6.2 Расчёт фланцевых соединений и крышки

Расчёт фланцевого соединения заключается в определении диаметра болтов, их количества и размеров элементов фланцев.

Основной исходной величиной при расчёте болтов является расчётное растягивающее усилие в них. При рабочих условиях расчётное растягивающее усилие в болтах определяем по формуле:

где - средний диаметр уплотнения (прокладки), м;

Р_П – расчётная сила осевого сжатия уплотняемых поверхностей в рабочих условиях, необходимая для обеспечения герметичности, МН;

р – рабочее давление, МПа.

Расчётную силу сжатия прокладки прямоугольного сечения определяем по формуле

где b – эффективная ширина прокладки (причём b = b₀, если b₀ ≤ 1см; b =, если b₀ > 1;

b₀ – действительная ширина прокладки (в м), определяемая конструкцией уплотнительной поверхности,

b₀ = 2 мм,

b = 1,4;

κ – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки (для прокладки из паронита принимаем κ = 2,5).

МН

МН

Диаметр болтовой окружности можно приближённо определить по формуле:

где D_B – внутренний диаметр фланца, обычно равный наружному диаметру аппарата, м.

м

Расчётный диаметр болтов определяем по формуле:

и затем округляем в меньшую сторону до ближайшего стандартного размера (D_г – наружный диаметр сварного шва на фланце, м).

м

Число болтов находим по формуле:

где F_б – площадь сечения выбранного болта по внутреннему диаметру резьбы, м²;

σ_Д – допускаемое напряжение в болтах, МН/м².

Рассчитанное число болтов округляем до ближайшего числа, кратного четырём. Наружный диаметр фланца определяем по формуле

м

Для определения высоты плоского фланца предварительно находим следующие величины:

приведенную нагрузку на фланец при рабочих условиях (в МН):

МН

вспомогательную величину Ф при рабочих условиях (в м²):

где - предел текучести материала фланцев при рабочей температуре, МН/м² (для стали Х18Н10Т принимаем = 240 МН/м²),

ψ₁ – коэффициент, зависящий от соотношения .

м²

вспомогательную величину А (в м²):

где δ – толщина обечайки, соединяемой фланцем, м;

ψ₂ – коэффициент, зависящий от соотношения .

Поскольку , то высоту фланца определяем по формулам

м

м

Из двух значений выбираем большее, h = 0,071

7. Расчет тепловой изоляции ректификационной колонны

Целью расчета тепловой изоляции является определение толщины слоя теплоизоляционного материала, покрывающего наружную поверхность теплообменника с целью снижения тепловых потерь и обеспечения требований безопасности и охраны труда при обслуживании теплоиспользующих установок. С этой точки зрения температура поверхности слоя изоляции не должна превышать 45. Расчет толщины теплоизоляционного слоя материала можно проводить по упрощенной схеме, используя следующее уравнение:

где - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя;

- температура наружной стенки корпуса;

- температура поверхности изоляционного слоя;

- коэффициент теплоотдачи, определяющий суммарную скорость переноса теплоты конвекцией и тепловым излучением.

где

В качестве материала изоляции выбираем совелит с Температуру стенки- принимаем равной 45°C (близкой к средней температуре в кубе колонны). Температуру изоляционного слоя примем равной 35°C.

Т.к. наиболее горячая часть колонны это куб, то для всей остальной колонны можно принять ту же толщину слоя изоляции.