а) Проверка напряжения в шпильках.
Усилие, действующие на шпильки от внутреннего давления.
P1 = 0,785 · Dср² · P (22)
где Dср – средний диаметр прокладки,
Dср – 329 мм
P – избыточное расчетное давление,
P = 4 МПа
P1 = 0, 785 · 329 ² · 4= 0,34 МН
Усилие сжатия прокладки, необходимое для создания плотности соединения.
P2 = π · Dср · be · g, (23)
где: bп=29мм – ширина прокладки,
эффективная ширина прокладки
g= 20МПа–удельное давление обжатия прокладки для паронита
P2 = 3, 14 · 129 · 20,5 · 20 = 0,17 МН
Дополнительное усилие, возникающее при изменении внутреннего давления.
P3 = 0, 2 · P1 (24)
P3 = 0, 2 · 0,34 = 0,068 МН
Усилие, вызванное различием температур фланца и шпилек.
P4 = n · fδ· α · ∆t · E, (25)
где: n = π · Dб / tб (26)
Dб =400мм– диаметр окружности центров шпилек
t б - шаг шпилек, tδ = ( 2, 1 ÷ 2,8 ) · dδ = 2,5 · 36 = 90 мм
dб=36мм
n = 3,14 · 400 / 90 = 14
fб – поперечное сечение шпильки, для шпильки М36
fб = 1017 мм²
α – коэффициент линейного расширения для температуры 370°С стали 20Х13.
α = 16, 1 · 10 - 6 °С - 1
Е – модуль упругости для шпилек при температуре 370ºС,
Е = 1, 85 · 10 5 МПа
∆t – разность температур
∆t = 370-340= 30 °С
P4 = 14 · 1017 · 16,1 · 10 – 6 · 1,85 · 10 5 ·30 = 1,27 МН
Полное усилие в шпильках
Pм = Р1 + Р2 + Р3 +Р4 (27)
Рм = 0,34 + 0, 17+ 0,068 + 1,27 = 1,848 МН
Материал шпилек – сталь 20Х13
σs = 290 МПа – напряжение по пределу текучести
Напряжение в шпильке:
(28)
Запас прочности для шпилек по пределу текучести:
(29)
б) Определение напряжений во фланцах.
Материал фланцев сталь 12Х18Н10Т
Допускаемое напряжение для стали 12Х18Н10Т при температуре 370°С ,
[ δ ] = 140МПа Допускаемое напряжение на изгиб:
Rв = 1,05 · [ δ ] = 1,05 · 140 = 147 МПа (30)
Изгибающий момент в сечении фланца
Мизг1 = 0, 4 · Pм · 11 (31)
где: Рм – полное усилие в шпильках
Рм = 1,848МН
11 =16мм – эквивалентная толщина втулки фланца
Мизг1 = 0,4 ·1,848 · 16 = 11,8 МНм
Момент сопротивления втулки фланца:
(32)
Напряжение изгиба для втулки фланца:
(33)
Напряжение изгиба для тареки фланца:
Мизг2 = Рм · h (34)
Мизг2 = 1, 848 · 0, 115 = 0,21 МН·м
Момент сопротивления:
(35)
где: h =115мм - толщина фланца
Напряжение изгиба:
, (36)
Допускаемое напряжение для стали 12Х18Н10Т при температуре 370°С ,
[ δ ] = 140МПа
Условие прочности:
35,2<140
12,1<140
Условие прочности выполняется
Из расчета фланца следует вывод, что фланец Ду250 принятый по ГОСТ 12821-80 выбран правильно по прочностным характеристикам.
Литература
1. Павлов А.В., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие, 9-е изд., доп. и перераб. – Л.: Химия, 1982. – 560 с.
2. Бабицкий И. Ф., Вихман Г. Л., Вольфсон С. И. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов. – М.: Недра, 1965. – 904 с.
3. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры . – М.: Машиностроение, 1963. – 370 с.
4. Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1983. – 330 с.
5. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. ГОСТ 14249 – 89 – М.: Изд. стандартов, 1986. – 32 с.
6. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий. ГОСТ24755-89 - Изд. стандартов, 1989. – 31 с
Эскиз реактора.
ТАБЛИЦА ШТУЦЕРОВ
Обозначение |
Назначение |
Ду, мм |
А |
Вход газосырьевой смеси |
400 |
Б |
Люк для выгрузки |
100 |
В |
Выход газопродуктовой смеси |
100 |
Г |
Люк для выгрузки |
100 |
Д |
Установка термопары |
50 |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.