Практические новые с фланцами

Анотація

Практичні роботи по предмету «Конструкції і розрахунок машин і апаратів» передбачають відпрацювання умінь і навичок по розрахунку елементів машин і апаратів, що передбачені посадовою інструкцією техніка-конструктора ВГКХО СМНВО ім. Фрунзе, діючих ОКХ і ОПП.
Всі розрахунки необхідно починати з розробки розрахункової схеми, визначення вхідних даних. Окрему увагу необхідно зосередити на визначенні матеріалу розрахункового елементу, визначення терміну експлуатації апарату, що обумовлений швидкістю корозії та ерозії матеріалу.
Всі розрахунки виконуються на основі нормативних матеріалів, що обумовлені методичними матеріалами до кожної практичної роботи. Курс предмету передбачає використання знань з раніше вивчених предметів, таких як: технічна механіка, технологія матеріалів, стандартизація, креслення, фізика, хімія, математика. ГОСТ 14249-89 передбачає умову, що всі елементи апаратів розраховуються для всіх режимів його експлуатації і випробування, тому елементи апарату розраховуються в режимі експлуатації, випробування або монтажу.
Перед виконанням розрахунків студент повинен засвоїти з ГОСТ 14249-89 розділ «Общие требования», де визначені всі поняття та терміни, що використовуються при розрахунках елементів апаратів.
При виконанні розрахунків елементів апарату необхідно враховувати технічні вимоги до конструкції, експлуатації, випробування сосудів, що працюють під внутрішнім надлишковим тиском. Ці вимоги викладені в чинному галузевому стандарті СОУ МПП71.120-217 Після виконання розрахунків студент має зробити висновок про роботоздатність розрахункового елементу апарату.
Кожна практична робота може оцінюватись як оцінкою, так і просто має бути зарахованою. До кожної практичної роботи додаються питання з теоретичних знань по темі, по якій виконується робота.
Всі розрахунки виконуються на заняттях, а оформлення розрахунків може бути виконане на комп’ютері, або за допомогою інших друкарських пристроїв відповідно стандарту навчального закладу, як самостійна робота студента вдома, так і в комп’ютерному класі.
Додаток до методичних вказівок має приклади розрахунку елементів апаратів з рубашкою, що є найбільш складнішим з розрахункових випадків розрахунку елементів апарату.


-












Практична робота №1

Тема: «Вибір конструкційного матеріалу та розрахунок циліндричних обичайок, які працюють під внутрішнім надлишковим та зовнішнім тиском.»

Мета: Навчитися визначати матеріал для елементів апарату при відомих умовах його роботи: середовище, робоча температура і тиск; навчитися визначати товщину стінки обичайки, яка працює під тиском, з урахуванням застосування формул ГОСТ14249-89 , та призначати технічні вимоги для виготовлення обичайки по СОУ МПП71.120-217. Використовувати стандартні розрахункові схеми обичайок.
Табл. 1.1 «Вхідні дані».

Завдання:

Зробити опис середовища.
Описати вибраний матеріал.
Економічно обгрунтувати вибір матеріалу.
По ГОСТ 14249-89 визначити необхідну товщину стінки обичайки, якщо її внутрішній діаметр DВН = (визначити з табл. 1.1).
Перевірити умови застосування розрахункових формул.
Призначити зварювання повздовжнього шву обичайки і визначити допустимі напруження для конкретних умов її роботи (див. завдання).
Визначити розрахункову товщину стінки обичайки.
Визначити допустимий надлишковий тиск в режимах роботи та випробування.
Розробити ескіз обичайки.
Для розрахованої обичайки призначити технічні вимоги для її виготовлення:
Еліпсність обичайки.
Зміщення кромок листа.
Нециліндричність обичайки.
Перевірити необхідність її термічної обробки та призначити вид термічної обробки.


