Расчет вертикального аппарата

                                          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.

 

После подстановки числовых значений в формулу (24) получим:

m1 = 3440 + 688+ 32000 = 36128 кг.

6.1.3 Масса аппарата в  условиях гидроиспытания m2, кг, определяется по формуле:

m2 = m + mв,                                  (27)

где mв – масса воды при гидроиспытании, кг.

mв = rв×V,                                      (28)

mв = 1000 ×25 = 25000кг.

После подстановки числовых значений в формулу (27) получим

m2 = 3440 + 25000 = 28440кг.

где rв = 1000кг/м3 – плотность воды.

6.1.4 Масса аппарата в  условиях монтажа m3 = m = 3440кг.

6.2 Выбор стандартных опор

6.2.1 В качестве опор  принимаем опорные лапы, принимаем  количество опор Z=4.

6.2.2 Масса аппарата в рабочих условиях m1 = 36128кг. Масса аппарата в условиях гидроиспытания m2 = 28440кг.

Так как  m1>m2, то максимальная масса аппарата  mмах = m1 =  36128кг.

6.2.3 Максимальный вес аппарата  Gмах  определяется по формуле:

Gмах =mмах×g                                              (29)