2. Расчёт корпуса аппарата.

Целью расчёта корпуса аппарата является определение его соответствия заданным условиям эксплуатации, обеспечивающего требуемую работоспособность в течение всего срока службы. Расчёты проводятся как проверочные, с использованием действующих технических рекомендаций и нормативов.

2.1. Исходные данные.

Таблица 2.1.1.

Исходные данные.

вариант	параметры корпуса			внутр. давление в аппарате рВ, МПа	давление пара в рубашке, рП, МПа	темп-ра среды в аппарат, tС, С°	Параметры мешалки				тип опор
	номиналь- ный объём, V, м3	исполнен.	материал				тип	диаметр, dМ, мм	частота вращения, nМ, об/мин	мощн. перемеши- вания, NМ,,КВт
74	1,6	21	20К	1,18	1,76	184	3	450	85	0,6	Л

Таблица 2.1.2.

Параметры конструкции корпуса аппарата [2, стр.21, табл.П1.2]

Номиналь- ный объём аппарата, V, м3	Размеры в мм
	D	D1	H	H1	H2	H3	H4	H6	L	l
1,6	1200	1300	1300	1520	975	110	240	340	540	250

2.2. Материалы корпуса аппарата.

Марки сталей для изготовления обечаек, днищ и крышек аппаратов указаны в техническом задании на курсовое проектирование.

Допускаемое напряжение при расчёте по предельным нагрузкам конструктивных элементов корпуса для углеродистых и низколегированных сталей определяется по выражению:

[1,стр14]

где σ_т, σ_в – предел текучести и временное сопротивление (предел прочности) при расчётной температуре, МПа.

n_т, n_в – коэффициенты запаса по пределу текучести и по пределу прочности, которые принимаются равными соответственно 1,5 и 2,4.

[σ] = [σ]₁ +

[σ]₁ = 139 (МПа); [σ]₂ = 136 (МПа); [2, табл.П2.1, стр.23]

t₂ = 200 °C; t₁ = 150 °C; t=184 °C;

[σ] = = 136,96 МПа (сталь 20К, t_c=184 ^оС)

3. Расчётные параметры и нормы.

2.3.1. Под условным проходом D_У понимается номинальный внутренний диаметр аппарата. Фактический внутренний диаметр в зависимости от способа изготовления аппарата может несколько отличаться от номинального стандартного размера. Условные проходы установлены стандартом СЭВ 254-76.

D_У = 1200 мм [1,стр.15]

Внутренний диаметр корпусов цилиндрических сосудов и аппаратов, величина которых регламентирована ГОСТ 9931-79, совпадают с величинами условных проходов.

D_У = D_В = 1200 мм.

2.3.2. Расчётная температура, t_Р используется для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений. При расчёте стенок корпуса, расчётная температура принимается равной температуре среды в аппарате t_С.

t_Р = t_С = 184 ^оС [1,стр.15]

Расчётная температура для фланцевых соединений принимается:

для фланцев без тепловой изоляции – 0,96 t_С = 177 ^°С, для болтов в этом случае – 0,95 t_С. = 175 ^°С. [1,стр.15]

2.3.3. Условное, рабочее и расчётное давление. Под условным давлением (р_У) следует понимать наибольшее избыточное давление при температуре среды 20 ^°С, при котором допустима длительная работа трубопровода или аппарата, имеющих данные размеры, обусловленные расчётом на прочность. Ряд условных давлений установлен ГОСТ 356-80.

р_У = 1,6 МПа. [1,стр.16]

Под рабочим давлением (р) для сосуда и аппарата принимается наибольшее внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании процесса.

р = 1,76 МПа. [1,стр.16]

Расчётное давлением (р_Р) для конструктивных элементов сосуда и аппарата – давление, при котором производится их расчёт на прочность или устойчивость. Как правило, расчетное давление принимается равным рабочему давлению: р_РВ = р.

р_РВ = 1,76 МПа. [1,стр.16]

При расчёте на прочность (по внутреннему давлению) стенки обогревающей рубашки в качестве расчётного следует принимать рабочее давление теплоносителя (пара) р_П. Это же давление принимается в качестве расчётного при проверке на устойчивость части корпуса аппарата, находящейся над рубашкой.

р_П = 1,76 МПа. [1,стр.17]

2.3.4. Коэффициент прочности сварных швов φ, который вводят в расчётные формулы при расчёте сосудов и аппаратов, характеризует прочность сварного соединения в сравнении с прочностью основного материала. Значение этого коэффициента принимаются в зависимости от конструкции шва и вида сварки.

φ = 0,8 [2, табл.П2.4, стр.25 ].

2.3.5. Прибавки к расчётным толщинам конструктивных элементов корпуса, учитываемые при расчёте, определяются по формуле:

С = С₁ + С₂ + С₃ , [1,стр.17]

где С – сумма прибавок к расчётным толщинам стенок, мм;

С₁ – прибавка для компенсации коррозии и эрозии, мм;

С₂ – прибавка для компенсации минусового допуска на стандартную толщину стального листа;

С₃ – прибавка технологическая, связанная с уменьшением толщины при технологических операциях в процессе изготовления аппарата (вытяжка, штамповка и проч.), мм.

Таким образом, исполнительная толщина стенки элемента аппарата S определяется как:

S > S_R + C [1, стр.18],

где S_R – расчётная величина стенки, мм;

Прибавка С₁ для компенсации коррозии и эрозии равна:

С₁ = π · τ + С_Э, [1,стр.18],

где π – глубинныё показатель коррозии, мм/год;

τ – срок службы аппарата, в годах;

С_Э – прибавка для компенсации эрозии, мм.

Для изготовления химических аппаратов, как правило, должны использоваться металлы, для которых глубинный показатель коррозии

π < 0,1 мм/год. Коррозионную стойкость материалов в различных средах можно найти в справочной литературе.

Прибавку С_Э рекомендуется учитывать лишь при высоких скоростях движения среды в аппарате (для жидких сред более 20 м/с) или при наличии в движущейся среде абразивных частиц, что в химико-фармацевтическом производстве встречается сравнительно редко.

Прибавки С₂ и С₃ учитывают лишь в тех случаях, когда их суммарная величина превышает 5% номинальной толщины листа:

С_Э = 1,00 (мм)

С₁ = 0,10 · 10 = 1,00 (мм)

С = С₁ + С₂ = 1,00 + С₂