33

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 33 страницы, 11 рисунков, 2 таблицы, 3 источника, 2 приложения.

Разработан и проведен расчет аппарата объемом 8,0 м³, работающий под давлением 1,6 МПа. Аппарат может быть использован как промежуточная емкость для хранения химических продуктов. Обогрев рубашкой, температура 200 ⁰ С. Положение аппарата – горизонтальное.

Выполнены расчеты корпуса, рубашки обогрева, подобраны коническое днище и элептическая крышка, подобраны и проверены на прочность фланцевые соединения, опоры, строповочные устройства.

АППАРАТ, ЁМКОСТЬ, РАБОТА ПОД ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ, РАБОТА ПОД НАРУЖНЫМ ДАВЛЕНИЕМ, ПРОЧНОСТЬ.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………….…......................4

1 ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ……………………………..……………...5

2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ……………………………..……………6

2.1 Определение диаметра аппарата…………………………..……………..6

2.2 Уточнение объема аппарата…………………………………....................6

3 ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ………………………….………… . ………….8

3.1 Расчет корпуса аппарата…………………………….…………………….8

3.1.1 Обоснование расчетной схемы…………………..…….....................8

3.1.2 Определение допускаемых напряжений…………..……………..10

3.1.3 Расчет аппарата, работающего под внутренним давлением…….11

3.1.4 Расчет аппарата, работающего под наружным давлением………12

3.1.5 Расчет рубашки обогрева ………………………………………......13

3.1.6 Принятие окончательного решения ……………….……...……….14

3.2 Расчет укрепляющего элемента отверстия………………….………… 14

4 ВЫБОР ОПОР И СТРОПОВОЧНЫХ УСТРОЙСТВ………………...……...17

4.1 Определение веса пустого и наполненного аппарата…………..……. ..17

4.2 Выбор опор………………………………………………………..……... 18

4.3 Проверка прочности корпуса в местах крепления опор …………..…...21

4.4 Выбор строповочных устройств ………………………………………. .24

5 ВЫБОР ФЛАНЦА И ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ………………………… 26

5.1 Предварительные расчеты……………………………………………. . 26

5.2 Выбор фланца, уточнение размеров……………..……………………. . 26

5.3 Расчет болтов……………………………………….………………… ….28

ВЫВОДЫ…………………………………………………………………… …..31

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК………………………………………………………......32

Приложение А – Перечень замечаний нормоконтролера

Приложение Б – Результат расчетов на ЭВМ

ВВЕДЕНИЕ

Аппараты с рубашкой обогрева получили широкое применение в химическом производстве. Их применяют как промежуточные емкости для хранения химических продуктов в повышеных температурах и как смесители (внутри аппарата устанавливается лопасть для перемешивания).

Целью данной курсовой является расчет и проектирование аппарата с рубашкой обогрева по исходным данным.

Объект проектирования – цилиндрический аппарат с вертикальными опорами и паровой рубашкой обогрева.

1 Выбор исходных данных

Задачей курсовой работы является проектирование прочного, экономичного и оптимального для соответствуещих исходных данных тонкостенного аппарата емкостного типа, содержащего составные части: корпус, днище, крышку, рубашку обогрева, фланцы, опоры и строповочные устройства.

Исходные данные:

Объём аппарата V = 8,0 м³

Диаметр корпуса D = – м

Длина цилиндрической части аппарата L = 3,2 м

Угол наклона конической части аппарата  = 60 ^о

Рабочее давление в аппарате Р_ср = 1,6 МПа

Давление пара в рубашке обогрева Р_р = 0,8 МПа

Плотность рабочей среды _ср = 1100 кг/м³

Рабочая температура Т = 200 ^оС

Аппарат изготовлен из стали 12Х18Н10Т, болты из стали 35.

Тип конструкции – укрепление отверстий односторонней втулкой, фланцевые соединения – плоской приварной, опоры - седловые при горизонтальном расположении.

2 Предварительные расчёты

Предварительные расчёты включают в себя определение размеров аппарата их уточнение с учётом нормативных документов и условий эксплуатации.

2.1 Определение диаметра аппарата

Расчёт производим приближённо, т.е. на первом этапе не учитываем объём крышки и конической части, тогда площадь поперечного сечения:

,

где S – площадь поперечного сечения, м²;

V – объём аппарата, м³;

L – длина цилиндрической части аппарата, м;

D – диаметр цилиндрической части аппарата, м.

Откуда:

.

Подставляя заданные значения, получим:

= 1,78 м

Принимаем по ГОСТ 355-67 диаметр аппарата 2,0 м.

2.2 Уточнение объёма аппарата

Уточняем полученный объём аппарата:

V = Vц + Vк + Vэ,

где V_ц – объём цилиндрической части:

,

V_к – объём конической части:

,

V_э – объём эллиптической части:

.

Подставляя заданные значения, получим:

,

,

,

Объем аппарата отличается от номинального на 4,669 м³. после согласования с заказчиком, принимаем V=11 м³.

3 Прочностные расчёты

Раздел включает в себя прочностные расчёты корпуса, рубашки обогрева, днища, крышки и расчёт укрепления отверстий. При прочностных расчётах анализируют все возможные случаи нагружения, возникающие при эксплуатации аппарата.

3.1 Расчёт корпуса аппарата

3.1.1 Обоснование расчётной схемы

Корпус аппарата работает под давлением двух сред (рис. 3.1). Среда внутри аппарата создаёт внутреннее давление Р_ср = 1,6 МПа (нормальная работа аппарата). Пар в рубашке по отношению к корпусу создаёт наружное давление Р_р = 0,8 МПа .

Поэтому в зависимости от конкретных условий в аппарате могут быть и следующие случаи нагружения:

а) нормальная работа аппарата (рис. 3.1);

б) работа при отсутствии обогрева (рис. 3.2);

в) опорожнение аппарата при обогреве (рис. 3.3);

г) конденсирование пара в рубашке (рис. 3.4);

д) отсутствие давления (рис. 3.5).

Рисунок 3.1 - Нормальная работа аппарата

Рисунок 3.2 - Работа при отсутствии обогрева

Рисунок 3.3 - Опорожнение аппарата при обогреве

Рисунок 3.4 - Конденсирование пара в рубашке

Рисунок 3.5 - Отсутствие давления

Наиболее опасным является случай работы при отсутствии обогрева (рис. 3.2) и при отсутствии давления в аппарате (рис. 3.3).

Случай конденсации пара в рубашке (рис. 3.4) может быть рассмотрен при паровом обогреве и низком давлении в аппарате.

Таким образом, вначале целесообразно определить толщину стенки под внутренним давлением, а затем проверить прочность аппарата под действием наружного давления и рассмотреть возможность установки рёбер жёсткости.