Расчет вертикального аппарата
Курсовая работа, 10 Июня 2014, автор: пользователь скрыл имя
Краткое описание
В химической промышленности наряду с основной аппаратурой, отличающийся сложным внутренним устройством, широко применяет емкостные аппараты. Как правило они не имеют внутренних технологических цехов и установок. Емкостные аппараты классифицируют по положению геометрической оси на вертикальной цилиндрической и горизонтальной цилиндрической. По назначению эти аппараты подразделяются следующим образом:
Приёмники газа и воздуха - ресиверы- предназначены для накопления сжатых газов и служат в качестве буферных емкостей, уменьшающих колебаний давления в сети компрессора.
Приёмники жидкостей – аккумуляторы, служат для накопления жидкости над давлением.
Прикрепленные файлы: 1 файл
Курсовик.docx
— 447.03 Кб (Скачать документ)
а)
б)
а – рабочие условия; б – условия гидроиспытания
Рисунок 3 – Расчётные схемы обечайки
4.1.3Определяем расчётные толщины стенки обечайки для рабочих условий SP1 и условий гидроиспытания SP2, мм по формулам:
(10)
(11)
4.1.4 За расчётную толщины стенки обечайки SP, мм принимаем большее из двух значений
SP = max {SP1;SP2} (12)
SP = max{5,5; 6,1} = 6,1 мм.
4.1.5 Исполнительную толщину стенки обечайки S, мм определяем по формуле
S≥SP+C
(13)
S≥6,1+1=7,1 мм
4.1.6 Принимаем исполнительную толщину стенки обечайки S=8 мм.
4.2 Расчёт днища
4.2.1 Расчёту подлежит эллиптическое
днище, нагруженная в рабочих
условиях и условиях гидроиспытания
внутренним давлением. Расчёт ведем по
[3]. Расчетные схемы днища приведены на
рисунке 4.
а- рабочие условия; б- условия гидроиспытания
Рисунок 4 – Расчётные схемы днища
4.2.2 Выполняем проверочный
расчёт эллиптического днища, нагруженного
внутренним давлением для рабочих
условий и условий гидроиспытания.
Принимаем толщину стенки днища S1, ровной толщине
стенки обечайки S, т.е. S1=S=8мм.
4.2.3 Допускаемое давление для рабочих условий [P], МПа рассчитываем по формуле:
(14)
(15)
4.2.5 Проверяем условие прочности для рабочих условий
PP≤ [P],
(16)
0,71 МПа ≤ 0,91 МПа
Условие прочности выполняется.
4.2.6 Проверяем условие
прочности для условий испытания
Pu≤ [P]u
(17)
0,998≤ 1,14
Условия прочности выполняется.
4.2.7 По таблице 7.2 [1, с.117]принимаем стандартное днище диаметром D=2400 мм, с толщиной стенки S1=8 мм. Основные размеры днища: внутренний диаметр D = 2400 мм, толщина стенки S1 = 8мм, высота выпуклой части Нд = 600 мм, высота отбортовки hц = 40 мм.
Обозначение стандартного днища:
Днище 2400-8 ГОСТ 6533-78.
Высоту днища H1дмм определяем по формуле
H1д= Hd + hy,
(18)
H1д= 600 + 40= 640 мм.
5 ВЫБОР ФЛАНЦЕВ, ШТУЦЕРОВ, ЛЮКА
5.1 Исходные данные
Диаметр люка |
Dл=500мм |
Рабочее внутреннее давление |
Р=0,7МПа |
Расчетная температура |
t=100°С |
Рабочая среда |
нетоксичная, невзрывоопасная |
Тепловая изоляция |
есть |
5.2 Выбор стандартных фланцев
5.2.1 Принимаем материал фланцев 12Х18Н10Т
По таблице 1 [5, с.5] при t=100 ̊С, P = 0,7 МПа для стали 12Х18Н10Т расчётное давление для фланца Ррф=1,6 МПа. Ему соответствуетусловное давление Py = 1,0 МПа.
5.2.2 Аппаратные фланцы (для
люка) по конструкции принимаем
плоские приварные (могут применяться
при давлении до 1,6МПа). Так как
среда невзрывоопасная, принимает
тип уплотнительной поверхности
– гладкую с соединительным
выступом.
5.2.3 По таблице 2 [5, с. 7] принимаем стандартные аппаратные фланцы для люка плоские приварные по ГОСТ 28759.2 – 90 приD=Dл=500мм Py= 1,0.Согласно рисунка 1 [5, с. 7], исполнение фланцев: 1 – с гладкой уплотнительной поверхностью с соединительным выступом.
