3.1. Выбор материала аппаратов.
Прибавки к толщине элементов корпуса на коррозию.
Для изготовления химических аппаратов обычно используют стали различных марок. При выборе материалов корпуса, рубашки, штуцеров следует учитывать их коррозионную стойкость в рабочей среде (табл. 1 приложения).
Следует учитывать и теплостойкость материалов. Для элементов корпусов из сталей предельные рабочие температуры ограничиваются данными, приведенными в табл. 2 приложения. Предельные температуры для приведенных в табл. 1 приложения неметаллических материалов:
полиэтилен
t
<
75°С, резина tmax
=
80-130°С, фторопласт-4 t<260°C,
кислотоупорная эмаль
.
Для выбранного материала прибавку к расчетной толщине стенки элементов корпуса на коррозию определяют по формуле
(3.1)
где
П
-
скорость проникновения коррозии (табл.
1
приложения), м/год; (
15-20
лет);
–
амортизационный срок
(
15-20
лет).
Материалы,
у которых
м, применять не рекомендуется.
3.2. Определение расчетных значений давлений, температур, допускаемых напряжений и модуля упругости применяемых материалов
Расчетное давление принимают, как правило, равное рабочему давлению. Рабочее давление в аппарате – максимальное избыточное давление, возникающее пря нормальном протекании рабочего процесса.
В
задании на расчет корпуса указано
значение внутреннего газового давления
над свободной поверхностью жидкости
– избыточное
давление
и внутреннее избыточное давление в
рубашке
.
Таким образом, элементы корпуса должны рассчитываться по двум вариантам: от действия внутреннего давления P(b) а наружного давления P(н).
Рабочее внутреннее давление для элементов корпуса, находящихся ниже свободной поверхности жидкости, определяют по формуле
(3.2)
где
-
плотность жидкости, кг/м3;
–
расстояние от свободной поверхности
жидкости до нижней точки рассчитываемого
элемента, м.
Гидростатическое
давление
при
определении расчетного давления должно
учитываться в случаях, когда его величина
составляет
5%
и более рабочего давления.
При
расчете аппаратов с рубашкой за расчетное
наружное давление P
следует
принимать давление, которое может
возникнуть при самых неблагоприятных
условиях эксплуатации. В связи с
возможностью сброса внутреннего давления
(опорожнение аппарата)
(3.3)
где
Р
-
гидростатическое давление в рубашке,
оно учитывается, если
Если внутри аппарата вакуум, то
где
P
-.атмосферное
давление
(P
=
0,1
МПа
;
P
-
остаточное давление в аппарате).
Если рубашки нет, то
.
Формула
(3.2)
соответствует условиям работы корпуса
при отключении подачи теплоносителя в
рубашку (
)
Расчетную температуру стенок корпуса определяют на основании тепловых расчетов и результатов испытаний.
В случае невозможности проведения расчетов и испытаний расчетную температуру принимают равной температуре среды, соприкасающейся со стенкой.
При расчетах следует принять
,
(3.4)
где
-
температура перемешиваемой среды в
аппарате,
.
Допускаемые напряжения материала
определяют по формуле:
(3.5)
Нормативное
допускаемое напряжение
принимают
по табл.2
приложения.
При
отсутствии нормативных данных для
аппаратов, в которых находятся взрыво-
и пожароопасные продукты, поправочный
коэффициент
.
Для всех других аппаратов принимают
.
Расчетное значение модуля упругости Е в зависимости от температуры определяют по табл. 3.1.
Таблица 3.1
|
Стали |
Значение Е /103 МПа (Н/мм2) при t, 0С | ||||||||
|
20 |
100 |
150 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 | |
|
Углеродистая |
199 |
191 |
186 |
181 |
171 |
155 |
– |
– |
– |
|
Легированная |
200 |
200 |
199 |
197 |
191 |
181 |
168 |
153 |
136 |