Ґ а §®®Ўа §ЁҐ вॡ®ў Ё©
ўл§лў Ґв ®ЇаҐ¤Ґ«слҐ б«®¦®бвЁ ЇаЁ Їа ўЁ«м®¬ ўлЎ®аҐ беҐ¬л ўлЇ а®© гбв ®ўЄЁ,
вЁЇ   ЇЇ а в , зЁб«  бвгЇҐҐ© ў ¬®Ј®Є®аЇгб®© гбв ®ўЄҐ. ‚ ®ЎйҐ¬ б«гз Ґ в Є®©
ўлЎ®а пў«пҐвбп § ¤ зҐ© ®ЇвЁ¬ «м®Ј® Ї®ЁбЄ  Ё ўлЇ®«пҐвбп вҐеЁЄ®-нЄ®®¬ЁзҐбЄЁ¬
ба ўҐЁҐ¬ а §«Ёзле ў аЁ в®ў б ЁбЇ®«м§®ў ЁҐ¬ ќ‚Њ.
Ћб®ЎҐ®бвмо ¬®ҐЈ®  ЇЇ а в  пў«пҐвбп ўў®¤ жЁаЄг«пжЁ®®© вагЎл ў ЈаҐойго
Є ¬Ґаг бЁ§г Ї® ®бЁ  ЇЇ а в , зв® § ¬Ґв® бЁ¦ Ґв ЈЁ¤а®б®Їа®вЁў«ҐЁҐ Ё Ґ
бЁ¦ Ґв бЄ®а®бвЁ Ї®в®Є . ‚в®ал¬ ®ў®ўўҐ¤ҐЁҐ¬ пў«пҐвбп ЁбЇ®«м§®ў ЁҐ  
жЁаЄг«пжЁ®®© вагЎҐ Є®ЁзҐбЄ®Ј® ЇҐаҐе®¤  (б㦥Ёп), Є®в®ал© Ї®§ў®«пҐв
Ї®«гзЁвм   ўе®¤Ґ ў  ЇЇ а в Ї®в®Є б Ў®«ҐҐ ўлб®Є®© бЄ®а®бвмо, 祬 ў
бв ¤ авле  ЇЇ а в е. Ѓ®«ҐҐ ўлб®Є п бЄ®а®бвм Ї®в®Є  Ї®§ў®«пҐв
ЁвҐбЁдЁжЁа®ў вм Їа®жҐбб ў  ЇЇ а вҐ.