166648 (625072), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

(47)

где D – наружный или внутренний диаметр обечайки, м; σ_д – допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки, МН/м². Коэффициент φ учитывает ослабление обечайки из-за сварного шва и наличия неукреплённых отверстий. При отсутствии неукреплённых отверстий φ = φ_ш, причём для стальных обечаек принимают φ_ш =0,7 – 1,0, в зависимости от типа сварного шва. Прибавка толщины с учётом коррозии С_к определяется формулой (41), а полученное суммарное значение толщины округляется до ближайшего нормализованного значения добавлением С_окр.

м (48)

Границей применимости формулы (42) является условие:

(49)

То есть условие выполняется.

Допускаемое избыточное давление в обечайке можно определить из формулы (42):

МПа [1].

9.2 Расчёт толщины днищ

Составными элементами корпусов выпарных аппаратов являются днища, которые обычно изготовляются из того же материала, что и обечайки, и привариваются к ней. Днище неразъёмно ограничивает корпус вертикального аппарата снизу и сверху. Форма днища может быть эллиптической, сферической, конической и плоской. Наиболее рациональной формой днищ для цилиндрических аппаратов является эллиптическая. Эллиптические днища изготовляются из листового проката штамповкой и могут использоваться в аппаратах с избыточным давлением до 10 МПа толщину стандартных эллиптических днищ, работающих под внутренним избыточным давлением Р, рассчитывают по формуле (42), которая справедлива при условии:

(50)

Необходимо определить толщину стенки верхнего стандартного отбортованного эллиптического днища для обечайки выпарного аппарата, рассчитанной выше. Днище сварное (φ_ш = 0,95); в нём имеется центрально расположенное неукреплённое отверстие d_о = 0,2 м. Коэффициент ослабления днища отверстием определяется по формуле:

(51)

Поскольку φ_о < φ_ш, примем φ = φ_о = 0,889.

Толщина днища равна:

м

То есть условие выполняется.

Конические днища применяют в тех случаях, когда это обусловлено технологическим процессом, исключающим применение эллиптических или плоских днищ, например, при необходимости непрерывного или периодического удаления вязких жидкостей, суспензий, сыпучих или кусковых материалов через нижний штуцер. Угол конуса при вершине в днищах обычно принимают равным 60° или 90°.

Расчёт нижнего конического днища с торроидальным переходом (отбортовкой), нагруженных внутренним избыточным давлением, рассчитывают по формуле:

(52)

Угол α = 45° - половина угла при вершине конуса cosα = 0,71.

м

Эта формула справедлива при условии:

(53)

, , следовательно условие выполняется.

Допускаемое избыточное давление для конических днищ определяется из формулы (46):

МПа [1].

9.3 Определение фланцевых соединений и крышек

Среди разъёмных неподвижных соединений в химическом аппаратостроении наибольшее распространение получили фланцевые соединения. При конструирования аппаратов следует применять стандартные и нормализованные фланцы, например, по ГОСТ 12815 – 67 – ГОСТ 12839 – 67, ГОСТ 1233 – 67 – ГОСТ 1235 – 67. Конструкция фланцевого соединения принимается в зависимости от рабочих параметров аппарата: при давлении Р ≤ 2,5 МПа, температуре t ≤ 300 °С и числе циклов нагружения за время эксплуатации до 2000 применяются плоские приварные фланцы. Во фланцевых соединениях при Р ≤ 2,5 МПа, t ≤ 300 °С применяются болты.

Таблица 19 Основные размеры фланцевого соединения [10]

Болты подбираются по ГОСТ 7798 – 70 из стали 12Х18Н10Т [10].

9.4 Расчет аппарата на ветровую нагрузку

Расчетом проверяется прочность и устойчивость аппарата, устанавливаемого на открытой площадке при действии на него ветра. В частности, определяются размеры наиболее ответственного узла аппарата - опоры и фундаментных болтов, которыми крепится опора к фундаменту.

