1.2 Расчет на прочность цилиндрических обечаек
Исполнительную толщину стенки s определяют по формулам;
где sp |
- |
расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки, м; |
pр |
- |
расчетное давление, Па; |
[σ] |
- |
допускаемое напряжение, Па; |
D |
- |
внутренний диаметр обечайки, м; |
с |
- |
прибавка к расчетной толщине стенки, м. |
Допускаемое давление:
в рабочем состоянии
при испытаниях
Формулы (1.5)—(1.8) применимы при
1.3 Расчет на прочность конических обечаек с углом при вершине 2α ≤ 120°
Исполнительную толщину стенки sк вычисляют по формулам:
где sк.р — расчетная толщина стенки конической обечайки.
Допускаемое давление:
в рабочем состоянии
при испытаниях
Формулы (1.9)—(1-12) применимы при
1.4 Расчет на прочность сферических оболочек
Исполнительную толщину стенки сферических оболочек sc рассчитывают по формулам:
где sc.р |
- |
расчетная толщина стенки сферической оболочки, м; |
Dc |
- |
внутренний диаметр сферической оболочки, м; |
[σ] |
- |
допускаемое напряжение, Па; |
с |
- |
прибавка к расчетной толщине стенки, м. |
Допускаемое давление:
в рабочем состоянии
при испытаниях
Формулы (1.9)—(1-12) применимы при
1.5 Расчет на прочность стандартных эллиптических днищ (крышек)
Исполнительную толщину стенки стандартных эллиптических днищ sэ определяют по формулам:
где sэ.p — расчетная толщина стенки эллиптического днища.
Допускаемое давление:
в рабочем состоянии
при испытаниях
3 Контрольные задачи
1) Определить допускаемое внутреннее давление при гидравлических испытаниях [р]и и в рабочем состоянии [р] в вулканизацион- ном котле диаметром D = 1100 мм, изготовленном из стали ВСтЗпс толщиной s = 5 мм. Температура в котле tc = 160 °С, прибавка с = 1,5 мм.
2) Рассчитать толщину стенки обечайки и крышки вулканизацион- ного котла по данным табл. 1.
Таблица 1 - Параметры вулканизационного котла
Номер варианта |
Размеры котла |
Рабочее давление в котле р, МПа |
Температура в котле tс,0С |
Объем котла V, м3 |
Марка стали |
Скорость коррозии П, мм/год |
Срок экспл. плуата- ции τв, лет |
|
Внутренний диаметр D, мм |
Длина цилиндрической части lц, м |
|||||||
1 |
800 |
0,9 |
0,9 |
180 |
0,68 |
10 |
0,05 |
15 |
2 |
1100 |
1,5 |
0,60 |
160 |
1,85 |
20 |
0,09 |
12 |
3 |
1500 |
3,0 |
0,60 |
160 |
6,30 |
ВСт3пс |
0,10 |
10 |
4 |
2000 |
4,0 |
0,60 |
160 |
16,00 |
ВСт3сп |
0,08 |
12 |
5 |
2200 |
6,0 |
0,60 |
160 |
26,00 |
ВСт3Гпс |
0,06 |
15 |
6 |
2800 |
6,0 |
0,40 |
150 |
43,20 |
10 |
0,05 |
10 |
7 |
2800 |
8,0 |
1,25 |
190 |
57,00 |
20 |
0,07 |
12 |
8 |
2800 |
16,0 |
0,6 |
150 |
91,00 |
ВСт3пс |
0,09 |
10 |
9 |
3600 |
8,0 |
1,00 |
180 |
98,00 |
20 |
0,04 |
15 |
3) Определить толщину стенки цилиндрической обечайки и эллиптического днища вертикального кожухотрубчатого теплообменника с U-образными трубами, изготовленного из стали 16ГС. Внутренний диаметр D =1200 мм; высота цилиндрической обечайки Нс = 6000 мм; рабочее давление в межтрубном пространстве р = 2,5 МПа; температура tc =10 0С; плотность среды ρс = 1120 кг/м3; среда абразивных частиц не содержит; скорость коррозии П = 0,05 мм/год; срок эксплуатации 15 лет; сварные швы с подваркой корня шва выполнены вручную.
