3 Механические расчеты роторно-пленочного испарителя
3.1 Расчет корпуса аппарата
3.1.1 Расчет на устойчивость обечайки корпуса аппарата диаметром 0,6 м и наружном давление P = 1,6 МПа
Расчет ведется по методике, приведенной в [14].
Расчетная схема изображена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Расчетная схема
Диаметр обечайки D = 0,6 м, длина L = 1,2 м, расчетное давление Р = 1,6 МПа
Условие устойчивости
(3.1)
В (3.1) [P] - допускаемое наружное давление
. (3.2)
В (3.2) [P]P – допускаемое давление из условия прочности
, (3.3)
где s = 12 · 10-3 м – исполнительная толщина обечайки корпуса аппарата;
[σ] = 154 МПа – для стали 12Х18Н10Т.
В (3.3) с – сумма прибавок к расчетной толщине;
с = с1 + с2 +с3, (3.4)
где с1 = 0,2 · 10-3 м – прибавка для компенсации коррозии и эрозии;
с2 = 0,8 · 10-3 м – прибавка для компенсации минусового допуска;
с3 = 0 м – прибавка технологическая.
Тогда по (3.4) с равно
с = (0,2 + 0,8 + 0) · 10-3 = 10-3 м.
Тогда в соответствии с (3.3)
В (3.2) [P]E – допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости
, (3.5)
где Е = 2 · 1011 МПа - модуль продольной упругости при расчетной температуре;
ПУ = 2,4 – коэффициент запаса устойчивости.
В (3.5) В1 – безразмерный коэффициент;
(3.6)
где L = 1,2 м – расчетная длина гладкой обечайки.
Тогда в соответствии (3.5)
Тогда по (3.2)
.
Тогда по (3.1) условие устойчивости выполняются
.
Принимаю толщину обечайка корпуса аппарата: s = 12 · 10-3 м.
Условия применения расчетных формул
(3.7)
3.1.2 Расчет на устойчивость сепаратора диаметром 0,6 м и наружным
давлением P = 1,7 МПа
Расчет ведется по методике п. 3.1.1 и представлен в таблице3.1.
Таблица 3.1 – Результаты расчетов
D, м |
L, м |
P, МПа |
[P]P, МПа |
В1 |
l, м |
[P]E, МПа |
[P], МПа |
s, м |
Условия применения расчетных формул |
0,6 |
1,14 |
1,7 |
5,0 |
1,0 |
1,14 |
2,8 |
3,0 |
12 · 10-3 |
0,017≤0,1 |
3.1.3 Расчет толщины рубашки диаметром 0,65 м, работающей под
внутренним давлением Р = 1,6 МПа
Расчет ведется по методике, приведенной в [14].
Расчетная схема изображена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Расчетная схема
Расчетная толщина обечайки
(3.8)
где φP = 1,0 – коэффициент прочности продольного сварочного шва;
[σ] = 131 МПа – допускаемое напряжение для стали Вст3сп5.
В (3.8) с – сумма прибавок к расчетной толщине, определяется в соответствии с (3.4).
где с1 = 1,2 · 10-3 м – прибавка для компенсации коррозии и эрозии;
с2 = 0,8 · 10-3 м – прибавка для компенсации минусового допуска;
с3 = 0 м – прибавка технологическая.
Тогда по (3.4) с равно
с = (1,2 + 0,8 + 0) · 10-3 = 2 · 10-3 м.
Тогда в соответствии с (3.8)
Исполнительная толщина обечайки
(3.9)
В (3.9) с – сумма прибавок к расчетной толщине, определяется в соответствии с (3.4);
где с1 = 1,2 · 10-3 м – прибавка для компенсации коррозии и эрозии;
с2 = 0,8 · 10-3 м – прибавка для компенсации минусового допуска;
с3 = 0 м – прибавка технологическая.
Тогда по (3.4) с равно
с = (1,2 + 0,8 + 0) · 10-3 = 2 · 10-3 м.
Тогда в соответствии с (3.9)
.
Принимаю толщину обечайки s = 8 · 10-3 м.