1. Эскизный проект

1. Определение расчётной температуры

Механические характеристики материалов существенно изменяются в зависимости от температуры.

Расчётная температура стенки – температура, при которой определяются физико-механические характеристики, допускаемые напряжения и проводится расчёт на прочность элементов сосуда.

При положительных температурах за расчётную температуру стенки элемента аппарата следует принимать наибольшее значение температуры. Таким образом,

t_P = t_C = 100 ⁰С, (1)

где t_P – расчётная температура стенок корпуса аппарата, ⁰С;

t_C – температура среды, соприкасающейся со стенкой аппарата, ⁰С.

Для элементов аппарата не имеющих контакта с рабочей средой t_P = 20 ⁰С.

1. Выбор конструкционных материалов

Экономичность изготовления и надёжность в работе аппарата с мешалкой в значительной мере зависят от правильного выбора материалов. В проекте материалы подбираются для тех элементов, которые рассчитываются по главным критериям работоспособности. Первоначально подбирается основной конструкционный материал для корпуса, змеевика, опор, вала и т.д. Материалы для изготовления уплотнительных прокладок, болтов, шпилек можно выбирать при выполнении соответствующего раздела.

При выборе марки стали, прежде всего, учитывается ее коррозионная стойкость в рабочей среде. Рекомендуется применять углеродистые или легированные стали со скоростью коррозии не более 0,1 мм/год, т.е. вполне стойкие.

В соответствии с техническим заданием, используя при этом справочные таблицы [1, таблицы Б.1, Б.2, Б.3], подбираем конструкционные материалы для соответствующих элементов аппарата с мешалкой.

Среда в аппарате – Нефтепродукты.

По таблице рекомендации по выбору сталей для изготовления элементов аппарата Б.2 [1] сталь Ст3сп применяется для изготовления оболочки корпуса, фланцев корпуса, люка, внутренних устройств, мешалки, опоры стойки аппарата и цапфы, рубашки.

Материал для вала, крепежных элементов мешалки и шпонки – сталь 20.

Материал уплотнительной прокладки – фторопласт-4.

Марки материалов выбранных для изготовления аппарата приведены в таблице 1.

2. Выбор допускаемых напряжений конструкционного материала

На основании ГОСТ Р 52857.1-2007 допускаемые напряжения материала корпуса для рабочих и нормальных (20 С) условий определяются соответственно по формулам:

[σ] = η₁ · η₂ · σ_н, (2а)

[σ]₂₀ = η₁ · η₂ · σ_н20, (2б)

где

_н, _н20 – нормативное допускаемое напряжение соответственно при расчетной температуре и при температуре 20 С для выбранного материла, Па (таблица Б.3);

₁ – поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки рассчитываемого элемента (₁ = 1 для листового проката, ₁ = 0,8 для отливок, подвергающихся индивидуальному контролю неразрушающими методами);

₂ – поправочный коэффициент, учитывающий степень опасности рабочей среды при расчете элементов корпуса под давлением (для взрывоопасных и пожароопасных сред ₂ = 0,9, в остальных случаях ₂ = 1).

Так как для изготовления сварного корпуса аппарата, рубашки, опор, лопасти мешалок и других элементов используются заготовки из листового проката, то ₁ = 1.

Так как среда в аппарате – Нефтепродукты (пожароопасная среда), то ₂ = 0,9.

Для корпуса аппарата:

[]₂₀ = 1∙0,9 ∙154 = 138,6 МПа

[] = 1∙0,9 ∙149 = 134,1 МПа

Для вала:

[]₂₀ = 1∙0,9 ∙125 = 112,5 МПа,

[] = 1∙0,9 ∙121 = 108,9 МПа

Нормативные допускаемые напряжения основных конструкционных материалов при расчетной температуре н и при температуре 20 С – _{н 20} определяем по таблице Б.3, а также допускаемые напряжения для расчетной температуры t_p – [] и для температуры 20 С – []₂₀ по формуле (2). Результаты вычислений заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Основные материалы и допускаемые напряжения элементов аппарата

Элементы аппарата	Марка материала, ГОСТ	Допускаемые напряжения, МПа
		н	[]	н 20	[]20
Есть контакт с рабочей средой
1. Корпус:
а) обечайка, днище, крышка;	Сталь Ст3сп	149	134,1	154	138,6
б) люк, штуцеры;	Сталь Ст3сп	149	134,1	154	138,6
в) прокладка уплотнительная.	Фторопласт-4	–	–	–	–
2. Внутренние устройства	Сталь Ст3сп	–	–	–	–
3. Мешалка	Сталь Ст3сп	149	134,1	154	138,6
4. Вал	Сталь20	121	108,9	125	112,5
5. Крепежные изделия мешалки:
а) болт, гайка, шайба;	Сталь20	–	–	–	–
б) шпонка	Сталь20	121	108,9	125	112,5
Нет контакта с рабочей средой
6. Рубашка	Сталь Ст3сп	149	134,1	154	138,6
7. Опоры аппарата, цапфы	Сталь Ст3сп	149	134,1	154	138,6
8. Стойка привода	Сталь 20	–	–	–	–
9. Крепежные изделия:
а) для фланцевых соединений (болт);	Сталь 20	–	–	–	–
б) для муфты вала (шпонка);	Сталь 20	–	–	–	–
в) для уплотнения (шпилька).	Сталь 20	–	–	–	–
Примечание – Прочерком отмечены допускаемые напряжения, неиспользуемые в расчетах по данному пособию