Определяем толщину стенки цилиндрической обечайки аппарата

работающего под внутренним избыточным давлением и определяем величину пробного давления при гидроиспытаниях, допускаемое внутреннее давление в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний.

Исходные данные для расчета:

D-внутренний диаметр обечайки, мм;

Н-высота обечайки, мм;

Р_раб— рабочее давление, МПа;

Т_раб— температура среды в резервуаре, єС;

Пскорость коррозии, мм/год;

Материал аппарата-16ГС Среданетоксичная, некоррозионная.

1. Определяем расчетную температуру стенки аппарата:

При Т>20єС, Т_расч=Т_раб=240 єС (23).

• 2. Определяем допускаемое напряжение для материала аппарата в рабочих условиях и в условиях гидроиспытаний:
  • а)в рабочих условиях

[?]=?· ?^*, (24).

где ?^*-определяем по табл.

?-поправочный коэффициент для литых аппаратов равен 0,7−0,8 для сварных равен 1;

[?]=1· 145=145.

б)в условиях гидроиспытаний.

[?]_и=?_т²⁰/1,1, (25).

где ?_т²⁰-определяем по таблице.

[?]_и=.

3. Опрделяем расчетное значение внутреннего избыточного давления в рабочих условиях:

Р_расч=Р_раб+Р_г (26).

где Р_г=p· g·Н-гидростатистическое где p-плотность среды, кг/м³;

g-ускорение свободного падения, м/с²;

Н-высота столба жидкой среды в аппарате, м.

Если Р_г составляет менее 5% от Р_раб, то Р_расч=Р_раб

Р_г=1000· 9,81·7,26=71 220,6Па=0,712 МПа.

1,1−100%.

х — 5%х=.

Так как 0,712 МПа>0,0025 МПа, то Р_расч=0,5+0,712=1,212 Мпа.

4. Определяем пробное давление при гидроиспытаниях:

для сварных аппаратов Р_пр=maх{1,25· Р_расч;Р_расч+0,3}; (27).

где [?]₂₀=?· ?^*

где ?^*-определяем по табл. для материала аппарата при 20 єС.

1,25· Р_расч=1,25·1,212·=1,91 МПа Р_рас+0,3=1,212+0,3=1,512 МПа Р_пр=max{1,91;1.512}=1.91 Мпа.

5. Определяем расчетную и исполнительную толщину стенки аппарата:

S_рас=max (28).

=.

=.

S_рас=max{2,09;2,1,59}=2,09 мм.

S= S_рас+с с=с₁+с₂+с₃

с=2+0,1+0,3=2,4 мм.

S=2,09+2,4=4,49 мм Принимаем S=5мм.

• 6. Определяем допускаемое внутреннее давление:
  • а)в рабочем состоянии

[Р]= (29).

[P]>P_pac

[P]==0.75.

0.75 >1.1-условие выполняется.

[P]_и>Р_пр

[P]_и=.

1,5>1,91-не выполняется Толщину стенки увеличиваем для выполнения условия прочности Принимаем S=7 мм.

[Р]=.

1,3>0,5-условие выполняется.

[Р]_и=.

• 2,7>1,91-условие выполняется
• 7. Проверяем условие применимости формулы:

(30).

Определяем толщину стенки эллиптического днища аппарата, работающего под внутренним избыточным давлением и проверяем условия прочности.

1. Определяем расчетную температуру стенки аппарата:

при Т>20єС, Т_р=Т=240єС (31).

2. Определяем допускаемое напряжение для материала аппарата в рабочих условиях:

[?]=?· ?* (32).

[?]=1· 145=145.

3. Определяем расчетную толщину стенки по формуле:

S_p= (33).

S_p=.

4. Определяем исполнительную толщину стенки.

S=S_p+c (34).

c=c₁+c₂+c_№

c=2+0,03+0,1=2,13.

S=2+2,13=4,13 мм.

5. Определяем допускаемое внутреннее избыточное давление по формуле:

[P]= (34).

[P]=.

Применимость формулы проверяем по условию:

6. Проверяем условие прочности:

[Р]> Р_в.р (35).