Условное обозначение фланца (без втулки):
Фланец 1-500-1,0 12X18H10TГОСТ 28759.2-90;
Размеры фланцев определяем по таблице 3[5, с.12], основные размеры приводим в таблице 5.
Таблица 5
Основные размеры фланца, мм |
Число отверстий | |||||
D |
Dф |
Dб |
h |
H |
d |
z |
500 |
640 |
600 |
35 |
- |
23 |
24 |
Примечание – D – внутренний диаметр фланца; Dф – наружный диаметр фланца; Dб – диаметр болтовой окружности; h–толщина кольца фланца; H – высота втулки плоского приватного фланца или высота приварного встык фланца; d – диаметр отверстия. | ||||||
Согласно примечания к таблице 3 [5, с.15] диаметр болта dб= 20 мм (М20). Число болтов zб=z=24.
5.2.5 По таблице 11 [5, с.38] выбираем стандартную плоскую прокладку с соединительным выступом (исполнение 2) по ГОСТ 28759.6-90 на условное давление Ру= 1,0 МПа. Материал прокладки – паронит.
Прокладка 2-500-1,0 ГОСТ 28759.6-90.
По таблице 13.14 [1, с.248] при D=500мм и Ру= 1,0 МПа наружный диаметр прокладки Dn=563мм, внутренний диаметр dп=533мм. Ширина прокладки:
(19)
5.2.6 Трубопроводные фланцы
(для штуцеров) по конструкции
принимаем плоскими приварными (могут
применяться до 2,5 МПа). Так как
среда невзрывоопасная, принимаем
уплотнительную поверхность –
плоскую с соединительным выступом.
Материал фланца – сталь 12Х18Н10Т.
5.2.7 По таблице 7[5, с.21] ГОСТ 12820-80 принимаем фланцы плоские приварные с соединительным выступом по ГОСТ 12820-80. В соответствии с данными таблицы 1 [6, с.4] для штуцеров диаметром 250мм применяем фланцы на условное давление Ру= 1,0 МПа, для штуцеров диаметром 100мм и 150мм применяем фланцы на Ру= 1,6 МПа, для штуцеров диаметром 50 и 20 мм – на Ру= 2,5 МПа. Принимаем исполнение фланцев по рисунку 7 [5, с.22]: с соединительным выступом.
Размеры фланца определяем по таблице 7 [5, с.28-29], основные размеры приводим в таблице 6.
Пример условного обозначения фланцев Dу=150мм (штуцер для входа среды В) Ру 1,6 МПа:
Фланец 1-150-16-12X18H10T ГОСТ 12820-80.
5.2.8 Принимаем материал прокладок для трубопроводных фланцев по таблице 10[5, с.37] паронит. По таблице 14[5, с.39] принимаем прокладки для трубопроводных фланцев по ГОСТ 15180-86. Тип прокладки А. Обозначение прокладки для штуцера Dу=150 мм и Ру= 1,6 МПа.
Прокладка А-150-16 ГОСТ 15180-86.
Толщина прокладки Sn=2 мм.
5.2.9 Болты назначаем по ГОСТ 7798-70, класса прочности 5.8; гайки – по ГОСТ 5915-70, класса прочности 5. Материал болтов по таблице 15 [5, с.40] сталь 12X18H10T, гаек – 12X18H10T. Длину болтов Ɩб, мм определяем по формуле (20) для фланцев с соединительным выступом и округляем до стандартного значения.
Ɩб≥2∙h + 2∙h0 + Sn + 0,8∙dб+3, (20)
где h0 = 3 мм – высота выступа фланца (смотри таблицу 7[5, с.28], рисунок 7а [5, с.22] ).
Длина болта для фланца на Dу = 100 мм:
Ɩб≥2∙23 + 2∙3 + 2 + 0,8∙16 + 3 = 69,8 мм.
Принимаем Ɩб = 70 мм.
Таблица 6 – Основные размеры трубопроводных фланцев и крепёжных деталей
Обозначение штуцера |
Ру, МПа |
Основные размеры, мм |
Z | |||||||
Dу |
Dф |
Dб |
h |
d |
H |
dб |
Ɩб | |||
Б, Д |
1,6 |
150 |
280 |
240 |
25 |
22 |
- |
20 |
90 |
8 |
Г |
1,0 |
250 |
390 |
350 |
23 |
23 |
- |
20 |
90 |
12 |
Е |
1,6 |
100 |
215 |
180 |
23 |
18 |
- |
16 |
70 |
8 |
И1, И2 |
2,5 |
20 |
105 |
75 |
16 |
14 |
- |
12 |
50 |
4 |
К |
2,5 |
50 |
160 |
125 |
21 |
18 |
- |
16 |
70 |
4 |
Примечание : Н – высота фланца приварного встык | ||||||||||
5.3 Выбор стандартных штуцеров
5.3.1 Назначение и диаметры штуцеров указаны в таблицу 1.
