Курсовая работа (т): Проектирование реакционного химического аппарата

Расчетная толщина обечайки рубашки определяется по формуле:

; (3.34)

где - давление в рубашке;

 - диаметр рубашки;

 - допускаемые напряжения для стали ВСт3сп5 при ;

 - коэффициент прочности сварного шва для стыковых сварных швов рубашки с двухсторонним сплошным проваром, выполняемых автоматической сваркой [2, стр. 13, табл. 1.7];

.

Для условий гидроиспытаний:

.

В качестве расчетной толщины из двух значений выбираем большее, т.е. .

Исполнительная толщина стенки:

; (3.36)

Где с - определяется по формуле:

; (3.37)

где - скорость коррозии материала корпуса - стали ВСт3сп5

;

.

Принимаем большее стандартное значение .

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

Для рабочих условий

; (3.38)

;

для условий гидроиспытаний

; (3.39)

.

Проверяем условие прочности

Для рабочих условий

; (3.40)

.

Для условий гидроиспытаний

; (3.41)

.

Оба условия прочности выполняются.

3.2 Расчет днища

Расчет начинаем вести с днища корпуса. На него действуют два давления: наружное и внутреннее избыточное.

.2.1 Расчет днища корпуса, нагруженного избыточным внутренним давлением

Толщина стенки эллиптического днища рассчитывается по формуле:

В рабочих условиях

; (3.42)

где - внутренне давление;

 - диаметр днища;

 - допускаемые напряжения для стали 12Х18Н10Т при ;

 - коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке, принимаем согласно [2, стр. 13, табл. 1.7];

;

в условиях гидроиспытаний

; (3.43)

.

Из двух значений выбираем большее, т.е. .

.2.2 Расчет толщины стенки днища корпуса, нагруженного наружным давлением

Толщина стенки эллиптического днища рассчитывается по формуле:

В рабочих условиях

; (3.44)

Где КЭ - коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища. Для предварительного расчета принимаем КЭ=0,9;

В рабочих условиях

или ;

для условий гидроиспытаний

; (3.45)

или ;

Расчетную толщину стенки днища корпуса, нагруженного избыточным внутренним и наружным давлением, принимаем из условия:

; (3.46)

=8,5мм.

Исполнительная толщина стенки:

; (3.47)

.

Принимаем большее стандартное значение .

Допускаемое внутренне избыточное давление:

; (3.48)

.

Проверим условие прочности:

; (3.49)

.

Условие прочности выполняется.

Допускаемое наружное давлении определяется по формуле:

Для рабочих условий

; (3.50)

Допускаемое давление из условия прочности:

; (3.51)

;

Допускаемое давление из условия устойчивости:

; (3.52)

Коэффициент КЭ определяем по формуле:

; (3.53)

; (3.54)

;

;

;

;

Для условий гидроиспытаний

; (3.55)

; (3.56)

;

Допускаемое давление из условия устойчивости:

; (3.57)

;

;

Проверяем условие прочности

Для рабочих условий

; (3.58)

.

Для условий гидроиспытаний

; (3.59)

.

Оба условия прочности выполняются.

.2.3 Расчет днища рубашки, нагруженной избыточным внутренним давлением

Расчетная толщина стенки эллиптического днища определяется по формуле:

В рабочих условиях

; (3.60)

где - внутренне давление;

 - диаметр рубашки;

 - допускаемые напряжения для стали ВСт3сп5 при ;

 - коэффициент прочности сварного шва при автоматической дуговой электросварке, принимаем согласно [2, стр. 13, табл. 1.7];

;

в условиях гидроиспытаний

; (3.61)

.

Из двух значений выбираем большее, т.е. .

Исполнительная толщина стенки:

; (3.62)

.

Принимаем большее стандартное значение .

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

Для рабочих условий

; (3.63)

;

для условий гидроиспытаний

; (3.64)

.

Проверяем условие прочности

Для рабочих условий

; (3.65)

.

Для условий гидроиспытаний

; (3.66)

.

Оба условия прочности выполняются.

3.3 Расчет и укрепление отверстий

Произведем расчет отверстия, не требующего укрепления:

; (3.67)

где; (3.68)

;

;

;(3.69)

.

Проверяем условие:

; (3.70)

.

Условие выполняется, следовательно, укреплять данное отверстие не следует. Также это относится и к остальным отверстиям.

3.4 Выбор фланцевого соединения и расчет его болтов

Материал болтов, гаек - сталь 35 ГОСТ 1050-74;

Материал фланцев - 20К [1, стр. 223, табл. 13.5];

Материал прокладки - паронит ГОСТ 480-80;

Расчетное давление внутри аппарата - 0,136 МПа;

Расчетная температура -

Внутренний диаметр фланцевого соединения ;

Толщина стенки ;

Основные параметры фланцевого соединения [1, стр. 233, табл. 13.7]:

Внутренний диаметр фланца ;

Наружный диаметр фланца ;

Диаметр болтовой окружности;

Геометрические размеры уплотнительной поверхности;

;;;

Толщина фланца ;

Диаметр отверстий под болты ;

Число отверстий ;

Диаметр болтов ;

Основные параметры прокладки [1, стр. 248, табл. 13.14]:

Наружный диаметр ;

Внутренний диаметр ;

Ширина прокладки ;

Нагрузка, действующая на фланцевое соединение от избыточного внутреннего давления:

; (3.71)

где - средний диаметр прокладки;

; (3.72)

;

;

Реакция прокладки в рабочих условиях:

; (3.73)

где - эффективная ширина прокладки;

для плоских прокладок

; (3.74)

;

 - коэффициент, принимаем по [1, стр. 265, табл. 13.28];

.

Усилие, возникающее от температурных деформаций. Для приварных фланцев из одного материала:

; (3.75)

где - число болтов;

; (3.76)

где - шаг болтов;

[1, стр. 266, табл. 13.29];

; (3.77)

 - безразмерный коэффициент. Для соединений с приварными фланцами:

; (3.78)

Где ; (3.79)

где - линейная податливость прокладки;

 (3.80)

Где  - модуль предельной упругости материала прокладки, принимаем согласно [1, стр. 265, табл. 13.28];

 - линейная податливость болтов:

; (3.81)

где - расчетная длина болта: