5.5.1. Розрахунок днища апарата на дію зовнішнього тиску

1. Виконавча товщина стінки днища S₁, м, розраховується по формулі 56 [1,с.23].

, (30)

де S_1p – розрахункова товщина стінки днища, м.

2. Розрахункова товщина стінки днища S_1p, м, визначається по формулі 57 [1,с.23].

3. ; (31)

де К_э – коефіцієнт, який для попереднього розрахунку приймається К_э = 0,9;

n_y – коефіцієнт запасу стійкості, який, згідно п. 1.4.12 [1, с.6], приймається для робочих умов n_y = 2,4;

Е – модуль подовжньої пружності для матеріалу днища 08Х18Н10Т

при розрахунковій температурі t = 200⁰С, який вибирається по табл. 19 Додаток 4 [1, с.70].

Е = 1,98 · 10⁵ МПа;

R – радіус кривизни у вершині днища, м, який визначається по формулі 55

[1, с.22].

;

Тому, що розраховуємо стандартне еліптичне днище, маємо: (32)

R = D = 2 м.

Розраховуємо: ; м (33)

м

м

м

Вибираємо: S_1p = 0,0067 м;

4. Розраховуємо виконавчу товщину днища:

S₁= 0,0067 + 0,003 = 0,0097 м;

Приймемо заключну товщину стінки днища S₁= 0,014 м, тому що товщина стінки днища не повинна бути меншою за товщину стінки обичайки S = 0,014 м.

г) Допустимий зовнішній тиск [p], Мпа, розраховуємо по формулі 58

[3, с. 23],

, (34)

де [p]_n - допустимий тиск за умов міцності, який визначається по формулі 59 [3, с. 23],

; (35)

МПа,

[p]_Е – допустимий тиск з умов стійкості у межах пружності, МПа, який визначається по формулі 60[3,с. 22],

, (36)

де К_э – уточнений коефіцієнт приведення радіусу кривизни днища, який визначається у залежності від параметрів та .

;

Визначаємо К_э по номограми на Рисунок. 13[3, с. 24],

Тоді Кэ = 0,945

Розраховуємо: (38)

Розраховуємо: МПа.

д) Перевірка використання умови міцності днища

(39)

р = 0,3 МПа < [р] = 0,66 МПа.

Умова міцності виконується.

е) Перевірка умови використання розрахункових формул для днищ.

Розрахункові формули застосовні при виконанні умов:

; (40)

; (41)

;

0,002 < 0,0055 < 0,100.

;

0,2 < 0,25 < 0,5.

Умови виконуються.

5.8. Розрахунок фланцевого з’єднання

З умов роботи апарата (тиск, температура, середовище) приймаємо стальні плоскі приварні фланці, які мають ущільнення „виступ – западина”.

Рисунок 4- Єскіз фланцевого з’єднання

5.8.1. Вибір вихідних даних до розрахунку

1. Матеріал фланців приймаємо таким, як і матеріал корпусу – 08Х18Н10Т:

2) Матеріал болтів – приймаємо Сталь 35.

3) Розрахункова температура фланців t_ф визначається згідно табл. 13.21

[1, с. 259]. Маємо фланці, які приварені в стик, та ізольовані елементи. При цьому: t_ф = t = 200˚C;

4)Розрахункова температура болтів визначається по тій же таблиці

t_Б = 0,97t = 0,97∙200 = 194˚C,

5) Визначаємо допустимі напруження для матеріалів фланців та болтів по табл. 5 Додаток 1[3, с. 55],

а) для фланців – [σ]_ф = [σ] = 140 МПа, тому що матеріал фланців та розрахункова температура ті ж самі, як і у корпуса апарата;

б) для болтів [σ]_б¹⁹⁴= 125,64 МПа;

в) допустиме напруження фланців при t_ф = 20˚C визначаємо по тій самій таблиці

[σ]_ф²⁰ = 168 МПа;

г) допустиме напруження болтів при t_Б = 20˚C знаходимо аналогічно

[σ]₆²⁰ = 130 МПа.

6) Визначаємо конструктивні розміри стандартних корпусних фланців для апарата, який має D = 2 м. та умовний тиск фланців Р_у = 0,6 МПа.

По табл. 13.[1, с. 234 – 35] знаходимо:

• зовнішній діаметр фланця – D_ф = 2,130м;

• діаметр болтового кола фланця – D_Б = 2,090 м;

• мінімальний діаметр паза фланця – D₁ = 2,046 м;

• максимальний діаметр паза фланця – D₂= 2,060 м;

• максимальний діаметр виступу –D₃ = 2,043 м;

• товщина фланця – h = 0,070 м;

• діаметр отворів під болти – d = 23 мм;

• кількість отворів під болти – z = 72

7) Вибір типу прокладки та її ширини.

Згідно з умовами роботи апарата приймаємо тип ущільнювання „виступ - западина” та плоску неметалеву прокладку з пароніту [1, табл.13.14].

Розміри прокладки: зовнішній діаметр D_n = 2,044 м;

- внутрішній діаметр d = 2,013 м;

- ширина м;

5 .8.1.2. Визначення попередніх розрахункових величин.

1) Визначаємо діаметр болтів по табл. 13.26[1, с. 263], у залежності від D = 2 м та Ру = 0,6 МПа: d_Б = M20.

2) Визначаємо ефективну ширину прокладки в_E, м, по формулі 13.14[1, с. 264], для в_n > 15 мм.

в_E =0,5∙ b_n ; (42)

в_E = 0,5∙ 0,015 = 0,0075 м

3) Визначаємо середній діаметр прокладки , м, по формулі 13.2

[1, с. 264],

, (43)

м.

4) Визначаємо безрозмірний параметр ω по формулі 13.19 [1, с. 266]

; (44)

де Ψ₁ – коефіцієнт, який визначається по графіку на мал. 13.15 [1, с. 267], у залежності від параметра K

; (45)

тоді Ψ₁= 0,036.

де j – коефіцієнт, який визначається по формулі

, (46)

де S_E – еквівалентна товщина втулки фланця, м.

Для плоского приварного фланця S_E = S = 0,010 м

Розраховуємо:

λ – коефіцієнт, який визначається по формулі (47)

.

Розраховуємо безрозмірний параметр ω:

5) Визначаємо кутову піддатливість фланця У_ф, , по формулі 13.20 1,с.269 ],

У_ф = (48)

де Ψ₂ – коефіцієнт, який визначається по мал. 13.7[1, с. 268], у залежності від К = 1,065.

Ψ₂ ≈ 30,3.

E_ф – модуль подовжньої пружності матеріалу фланця при розрахунковій температурі фланця t_ф = 200˚С:

E_Ф = Е = 1,98 ∙ 10⁵ МПа

Розраховуємо:

1/МН∙м

6) Визначаємо лінійну піддатливість прокладки У_n, , по формулі 13.23 [1, с. 269]

; (49)

де S_n – товщина прокладки, м, яка визначається по табл. 13.14[1].

Для прокладки, пароніту S_n = 0,002м.

E_n – модуль поздовжньої пружності прокладки, який залежить від матеріалу прокладки та вибирається по табл. 13.8 [1, с. 265].

Для плоскої прокладки з пароніту Е_n = 2000 МПа.

Розраховуємо:

7) Визначаємо лінійну піддатливість болтів У_Б, , по формулі 13.26

[1, с. 270],

; (50)

Де ℓ_Б – розрахункова довжина болта, м, яка визначається по формулі 13.24

[1, с.270

ℓ_Б = ℓ_Бо + 0,28d ; (51)

Де ℓ_Бо – довжина болта між опорними поверхнями головки болта та гайки, м.

ℓ_Бо = 2h + S_n + 0,006 м;

ℓ_Бо = 2 ∙ 0,070 + 0,002 + 0,006 = 0,148 м,

Тоді

ℓ_Б = 0,148 + 0,28 ∙ 0,023 = 0,154 м;

Е_Б – модуль поздовжньої пружності для матеріалу болтів при розрахунковій температурі болтів t_Б = 194˚С.

Для сталі 35 по табл. 19 Додаток 4[3, с. 70],

Е_б¹⁹⁴ = 1,82∙10⁵ МПа;

f_Б – площа поперечного перерізу болтів, яка визначається по табл. 13.27

[1, с. 264] у залежності від d_Б = М20

f_Б = 2,35 ∙ 10^-4 м².

Z_Б – кількість болтів,

Z_Б = Z = 72

Розраховуємо:

8) Визнаємо коефіцієнт жорсткості фланцевого з’єднання α, по формулі 13.27[1, с. 270 ],

α = А[у_Б + 0,25(В₁ +В₂)(D_Б – D_п.ср.)]; (52)

де ²;

У разі, коли фланці одинакові та виконані з одного й того ж матеріалу

У_ф1 = У_Ф2 = У_ф B₁ = B₂ = B (53)

Тоді:

А (54)

В = У_ф(D_Б – D – S_E)

В = 0,156· (2,090 – 2 – 0,010) =0,012

Розраховуємо коефіцієнт жорсткості

α = 2688· [0,000050 + 0,25· (0,012 + 0,012)· (2,090 - 2,029)] = 1,21

9) Визначаємо розрахункові параметри m та q прокладок по табл. 13.28

[1, с. 265].

для плоскої паронітової прокладки

m = 2,5; q = 20 МПа.

10) Визначаємо безрозмірний коефіцієнт γ для з’єднань фланцями, які приварюються, по формулі 13.28[1, с. 270],

γ = А ∙ У_Б (55)

γ = 2688 ∙0,000050 = 0,134.

5.8.1.3 Розрахунок навантажень фланцевого з’єднання.

а) Навантаження від дії внутрішнього тиску Q_g, МН, визначаємо по формулі 13.30 [1, с. 270 ],

Q_g = 0,785 ∙ D_п.ср.² ∙ р, (56)

Q_g = 0,785 ∙ 2,029² ∙ 0,2 = 0,65 МН

Реакція прокладки у робочих умовах R_n, МН, визначається по формулі 13.31[1, с.270 ] (57)

R_n= 2 ∙ π ∙ D_п.ср. ∙ b_E ∙ m ∙ p,

R_n = 2 ∙ 3,14 ∙2,029 ∙ 0,0075 ∙ 2,5 ∙ 0,2 = 0,048 МН.

1. Зусилля, яке виникає від температурних деформацій Q_t, МН для фланців, які приварені та виконані з однакового матеріалу, визначається по формулі 13.32 [1, с. 271],

Q_t = γ ∙ Z_Б ∙ f_Б ∙ E_Б(α_ф ∙ t_ф - α_Б ∙ t_Б), (58)

де α_ф, α_Б – коефіцієнти лінійного розширення матеріалів, відповідно, фланців та болтів.

По табл. 18 Додаток 3 [3, с. 69], визначаємо:

α_ф = 17∙ 10^-6 ˚С^-1; (матеріал 08Х18Н10Т, t_ф = 200˚С).

α_Б = 12,6 ∙ 10^-6 ˚С^-1; (матеріал Сталь 35, t_Б = 194˚С).

Розраховуємо: Q_t= 0,134 ∙ 72 ∙ 2,35 ∙ 10^-4 ∙ 1,82 ∙ 10⁵ ∙ (17 ∙ 10^-6 ∙ 200 – 12,6 ∙ 10^-6 ∙ 194) =0,392 MН.

г) Болтове навантаження в умовах монтажу (до подачі внутрішнього тиску) Р_Б1, МН, визначається по формулі 13.35[1, с. 271 ] , з ураховуванням тиску Р ≤ 0,3 МПа.

α · Q_g + R_n;

Р_Б1 =max π · D_n.cp·b_E ·q; (59)

0,4[σ_Б]²⁰ ·Z_Б·ƒ_Б;

а) Р_Б1 = α ∙ Q_g + R_n ;

Р_Б1 = 1,21 ∙ 0,65 + 0,048 = 0,83 МН;

б) Р_Б1 = π ∙ D_п.ср. ∙ b_E ∙ q ;

Р_Б1 = 3,14 ∙ 2,029 ∙ 0,0075 ∙ 20 = 0,95 МН;

в) Р_Б1 = 0,4 ∙ [σ_Б]²⁰ ∙ Z_Б ∙ f_Б ;

Р_Б1 = 0,4 ∙ 130 ∙ 72 ·2,35 ∙ 10^-4 = 0,88 МН.

Заключно приймаємо максимальне значення

Р_Б1 = 0,95 МН,

Болтове навантаження у робочих умовах Р_Б2, МН, визначаємо по формулі 13.36 [1, с. 271 ],

Р_Б2 = Р_Б1 + (1 – α)Q_g + Q_t, (60)

Р_Б2 = 0,95 + (1 – 1,21) ∙ 0,65 + 0,392 = 1,206 МН.

3.7.1.3. Перевірка виконання умов міцності фланцевого з’єднання

а) Умови міцності болтів визначаються по формулам 13.39 [1, с. 271],

(61)

; МПа; 56,21 МПа < [σ]_Б²⁰ = 130 МПа;

; МПа; 71,3 МПа < [σ]_Б¹⁹⁴= 125,64 МПа.

Умова міцності болтів виконується.

б)Умова міцності прокладки визначається по формулі 13.40[1, с. 272],

g = ; (62)

де [g] – параметр, МПа, який визначається по табл. 13.28.[1, с. 265].Для плоскої паронітової прокладки :

[g] = 130 МПа;

g = МПа

g = 10 МПа < [g] = 130 МПа

Умова міцності прокладки виконується.

Література

1 Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник, - Л.: Машиностроение, 1981, -382c.

2 Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. - Л.: Машиностроение, 1970, -752с.

3 ГОСТ 14249-89, Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - М., Издательство стандартов, 1989г, с.80

4 Каталожні аркуші на рушії типу “В”, розробник УКР маш, м. Харків, 2000, 3 аркуші.

5 Генкин А.Г. Оборудование химических заводов. -М Высшая школа, 1986,

-280с.

6 ДНАОП 0.00- 1.07-94, Правила будови та безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском, Київ, 1998

7 ГОСТ 24755-89.Сосуды и апараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий.,М., Издательство стандартов, 1989, с.31

8 ОСТ 26-426-79. Фланцы для аппаратов стальные плоские, приварные. Конструкция и размеры, 1979

9 ОСТ 26-429-79.Рекомендуемые материалы для крепежных деталей стандартных фланцевых соединений аппаратов, 1979

10 ОСТ 26-430-79.Прокладки из неметаллических материалов для стандартных фланцевых соединений стальных аппаратов, 1979

Зміст

4 Економічна частина 2

4.1 Визначення необхідної чисельності ремонтників 2

4.2 Визначення фонду оплати праці 4

4.3 Визначення вартості капітального ремонту 5

Література 7

4.1 Визначення необхідної чисельності ремонтників

Ремонтні нормативи по реактору приведені у таблиці 1

Таблиця 1 - Ремонтні нормативи основного обладнання

Обладнання	Кіль-кість	Періодичність ремонту, годин	Тривалість ремонту, годин	Трудомісткість ремонту, чол-годин
		КР	КР	КР
Реактор V = 10 м3	1	25920	324	108

Необхідну чисельність ремонтників розраховують на підставі нормативів трудомісткості урахованого основного обладнання (таблиця 1) та інших показників базового виробництва.

Розраховуємо чисельність робітників, необхідних для проведення капітального ремонту за формулою:

де ∑Н – сумарні трудозатрати, люд/год.;

Т_еф – ефективний фонд роботи 1 робітника за час простою в ремонті, год.