4) Рассчитать толщину стенки кожуха и днища вертикального кожухотрубчатого теплообменника с U-образными трубами по данным табл. 2
Таблица 2 - Параметры вертикального кожухотрубчатого теплообменника
Номер варианта
|
Размеры корпуса |
Рабочее давление р, МПа
|
Темпера турав межтруб ном про- странстве tc, 0С
|
Плот-ность среды ρс,кг/м3
|
Марка стали
|
Скорость коррозии П, мм/год
|
Срок эксплуатации тв, лет
|
|
Внутренний диаметр D, мм |
Высота цилиндрической части Нц, м |
|||||||
1 |
500 |
3 |
6,4 |
5 |
1000 |
ВСт3сп |
0,05 |
10 |
2 |
500 |
6 |
4,0 |
30 |
900 |
ВСт3сп |
0,04 |
15 |
3 |
600 |
6 |
2,5 |
200 |
1200 |
16ГС |
0,03 |
10 |
4 |
600 |
9 |
1,6 |
320 |
1160 |
16ГС |
0,06 |
12 |
5 |
800 |
6 |
2,0 |
-5 |
1300 |
Двухслойная 16ГС+ 12Х18Н10Т |
0,02 |
15 |
6 |
800 |
9 |
3,0 |
120 |
1400 |
Двухслойная 16ГС+ 12Х18Н10Т |
0,03 |
10 |
7 |
1000 |
6 |
4,2 |
20 |
800 |
ВСтЗсп5 |
0,07 |
16 |
8 |
1000 |
9 |
1,6 |
—10 |
1270 |
16ГС |
0,04 |
12 |
9 |
1200 |
б |
2,5 |
10 |
1000 |
16ГС |
0,01 |
18 |
10 |
1200 |
9 |
6,4 |
60 |
1250 |
Двухслойная 16ГС+ 12Х18Н10Т |
0;02 |
10 |
11 |
1400 |
6 |
3,0 |
100 |
1100 |
ВСтЗсп5 |
0,07 |
12 |
12 |
1400 |
9 |
2,0 |
80 |
950 |
|
0,08 |
15 |
5. Определить допускаемое внутреннее давление при гидравлических испытаниях и рабочем состоянии в трубном и межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника, обусловленное прочностью кожуха и эллиптических крышек. Внутренний диаметр теплообменника D = 800 мм; толщина кожуха и крышек s = s3 = 6 мм; температура обрабатываемой среды tс = 95 °С; сумма прибавок к расчетной толщине стенок с = 1 мм; теплообменник изготовлен из меди марки М3р с использованием полуавтоматической сварки открытой дугой.
6 Рассчитать толщина стенки сферического резервуара по данным таблицы 3
Таблица 3 - Параметры сферического резервуара
Номер варианта |
Внутренний диаметр D, мм |
Рабочее давление р, МПа |
Температура среды tс, 0С |
Плотность среды ρc , кг/м3 |
Марка стали |
Скорость коррозии П, мм/год |
Срок эксплуатации τВ, лет |
1 |
10500 |
1,8 |
10 |
10 |
09Г2С |
0,03 |
20 |
2 |
12000 |
1,0 |
-5 |
1110 |
0,05 |
15 |
|
3 |
16000 |
0,6 |
80 |
920 |
0,06 |
15 |
|
4 |
20000 |
0,25 |
30 |
1190 |
0,04 |
12 |
7 Определить допускаемое внутреннее давление в горизонтальном цельносварном аппарате со сферическими неотбортованными днищами по данным таблицы 4.
Таблица 4 - Параметры горизонтального цельносварного аппарата
Номер варианта |
Внутренний диаметр D, мм |
Толщина стенки s, мм |
Температура среды tс , 0С |
Плотность среды ρс , кг/м3 |
Марка стали (алюминия) |
Скорость коррозии П, мм/год |
Срок эксплуата ции τВ, лет |
1 |
500 |
4 |
20 |
900 |
АД1М (алюминий) |
0,080 |
12 |
2 |
1000 |
6 |
60 |
1000 |
ВСт3сп5 |
0,060 |
10 |
3 |
1600 |
8 |
10 |
1240 |
АД00М (алюминий) |
0,090 |
12 |
4 |
2000 |
8 |
120 |
920 |
АД0М (алюминий) |
0,037 |
15 |
5 |
2000 |
10 |
200 |
1200 |
09Г2С |
0,070 |
10 |
6 |
2400 |
8 |
100 |
1160 |
ВСт3сп5 |
0,050 |
12 |
7 |
2400 |
10 |
-5 |
1270 |
09Г2С |
0,020 |
15 |
8 |
2600 |
10 |
30 |
860 |
АД0М (алюминий) |
0,003 |
20 |
Список используемых источников
|
|
Гусев Ю.И., и др. Конструирование и расчет машин химических производств. – М.: Машиностроение, 1985. – 408 с. |
|
|
Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. – М.: Машиностроение, 1983. – 466 с. |
|
|
Вихман Г.А., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. – М.: Машиностроение, 1978. – 327 с. |
|
|
Бабицкий И.Ф., Вихман Г.А., Вольфсон С.И. Расчет и конструирование аппаратов нефтеперерабатывающих заводов. – М.: Недра, 1965. – 904 с. |
|
|
Канторович З.Б. Машины химической промышленности. – М.: Машиностроение, 1965. – 415 с. |
|
|
Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с. |
|
|
Михалев М.Ф., и др. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. – Л.: Машиностроение, 1984. – 301 с. |
|
|
ГОСТ 14249 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Введ. 07.05.80 – Издательство стандартов, 1980. – 62 с. |