3.2.3.Расчет толщины корпуса аппарата

Расчет толщины корпуса проводится при воздействии внутреннего и внешнего давлений, а толщина стенки принимается максимальной из вычисленных значений.

1. При воздействии внутреннего давления

Так как гидростатическое давление в нижней точке аппарата, равное не превышает на 5% рабочее избыточное давление, то расчетное внутреннее давление определяется по формуле , где - рабочее давление аппарата

Где,

– толщина стенки цилиндрической обечайки,

- внутренний диаметр обечайки,

- прибавка на округление до стандартной толщины листа,

- коэффициент сварного шва,

- поправка на коррозию,

Где

- скорость коррозии (для вполне стойких материалов, =0,1мм/год)

- срок службы аппарата равный 10 годам, получим равное 1мм

- расчётное допускаемое напряжение.

Допускаемое напряжение для выбранного материала корпуса определяется по формуле

Где

- поправочный коэффициент, учитывающий взрыво - и пожароопасность среды в аппарате, поскольку среда не взрыво- и не пожароопасная то коэффициент будет равен =1

- нормативное допускаемое напряжение. Нормативное допускаемое напряжение стали при различных температурах приведены в [1] табл. П-3.

Нормативное допускаемое напряжение для стали 08Х18Н10Т при температуре в 20 равна =139 МПа

Для максимальной прочности цилиндрической части аппарата сварной шов целесообразнее сделать двусторонним встык сплошным. Тогда коэффициент сварного шва будет равен =1 следовательно расчетное допускаемое давление равняется:

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 8мм

2. При воздействии внешнего давления

Расчетное наружное давление для корпуса аппарата находящегося под рубашкой находится по формуле

,

Где

- остаточное давление в рубашке,

- рабочее давление в рубашке,

- атмосферное давление в рубашке,

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 8мм

Где

– определяется по номограмме (см. [1] рис.3.3)

Коэффициенты определяются по формулам

- коэффициент запаса прочности (условие обеспечения устойчивости оболочки)

Е – модуль упругости, определяемый по таблице П-4. Модуль упругости для легированной стали при температуре в 20

Где - расчетная длина цилиндрической обечайки, определяемая следующим образом

Где = = 0.07м

- высота отбортовки

По результатам расчётов толщину стенки цилиндрической обечайки принимают равной

Значит толщину корпуса аппарата принимаем равной 28 мм.

3.2.4.Расчет толщины эллиптического днища

=0.9 –для предварительных расчетов

=2.4 – требуемый запас устойчивости

По результатам расчета толщину стенки днища принимают равной

3.3.Подбор фланцев аппарата

Болты разрешается применять при условном давлении до 2,5 МПа и температуре до 300 . Фланцевые соединения крышки с корпусом аппарата представлены двумя типами фланцев: плоские приварные и фланцы приварные встык (фланцы с шейкой). Конструктивные формы уплотнительных поверхностей регламентированы. Уплотнение типа выступ-впадина можно применять при давлении от 0,6 до 1,6 МПа. Следовательно, для нашего аппарата целесообразно назначить плоский приварной фланец (рис. см. ниже) типа выступ-впадина. Размеры фланцев указаны в [1] табл. П-8.

Плоская уплотнительная поверхность (гладкий выступ) применяется при внутреннем давлении Р<=0,6МПа

Расчётная сила осевого сжатия фланцев, требуемая для обеспечения герметичности соединения

_=1,233м

- реакция прокладки,

- средний диаметр прокладки,

- эффективная ширина прокладки( )

- коэффициент, зависящий от материала прокладки.

Прокладку возьмем плоскую неметаллическую (фторопласт-4):

(таб.3.4)

-толщина прокладки (таб.3.4)

т.к. =15мм≤0.015м

m=2.75 – коэффициент, зависящий от материала прокладки (таб. 3.3)

m - Коэффициент, зависящий от материала прокладки который выбирается по табл. 3,3[1]. m – назначим 2,75

Усилие, возникающее от разности температур фланца и болта.

- число болтов равно 56 (Болты М20 – примечание к таб. П-9)

- площадь поперечного сечения болта по внешнему диаметру резьбы, которая может быть определена по формуле

- наружный диаметр резьбы болта

- внутренний диаметр резьбы равный 20 мм(ГОСТ 24705-81)

- модуль упругости материала болта при рабочей температуре (см. табл. П-4[1]) равно МПа

- коэффициенты линейного расширения материалов фланца и болтов,

соответственно (см. табл. П-5[1])равны

ст. Х18Н10Т равно

-коэффициент, определяемый по диаграмме на рис. 3,6 [1]

=0,04

Расчётное осевое усилие для болтов принимается наибольшим из следующих трёх значений

Где - усилие, действующие на болты при предварительном обжатии прокладки

- удельная нагрузка на прокладку (см. табл. 3,3[1]) 10 МПа

Где – усилие затяжки болтов при монтаже

- отношение допускаемых напряжений для материала болтов (см. табл. П-3 [1]) при монтаже (при температуре 20 ) и при расчётной температуре

- коэффициент жёсткости фланцевого соединения равен 1,3 для соединения с фторопластовой прокладкой

- равнодействующая внутреннего давления.

-предельное усилие в болтовом соединении в процессе эксплуатации

Выполним проверку на прочность болтов по условию:

Где - допускаемое напряжение для материала болтов при температуре

Прочность неметаллической прокладки проверяют по формуле:

Где – расчётное давление на прокладку при монтаже,

- допускаемое давление для прокладки (см. табл. 3,3 [1]), равное 40 МПа