Образование динамических воздействий в аппаратах

При исследовании возможности образования динамических воздействий в аппаратах необходимо выяснить:

- могут ли быть гидравлические удары и из-за каких причин.

Если гидравлические удары специфичны, следует определить приращение давления в системе (см. [1], с. 49):

Приращение давления в трубопроводе при гидравлическом ударе определяют по формуле Н.Е. Жуковского:

где с – скорость распространения ударной волны:

где _t - плотность жидкости при рабочей температуре, кг/м ; d - внутренний диаметр трубы, м;

Е – модуль упругости материала трубы, Па; s – толщина стенки трубы, м;

 - уменьшение скорости движения жидкости в трубопроводе, м/с.

где _нач - начальная скорость движения продукта в трубопроводе, м/с;

_кон- конечная скорость движения продукта в трубопровод, м (часто _кон =0).

- могут ли быть опасные вибрации.

Образование температурных напряжений или уменьшение прочностных свойств материала стенок аппарата.

При исследовании возможности образования температурных напряжений или уменьшения прочностных свойств материала стенок аппаратов следует установить:

-есть ли в аппаратах жестко соединенные конструкции (например, кожухотрубчатые теплообменники длиной более 2 м, жестко закреплённые трубопроводы и т. п. );

-есть ли толстостенные аппараты;

-могут ли на материал стенок аппаратов (в данном случае) действовать высокие температуры (например, температура пламени печей). Если такая угроза имеется, определить расчетом температуру стенки аппарата в месте возможного прогара;

-представляет ли опасность действие низких температур (минус 30 градусов и ниже) на аппараты, размещённые на открытых площадках. Если аппараты выполнены из материала Ст.3 кипящих мартеновских плавок и не имеют теплоизоляции, предложить соответствующую защиту. Указанные вопросы изложены на стр. 53-58 [1].

Температурные напряжения в стальном трубопроводе определяются по формуле:

_t = Еt

где _t - температурные напряжения, кг/см²;

 - коэффициент линейного расширения, С^-1 (для стальных труб _t = 1,210^-5С^-1);

Е - модуль упругости материала, кг/см²(для стальных труб Е = 2,110⁶).

t - изменение температуры, С;

Температурные напряжения в стенках толстостенных аппаратов (у которых отношение наружного диаметра аппарата к внутреннему ( = D_н/D_в > 1,5) рассчитываются по формулам:

а) на внутренней поверхности

б) на наружной поверхности

где t_н,в - температура соответственно на наружной и внутренней поверхности (С);

 - коэффициент Пуассона (для сталей  = 0,25 - 0,33; для меди  = 0,31 - 0,34;

для чугуна  = 0,23 - 0,27; для алюминия  = 0,32 - 0,36).

Полученный при вычислении знак указывает на характер напряжения: знак плюс соответствует растяжению, знак минус - сжатию.

При _t^н,в > [] возникает опасность повреждения аппарата.

Причины, приводящие к химическому износу материала (коррозии),

При исследовании причин, приводящих к химическому износу материала следует установить:

-обладает ли коррозионными свойствами продукт, находящийся в аппарате;

-имеет ли продукт коррозионные примеси: сернистые соединения, хлористые соли, кислоты и др.;

-может ли продукт, взаимодействуя с водой, разлагаться с образованием слабых кислот.

По всем выявленным характерным причинам повреждений следует проверить наличие средств защиты и при необходимости предложить дополнительные.

Исходя из основных закономерностей коррозионных процессов используют следующие направления борьбы с ней:

- применение коррозионноустойчивых. металлов;

- изоляция металлов от агрессивной среды защитными покрытиями;

- уменьшение коррозионной актив­ности среды;

- использование неметаллических химически стойких материалов;

- катодная и протекторная защита.