При отношении высоты аппарата к его диаметру H/D >5 (H/D=6,4) аппараты оснащают цилиндрическими или коническими юбочными опорами.

Аппарат по высоте условно разбивается на участки — произвольно, но не более чем через 10 м. Сила тяжести каждого участка принимается сосредоточенной в середине участка. Ветровая нагрузка, равномерно распределенная по высоте аппарата, заменяется сосредоточенными силами, приложенными в тех же точках, что и сила тяжести участков.

Рис. 12 Схема разбивки аппарата на участки при расчете его на ветровуюнагрузку.

Нормативный скоростной напор ветра q₀ на высоте от поверхности земли до x=10 м для разных географических районов России различен, он принимается по таблице 7, наш город находиться в районе 2.

Для высот более 10 м нормативный скоростной напор принимается с поправочным коэффициентом θ, величина которого определяется по графику на рис. 7.

Рис.7 График для определения поправочного коэффициента на увеличение скоростного напора ветра для высот более 10.

Таблица 20 Нормативный скоростной напор ветра q₀ на высоте от поверхности земли до 10 м для разных географических районов Росси по ОН 26-01 -13- 65/Н1039–65

Т.к. высота аппарата 13 м , то разбиваем её на 4 равных уровня по 3,25 м и определяем скоростной напор на каждом из них по формуле:

q= θ· q₀·К (54)

где К – аэродинамический коэффициент (для цилиндрического корпуса К=0,6).

при x₁=3,25 м => ₁q= θ₁· q₀·К =1·300∙0,6=180 Па;

при x₂=6,5 м => q₂= θ₂· q₀·К =300·0,6=180 Па;

при x₃=9,75 м => q₃=θ₃·q₀·К =1·300·0,6=180 Па;

при x₄=13 м => q₄=θ₄· q₀·К =1,1·300 ·0,6=198 Па.

Кроме учета изменения нормативного скоростного напора ветра в зависимости от высоты аппарата при расчете на ветровую нагрузку, учитываются также динамическое воздействие на аппарат возможных порывов ветра, колебания аппарата и явления резонанса, возникающего в том случае, когда при определенных скоростях ветра частота порывов его совпадает с частотой собственных колебаний аппарата. Для этого при определении расчетной нагрузки от ветра вводится коэффициент увеличения скоростного напора:

(55)

где – коэффициент динамичности, определяемый по графику на рис.8, – коэффициент пульсации скоростного напора ветра, определяемый по графику на рис. 9.

Рис. 8. График для определения коэффициента динамичности

Период собственных колебаний аппарата Т в секундах определяется по формуле:

, (56)

где Н – высота аппарат, м; Е^t – модуль нормальной упругости материала корпуса аппарата при рабочей температуре, МПа; Е^t=2,00·10⁵ МПа; J – момент инерции верхнего поперечного сечения корпуса аппарата относительно центральной оси, м⁴; g – ускорение силы тяжести, м/с²; G – сила тяжести всего аппарата, МН.

Рис. 9. График для определения коэффициента пульсации скоростного напора ветра.

(57)

где плотность материала стали ρ_Х18Н10Т = 7880 кг/м³.

Подставляем найденные значения:

Тогда =1,5 по графику.

Далее находим:

;

;

;

.

Далее определяем силу, действующую на i-й участок аппарата от ветрового напора:

(58)

;

;

;

.

Далее определяем изгибающий момент от ветровой нагрузки относительно основания аппарата:

Изгибающий момент от действия ветровой нагрузки на одну площадку, расположенную на высоте х_i - от основания аппарата, М_вni определяется по формуле

(59)

где x_ni – расстояние от низа i-ou площадки до основания аппарата в м; – сумма проекции всех элементов площадки, расположенных вне зоны аэродинамической тени на вертикальную плоскость в м²:

Характеристики

Список файлов курсовой работы