3. Используя исходные данные, определить толщину стенки конического днища листового фильтра

Решаем по ГОСТ Р52857.2-2007

Дано:

Давление внутреннее р_вн=0,4 МПа;

Высота сосуда Н=3500 мм;

Диаметр сосуда внутренний Dвн=1600 мм;

Угол при вершине конической оболочки 2a=90°;

Температура расчетная t=60°C

Материал днища – сталь 10;

Допускаемое напряжение при расчетной температуре [σ] =127 МПа;

Допускаемое напряжение при температуре 20 °С, [σ]₂₀= 147 МПа;

Плотность рабочей среды ρ=1300 кг/м3;

Прибавка к расчетной толщине с=2,54 мм;

Коэффициент прочности сварного шва конической обечайки φ=0,9.

Решение:

Давление на обечайку определяем с учетом гидростатического давление столба рабочей среды:

р=р_вн+р_ср= р_вн+ ρ*g*H=0,4МПа+1300кг/м3*9,81м/с2*3,5м=0,4МПа+ 44635,5Па=0,444635МПа.

Проведем проверку на необходимость расчета толщины стенки с учетом пробного давления согласно п.8.4 ГОСТа 502857.1-2007 Общие условия:

8.4 Расчет на прочность цилиндрических обечаек и конических элементов, выпуклых и плоских днищ для условий испытания проводить не требуется, если расчетное давление в условиях испытания будет меньше, чем расчетное давление в рабочих условиях, умноженное на

Расчетное давление при ГИ определяем по формуле 1,25*[σ]20/ [σ]*р=1,25*147/127*0,444635=0,643 МПа.

Проверка условия 1,35*147/127*0,444635=0,694 МПа

Расчет толщины стенки проводим на рабочие условия по формулам 99-100 ГОСТа 502857.2-2007

s_к ≥ s_к.p + с,        

 

s_к.p =0,444635*1600/(2*0,9*127-0,444635)*1/cos 60°= 711,416/228,155365*2=4.4мм

s_{к=4,4+2,54=6,94мм.}

Ответ: толщина стенки конического днища должна быть не менее 6,94мм.

4. Рассчитать допустимое давление для горизонтальной жаровой трубы котла (примерных цифр нет, поэтому ставлю первые пришедшие в голову, за исключением поправочного коэффициента)

Решаем по РД 10-249-98

Дано:

Жаровая труба

Длинна L=2м.

Диаметр внешний D_F=600мм;

Поправочный коэффициент К=3,1;

Толщина стенки s=5мм;

Прибавка к расчетной толщине с=1мм;

Овальность трубы а=0,5%

Допустимое напряжение (как вариант будут заданы температура стенки и материал) [σ]=139МПа

Решение:

Расчет жаровой трубы проводим по формулам п.6.7.3.2

Так как а<1,0, то принимаем равным 1 согласно п.6.7.3.2.1

р=139*(5-1)/600 * 1/(1+3,1/400*600/(5-1)*1/((600/2000)+1))=139*4/600*0,52=0,489МПа

5. Рассчитать остаточный ресурс корпуса сосуда

Решаем согласно п.5.2.1 и п.5.3.1 ГОСТ Р 52857.2-2007 и РД 03-421-01, эксплуатационную прибавку при отсутствии в условиях задачи принимаем по п.1.5 РД 10-249-98

Дано:

Давление внутреннее р_вн=0,4 МПа;

Параметры обечайки Dвн=1600 мм, sи=8мм.;

Температура расчетная t=60°C.

Фактически измеренная толщина стенки s= 7,5мм

Материал днища – сталь 10;

Допускаемое напряжение при расчетной температуре [σ] =127 МПа;

Допускаемое напряжение при температуре 20 °С, [σ]₂₀= 147 МПа;

Прибавка к расчетной толщине с=2,54 мм;

Срок эксплуатации на момент обследования – 20 лет.

Решение:

Проверяем применимость формул по п.5.2.1 ГОСТа

Учитывая что D>200мм, (s-c)/Dвн=(7,5-2,54)/1600=0,0031<0.1, формулы применимы.

Расчетная толщина стенки определяется по формулам 1-2 ГОСТа52857.2-2007:

                  

s_p=0.4*1600/(2*127*1-0.4)=2.52мм;

s=2.52+2.54= 5,06мм.

расчет остаточного ресурса проводим по п.6.1.1 и п. 6.1.2.1 РД 03-421-01

, где

а=8-7,5/20=0,025 мм/год. (Со принимаем равной 0 в связи с отсутствием данных по ТУ на заготовку обечайки и данных в условиях задачи)

Тк=(7,5-5,06)/0,025=97,6 лет.

С учетом требований п.6 РД 03-421-03 остаточный срок службы не должен превышать 10 лет.

Ответ: остаточный срок службы сосуда равен 10 лет.

6. Производится замена частей змеевиков. Рассчитать толщину стенки змеевиков выходного пакета пароперегревателя для котла с номинальными параметрами пара 14 МПа, 545°С. Наружный диаметр труб Da=32мм, радиус гибов R=1,9 Da. Рассчитать толщину стенки змеевиков и дать заключение о возможности использования трубы 12Х1МФ. Максимальная овальность гибов 8%, расчетный ресурс 10⁵ ч, топливо – каменный уголь.

Решаем согласно РД 10-249-98

Решение:

Температура стенки принимается согласно п.3.3.4.3 РД по формуле:

545+585 (максимально допустимая)/2=565°C (уточнить формулу, не допускается выше 585°С)

Допускаемое напряжение для материала определяем по табл.2.3

σ=56

Расчетную толщину стенки прямого участка змеевика определяем по п.3.3.1.1 РД

Sr=3.6 мм.

При отсутствии ТУ на материал принимаем с1=0;

с21 принимаем равным 0 согласно п.1.5.7 РД

с22 принимается равной 1,0мм исходя из условия п.1.5.7 (с1+с2 не менее 1,0)

с=1,0мм.

s=4.6мм.

использование трубы 32х6 из стали 12Х1МФ на прямых участках допустимо.

Рассчитаем гнутую часть змеевика согласно формул п.3.3.2 РД.

Где Ki для внешней, внутренней и нейтральной сторон определяется по формулам:

      

К1=0,896

К2=1,18

К3=1

Yi принимаем равной 0,95 согласно п.3.3.2.6 РД

Sr=3.6*0.95*0.896=3.06

Sr=3.6*0.95*1.18=4.04

Sr=3.6*0.95*1=3,42

Ответ:

Использование трубы 32х6 из стали 12Х1МФ допустимо

7. Сосуд, подверженный коррозии. Наружный диаметр 2000 мм, давление 0,3 МПа. Исполнительная толщина Sи = 5 мм, плюсовой припуск на толщину с0 = 1,2 мм. Толщина стенки сосуда через 4 года эксплуатации - 4,5 мм, через 8 лет - 4,0 мм. Коэффициент прочности сварного шва 0,8, допускаемое напряжение 140 МПа. Оценить ресурс сосуда

Решаем согласно п.5.3.1 ГОСТ Р 52857.2-2007 и РД 03-421-01

Решение:

Определим расчетную толщину стенки по формулам 1-2 ГОСТа:

                  

s_p=0.3*2000/(2*140*0,8-0.3)=2.68мм;

Определим скорость коррозии сосуда по формуле п.6.1.2.2 РД

К1 примем равным 0,7

а=(4.5-4)/((8-4)*0.7*1= 0,178

Остаточный ресурс определяется по формуле п.6.1.1 РД

Тк=4-2,68/0,178=7,4 года

Ответ: Остаточный срок службы сосуда – 7 лет.