Расчет толщины корпуса аппарата

Расчет толщины корпуса проводится при воздействии внутреннего и внешнего давлений, а толщина стенки принимается максимальной из вычисленных значений.

1. При воздействии внутреннего давления

Так как гидростатическое давление в нижней точке аппарата, равное не превышает на 5% рабочее избыточное давление, то расчетное внутреннее давление определяется по формуле, где- рабочее давление аппарата

Где,

–толщина стенки цилиндрической обечайки,

- внутренний диаметр обечайки,

- прибавка на округление до стандартной толщины листа,

- коэффициент сварного шва,

- поправка на коррозию,

Где

- скорость коррозии (для вполне стойких материалов, =0,1мм/год)

- срок службы аппарата равный 10 годам, получим равное 1мм

- расчётное допускаемое напряжение.

Допускаемое напряжение для выбранного материала корпуса определяется по формуле

Где

- поправочный коэффициент, учитывающий взрыво - и пожароопасность среды в аппарате, поскольку среда не взрыво- и не пожароопасная то коэффициентбудет равен=1

- нормативное допускаемое напряжение. Нормативное допускаемое напряжение стали при различных температурах приведены в [1] табл. П-3.

Нормативное допускаемое напряжение для стали 08Х18Н10Т при температуре в 20 равна=146МПа

Для максимальной прочности цилиндрической части аппарата сварной шов целесообразнее сделать двусторонним встык сплошным. Тогда коэффициент сварного шва будет равен =1 следовательно расчетное допускаемое давление равняется:

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 8мм

2. При воздействии внешнего давления

Расчетное наружное давление для корпуса аппарата находящегося под рубашкой находится по формуле

,

Где

- остаточное давление в рубашке,

- рабочее давление в рубашке,

- атмосферное давление в рубашке,

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 8мм

Где

–определяется по номограмме (см. [1] рис.3.3)

Коэффициенты определяются по формулам

- коэффициент запаса прочности (условие обеспечения устойчивости оболочки)

Е – модуль упругости, определяемый по таблице П-4. Модуль упругости для легированной стали при температуре в 20

Где - расчетная длина цилиндрической обечайки, определяемая следующим образом

Где == 0.07м

- высота отбортовки

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 10 мм

По результатам расчётов толщину стенки цилиндрической обечайки принимают равной

Значит толщину корпуса аппарата принимаем равной 10 мм.

Расчет толщины конического днища

Sкон. днища1 = К₂Da10^-2 + Со + Ск.  10мм.

Sкон. днища2 = + Со + Ск. 6мм

К₃ =

К₁ = 3.9

К₂ = 0.7

Sкон. днища принимаем 10мм.

[P_H] = = 0.95 < 1.08

[P]p =

[P]_E = = 1.3МПа

Принимаем Sкон. днища за 10мм

Подбор фланцев аппарата

Болты разрешается применять при условном давлении до 2,5 МПа и температуре до 300. Фланцевые соединения крышки с корпусом аппарата представлены двумя типами фланцев: плоские приварные и фланцы приварные встык (фланцы с шейкой). Конструктивные формы уплотнительных поверхностей регламентированы. Уплотнение типа выступ-впадина можно применять при давлении от 0,6 до 1,6 МПа. Следовательно, для нашего аппарата целесообразно назначить плоский приварной фланец (рис. см. ниже) типа выступ-впадина. Размеры фланцев указаны в [1] табл. П-8.

Расчётная сила осевого сжатия фланцев, требуемая для обеспечения герметичности соединения

Где

- Рабочее давление

- Реакция прокладки

- Средний диаметр прокладки, D₁ выбираем из [1] табл. П-8

- Эффективная ширина прокладки

при

Где ширина прокладок подбираемая по табл. 3,4[1]. Т. к. материал прокладки фторопласт – 4 то ширину надо назначить в промежутки от 0,015м до 0,025м

Возьмём величину равной 24 мм, тогда

m - Коэффициент, зависящий от материала прокладки который выбирается по табл. 3,3[1]. m – назначим 2,75

Усилие, возникающее от разности температур фланца и болта.

- число болтов по табл. П-9[1] равно 44

- площадь поперечного сечения болта по внешнему диаметру резьбы, которая может быть определена по формуле

- наружный диаметр резьбы болта

- внутренний диаметр резьбы равный 17,294 мм(ГОСТ 24705-81)

- модуль упругости материала болта при рабочей температуре (см. табл. П-4[1]) равно МПа

- коэффициенты линейного расширения материалов фланца и болтов,

соответственно (см. табл. П-5[1])равны

ст. Х18Н10Т равно

ст. 35ХМ равно

-коэффициент, определяемый по диаграмме на рис. 3,6 [1]

=0,039

Расчётное осевое усилие для болтов принимается наибольшим из следующих трёх значений

Где -усилие, действующие на болты при предварительном обжатии прокладки

- удельная нагрузка на прокладку (см. табл. 3,3[1]) 10 МПа

Где – усилие затяжки болтов при монтаже

- отношение допускаемых напряжений для материала болтов (см. табл. П-3 [1]) при монтаже (при температуре 20) и при расчётной температуре

- коэффициент жёсткости фланцевого соединения равен 1,3 для соединения с фторопластовой прокладкой

- равнодействующая внутреннего давления.

-предельное усилие в болтовом соединении в процессе эксплуатации

Выполним проверку на прочность болтов по условию:

Где - допускаемое напряжение для материала болтов при температуре

Прочность неметаллической прокладки проверяют по формуле:

Где – расчётное давление на прокладку при монтаже,

- допускаемое давление для прокладки (см. табл. 3,3 [1]), равное 40 МПа