К_вн – коефіцієнт росту продуктивності праці 1,03.

Т_еф = Д_пр / 24*8,

де Д_пр – час простою в капремонті, год.;

24 – тривалість доби, год.;

8 – тривалість зміни, год.

Маємо Т_еф = (324 /24) * 8 = 108 год.

Р_кр = 104 / 108 * 1,03 = 0,99чол.

Приймаємо 1 чоловіка.

Структура трудовитрат на виконання капітального ремонту наступна (по нормативах) слюсарні роботи – 80%, токарні – 20%, тобто розподіл по професіях наступний

Таблиця 2 – Чисельність ремонтників плануємого виробництва

Професія, спеціальність	Кількість працюючих, чол.	Тарифний розряд	Умови праці	Годинна тарифна ставка, грн/год
Слюсар– ремонтник	1	5	Важкі та шкідливі	10,57
Зварювальник	1	6	Нормальні	11,63

4.2 Визначення фонду оплати праці

Розраховуємо фонд оплати праці на виконання капітального ремонту за формулою:

ФОП = ( ∑ (t_ст * n * Т_еф)) * 1,5*1,38*1,11,

де t_ст – тарифна ставка відповідного розряду, грн.;

n – кількість робітників одного розряду;

Т_еф – ефективний фонд робочого часу одного працівника, год.;

1,3 – коефіцієнт премій – 30 %;

1,38 – коефіцієнт фондів соціального захисту – 38%;

1,11 – коефіцієнт додаткової заробітної плати.

ФОП = ( 10,57*1 + 11,63*1 ) * 48*1,3*1,38*1,11 = 2121,97 грн

4.3 Визначення вартості капітального ремонту

Для розрахунку вартості капітального ремонту складаємо дефектну відомість.

Таблиця 3.1 – Дефектна відомість

Найменування вузлів і деталей	Перелік дефектів	Кількість одиниць	Вартість, грн.
			одиниці	Всього
1.Корпус	Корозія	10	55,0	550,0
	Тріщина	10	1,0	10,0
	Корозія штуцерів	2	160,0	320,0
2. Муфта	Зминання шпонкового пазу	1	200,0	200,0
3. Ущільнення	Риски на плитах Деформація пружини кільця резинового	1	1900,0	1900,0
4. Редуктор	Зношування подшипників	4	150,0	600,0
	Сума:			3580,0
Трудозатрати 50%				1790,0
Разом:				5370,0

Сумарна вартість матеріалів, запчастин, вузлів складає 5370,0 грн.

Структура взята по даних базового підприємства на такий тип устаткування.

Взагалі сума капітального ремонту реактора буде складатися з добутку фонду оплати праці і вартості матеріальних витрат необхідних для ремонту, тобто

В_{кап.рем.} = ФОП + М

де ФОП – фонд оплати праці;

М – матеріальні витрати необхідні для ремонту.

В_{кап.рем.} = 2121,97 + 5370,0 = 7491,97 грн.

Заключно сума капітального ремонту реактора V = 10 м³

складає 7491,97 грн.

Література

1. Економіка підприємства: Підручник /за ред. С.Ф. Покропивного.-Вид.2-е, перероб. – К.: КНВУ.2000.528с.

2. Петрович Й.М., Кіт А.Ф., Семенів О.М. та ін. Економіка підприємства: Підручник /За загальною редакцією Й.М. Петровича. – Львів: «Новий Світ-2000», 2004. – 680с.

3. Методичні вказівки до розробки економічної частини дипломних проектів і робіт для спеціальності 5.05050207 «Обслуговування і ремонт обладнання підприємств хімічної та нафтогазопереробної промисловості», 2013.

4. Шах А.Д., Погостин С.З. Организация, планирование и управление предприятием химической промышленности. Учебник. М., «Высшая школа», 1974, 440с.

5. Экономика и организация промышленного производства. Учебное пособие. Ред. коллегия: М.Н. Тимохин и др. М., «Мысль», 1977