0,57>0,5.

Выбор фланцевого соединения при заданных рабочих параметрах, подбор крепежных деталей и определение расчетной болтовой нагрузки на фланец.

1. Выбор фланцевого соединения Тип фланцевого соединения выбирается в зависимости от рабочего давления и диаметра условного прохода штуцера Назначение фланцевДля труб и трубной арматуры Тип фланцевСтальные плоские приварные с выступом и впадиной Стандарт ГОСТ 12 828–67.

Основные геометрические размеры фланцев для труб и трубной арматуры-D_y=200мм; D_ф=315 мм; D_Б=280 мм; D₁=258 мм; D₂=250 мм; D₄=222 мм; D₆=225 мм; h=19 мм; h₁=18 мм; h₂=18 мм;d=18 мм;z=8.

Материал фланцев и крепежных деталей как корпус аппарата 16ГС Тип прокладки выбирается в зависимости от формы сопрягаемой поверхности выбранного фланцевого соединения Конструкция прокладкиплоская неметаллическая.

Материал прокладки выбирается в зависимости от рабочего давления, температуры и свойств среды-паронит.

• 2. Расчет болтовой нагрузки фланцевого соединения:
• 2.1 Определяем нагрузку на болты фланцевого соединения, находящегося под давлением среды:

Q_б¹=· (d_в+(2b/3))³·Р_раб+р·D_c·b₀·m· Р_раб, (36).

где d_в— внутренний диаметр прокладки, мм;

b=(Dd_в)/2-ширина прокладки, мм;

D_c= d_в+ b-средний диаметр прокладки, мм;

b₀-расчетная ширина прокладки, мм; Определяется в зависимости от конструкции прокладки; для плоской прокладки b₀= b при b<0,012 м, при b>0,012 м b₀=1,1v b; для прокладки овального сечения b₀= b/4;

m-коэффициент удельного давления на прокладку.

b= мм=0,018 м.

D_c=222+18=240 мм=0,240 м.

b₀=0,018 м.

Q_б¹=³· 0,5+3,14·0,240·0,018·2,5·0,5=0,017 МПа.

Определяем нагрузку на болты фланцевого соединения, не находящегося под давлением среды, обеспечивающую смятие прокладки для надежной герметичности:

Q_б²=р· D_c· · b₀· q_пр, (37).

q_пр— давление на поверхность прокладки, МПа.

Q_б²=3,14· 0,240·0,005·20=0,075 Мпа Выбираем максимальное значение:

Q_б=max{ Q_б¹; Q_б²} (38).

Q_б=max{0,087;0,075}=0,087 Мпа Определяем нагрузку, приходящуюся на один болт:

q_б= (39).

где n_б— число болтов.

q_б=.

Определяем внутренний диаметр резьбы:

d₁= (40).

где [?]_б-допускаемое напряжение для материала болта при рабочей температуре, Мпа.

d₁==0,01.

Определяем уточненное значение нагрузки на один болт:

q_б¹= (41).

q_б¹==0,367.

Определяем минимальную нагрузку на болты:

Q_min=n· q_б¹ (42).

Q_min=8· 0,367=2,936 Мпа Параметры фланца (толщину диска, сварные швы) рассчитаем по расчетной нагрузке:

Q_p= (43).

Q_p==1,51 Мпа Расчет отверстия не требующего укрепления, проверка укрепления выреза утолщением стенки цилиндрической обечайки и патрубка штуцера, определение геометрических размеров укрепляющего кольца.

1. Определяем расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки:

d_p=d+2c₅ (44).

d_p=200+2· 2=204 мм=0,204 м.

2. Определяем наибольший диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, при наличии избыточной толщины стенки обечайки:

d₀=2, (45).

где S_p-расчетная толщина стенки обечайки, мм.

D_p-расчетный внутренний диаметр укрепляемого элемента. Для отверстия, расположенного на обечайки и стандартном эллиптическом днище, у которого Н=0,25 D, D_р=D.

d₀=2=0,2101.

Расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию d_p< d₀

0,204<0,2101-условие выполняется.