5.3.2 Для штуцеров выбираем
фланцы плоские с соединительным
выступом.
5.3.3 ШтуцераВ1, В2, Ж, Л (таблица 1) принимаем стандартными, для остальных назначаем стандартные фланцы. По таблице 1[6,с.4] принимаем стандартные штуцера с фланцами плоскими с соединительным выступом по ОСТ 26-02-2065-83. Тип штуцеров 1. Штуцера В1, В2 с Dу=150мм принимаем на условное давление Ру=1,6 МПа. Остальные на Ру=2,5 МПа.
Размеры штуцеров определяем по таблице 2 [6,с.11], основные размеры приводим в таблице 7
Таблица 7 – Основные размеры стандартных штуцеров
Обозначение штуцера |
Ру, МПа |
Основные размеры штуцеров, мм | |||||
Dу |
Dф |
L |
Hт |
dт |
Sт | ||
В1, В2, |
1,6 |
150 |
280 |
240 |
245 |
159 |
6 |
Ж, Л |
2,5 |
50 |
160 |
220 |
225 |
57 |
5 |
Примечание – L – длина патрубка, Hт – длина штуцера; dт – наружный диаметр патрубка; Sт – толщина стенки патрубка | |||||||
Принимаем для патрубков штуцеров сталь 12X18H10T
Условное обозначение штуцера Ж:
Штуцер 50-2,5-1-220-12X18H10T ОСТ 26-02-2065-83.
5.4 Выбор люка
5.4.1 По таблице 7 [6, с.21] принимаем тип люка с плоской крышкой и плоским фланцем по ОСТ 26-2002-83 на условное давление Ру = 1,0 МПа. Исполнение люка 2 – с гладкой уплотнительной поверхностью с соединительным выступом (рисунок 7а [6, с.22]).
Размер люка определяем по таблице 8 [6, с.27], основные размеры приводим в таблице 8
Таблица 8 – Основные размеры люка, мм
D |
Dф |
Dб |
H1 |
H2 |
S |
500 |
640 |
600 |
300 |
200 |
8 |
Примечание – H1 – высота штуцера люка ; H2 – вылет штуцера ; S – толщина штуцера. | |||||
Толщину плоской крышки h=30 мм принимаем по таблице 8.2 [1, с.150].
5.4.2 По таблице 13 [6, с.33] материал люка – сталь 12Х18Н10Т (шифр материального исполнения 4). По таблице 14 [6, с.33] материал болтов – сталь 12Х18Н10Т, материал гаек и шайб – сталь 12Х18Н10Т.
5.4.3 Условное обозначение люка:
Люк 2-500-1,0-4 ОСТ 26-2002-83.
6 ВЫБОР И РАСЧЕТ ОПОР
6.1 Расчет массы аппарата
6.1.1 Массу пустого аппарата m, кг приближенно определяется по формуле:
m=1,1×rм(А0×s+А1×s1+А2×s2),
(21)
Где rм=7850кг/м3 – плотность стали;
А0, А1, А2 – соответственно площади боковых поверхностей цилиндрической части корпуса и выпуклой части днищ, м2;
s, s1, s2 – соответственно толщины стенок обечайки и днищ, м.
Площадь боковой поверхности цилиндрической части корпуса, А0 , м2 определяем по формуле:
А0=π×D×l
(22)
А0=3,14×2,4×4,73=35,6м2.
Площадь боковой поверхности выпуклой части эллиптического днища А1 и А2 , м2 определяем по формуле:
А1=А2=1,24×D2 ,
(23)
А1=А2=1,24×2,42=7,1 м2
После подстановки числовых значений в формулу (21) получим:
m=1,1×7850×(35,6×0,008+7,1×0,008+7,1×0,008)=3440кг.
6.1.2 Массу аппарата в рабочих условиях m1, кг приближенно определяется по формуле:
m1=m+mи+mс,
(24)
где mи , mс- масса тепловой изоляции и рабочей среды соответственно, кг:
mи = 0,2 ×m,
(25)
mи = 0,2 ×3440 = 688 кг.
Массу рабочей среды mс , кг приближенно определяется по формуле:
mс = r×β×V,
(26)
где β – коэффициент заполнения аппарата, примем β=0,8.
mс = 1600 × 0,8 × 25 = 32000кг.