Механический расчет реактора из двухслойной стали и внутренним диаметром 3420 мм

Содержание

Введение

1.  Механический расчет реактора    

1.1  Расчет на прочность толщины стенки обечайки…………………….

1.2 Расчет эллиптического днища, нагруженного избыточным  внутренним давлением.

1.3  Проверка на возможность проведения гидравлического испытания аппарата …………………………………………………...…………...

1.4  Расчет на прочность укрепления отверстий…………………………

1.5  Расчет фланца штуцера ввода сырья.

Литература

1. Механический расчет реактора.

Исходные данные

Расчетная температура - 370⁰С;

Расчетное давление - р=4,0 МПа;

Материал реактора двухслойная сталь 12ХМ+12Х18Н1ОТ, расчет ведем по основному металлу т.е. 12ХМ.

Допускаемое напряжение для стали 12ХМ при 370⁰С - [s] = 135 МПа;

Коэффициент прочности сварного шва j =1;

Внутренний диаметр аппарата  D_в = 3420мм;

1.1 Расчет на прочность толщины стенки обечаек.

  Толщина стенки аппарата, работающего под внутренним избыточным давлением.

Толщина стенки рассчитывается по формуле:

s ³ s_р + с;   (1)

где

          с=с₁+с₂=2+1=3мм – сумма прибавок толщине;

с₁ = 2 мм – прибавка на коррозию;

с₂ =1мм - прибавка к расчётной толщине стенки, принимаемая из монтажных, транспортировочных и прочих мероприятий.

Расчетная толщина стенки:

;       (2)

Принятая толщина стенки с учетом прибавок :

60мм>51,42+3=54,42мм;

Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитывается по формуле

;      (3) 

Условие прочности:

4,0<4,43;

Условие прочности выполнено.

1.2. Расчет эллиптических днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением.

Толщина стенки эллиптического днища находится из условия

s₁ ³ s_р1 + с + с₁ ,    (4)

где

с=с₁+с₂=2+1=3;

с₁ = 2 мм – прибавка на коррозию,

с₂ =1мм - прибавка к расчётной толщине стенки, принимаемая из монтажных, транспортировочных и прочих мероприятий

     (5)

Принятая толщина днища с учетом прибавок :

60мм >51,0+2+1=54,0мм;

Допускаемое внутренние избыточное давление для эллиптических днищ при действительной толщине стенки

;     (6)

Условие прочности:

      (7)

4,0<4,46;

Условие прочности выполнено.

1.3 Проверка на возможность проведения гидравлического испытания аппарата

Давление на низ аппарата

   (8)

где

давление от столба жидкости:

h = 10,3 м – высота цилиндрической части аппарата.

Пробное  давление:   (9)

Напряжение, возникающее от действия давления на низ аппарата:

    (10)

где:      D = 3420м м – внутренний диаметр аппарата,

    S = 60 мм – действительная толщина стенки аппарата

Условие возможности проведения гидравлического испытания:

   (11)

где:

s_Т = 202МПа– предел текучести материала при расчетной температуре.

>1,1;

Так как условие возможности проведения гидравлического испытания выполняется, значит аппарат пригоден для проведения гидравлического испытания на прочность и плотность.

1.6  Расчет на прочность укрепления отверстий.

Рис.1.1  Расчетная схема соединения штуцеров  с днищем

Наибольший диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления в эллиптических днищах

,    (12)

       s₁= 60мм –действительная толщина стенки эллиптического днища аппарата,

с = 3мм – сумма прибавок к толщине;

S_p1 =51,0м м – расчетная толщина стенки верхнего днища,

;

По данным проведенного расчета можно сделать вывод – эллиптическое днище аппарата дополнительного укрепления в месте врезки штуцера ввода сырья требует

Укрепление отверстий в днище

Штуцер ввода сырья Ду250

Расчетная толщина стенки штуцера

11мм>5,77+2=5,8мм;

из конструктивных соображений принимаем толщину стенки штуцера S₁=11мм;

где :    d=250мм - внутренний диаметр штуцера;

c_s=2мм - прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки штуцера;

[σ]₁=135МПа - допускаемое напряжение материала штуцера при расчетной температуре;

 - коэффициент прочности сварного соединения штуцера;

Условие укрепления одиночных отверстий                                    (15)   

13393>1974;

Условие укрепления выполняется;                                                                                                                                      Расчетная длина внешней части штуцера

         (16)

Расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки

       (17)

Расчетный диаметр

   (18)

Расчетная ширина накладного кольца

    (19)

Отношения допускаемых напряжений:

для внешней части штуцера:

         (20)

для накладного кольца

           (21)

1.4 Расчет фланца штуцера ввода сырья

Расчетная температура фланца принята 370°С