Вхідні дані (див. табл. 1.1):

Середовище
Концентрація С, %
Температура Т, 0С
Тиск Р, МПа

Хід роботи:

За книгою А. І. Гончарові, М. Ю. Корнілова. Довідник з хімії, Київ, Вища школа, 1977, зробити опис середовища.
За книгою А. А. Лащинський, А. Р. Толчинський. Основи конструювання та розрахунку хімічної апаратури. Вид. Лен., 1970, вибрати матеріал та зробити опис його експлуатаційних, технологічних властивостей, хімічний склад матеріалу, розшифрувати марку, механічні властивості, сферу застосування.
Таблиця 1.1 – Вхідні дані

Номер варіанту
Середовище в апараті
Температура середовища, 0С
Тиск середовища РС , МПа
Внутрішній діаметр апарату
D, мм
Висота корпусу апарату під рубакою
Н, мм
Тиск в рубашці
РРУБ , МПа
Діаметр (умовний прохід) штуцера для труби передавлювання
dУ , мм
Відстань від осі апарату до осі штуцера для труби передавлювання r, мм

1
2
3
4
5
6
7
8
9

1
Спирт метиловий

60
0,40
1000
1010
0,30
150
400

2
Мурашина кислота

100
0,50
2800
3800
0,60
300
920

3
Сірчана кислота, С=10%
50
0,30
2600
4230
0,35
300
980

4
Сірчана кислота, С=78%
80
0,20
2800
4530
0,30
400
900

5
Олеум (5%SO3 )

100
0,10
2800
4530
0,20
400
940

6
Толуол
80
0,40
3000
5030
0,20
500
1200

7
Бензол
80
0,50
3000
7630
0,30
500
1100

8
Спирт етиловий 100%
20
0,90
700
680
0,60
100
250

9
Спирт етиловий

70
0,80
600
600
0,50
80
220

10
Оцтова кислота С=28%
75
0,70
500
630
0,50
50
200

11
Чотирихлористий вуглець (1,16%Н2О)
75
0,30
1800
2000
0,40
300
680

12
Чотирихлористий вуглець (1,17%Н2О)
40
0,30
1600
1500
0,60
250
600

13
Оцтова кислота С=5%
75
0,25
1400
1320
0,50
200
500

14
Спирт бутиловий

20
0,60
1200
1230
0,30
200
450

1
2
3
4
5
6
7
8
9

14
Спирт бутиловий

20
0,60
1200
1230
0,30
200
450

15
Спирт метиловий

60
0,40
1000
1010
0,30
150
400

16
Мурашина кислота

100
0,50
2800
3800
0,60
300
920

17
Сірчана кислота, С=10%
50
0,30
2600
4230
0,35
300
980

18
Сірчана кислота, С=78%
80
0,20
2800
4530
0,30
400
900

19
Олеум (5%SO3 )

100
0,10
2800
4530
0,20
400
940

20
Толуол
80
0,40
3000
5030
0,20
500
1200

21
Бензол
80
0,50
3000
7630
0,30
500
1100

22
Спирт етиловий 100%
20
0,90
700
680
0,60
100
250

23
Спирт етиловий

70
0,80
600
600
0,50
80
220

24
Оцтова кислота С=28%
75
0,70
500
630
0,50
50
200

25
Чотирихлористий вуглець (1,16%Н2О)
75
0,30
1800
2000
0,40
300
680

26
Чотирихлористий вуглець (1,17%Н2О)
40
0,30
1600
1500
0,60
250
600

27
Оцтова кислота С=5%
75
0,25
1400
1320
0,50
200
500

28
Спирт бутиловий

20
0,60
1200
1230
0,30
200
450

29
Спирт метиловий

60
0,40
1000
1010
0,30
150
400

30
Мурашина кислота
100
0,50
2800
3800
0,60
300
920

Практична работа №1

Тема: «Вибір конструкційного матеріалу і розрахунок циліндричних ободів».

Мета: - Навчитися вибирати матеріал для апаратів при відомих умовах його використання: се6редовище, температура, тиск.
Навчитися визначати товщину стінок обичайок, що працюють під тиском, згідно методики нормативних розрахунків ГОСТ14249-89.
По визначити по СОУ МПП71.120-217 ТУ для виготовлення обичайки корпусу апарату.

Завдання:
Виконати опис середовища.
Визначити матеріал для обичайки корпусу апарату, обгрунтувати вибір, описати його експлуатаційні та технологічні властивості.
Розробити розрахункову схему обичайки корпусу апарату з рубашкою
По ГОСТ 14249-89 визначити необхідну товщину стінки обичайки корпусу апарату із умов міцності і стійкості під дією внутрішнього і зовнішнього тиску.
Перевірити роботоздатність корпусу в робочому режимі та режимі випробування
Визначити ТУ для виготовлення обичайки корпусу апарату по СОУ МПП71.120-217.
Розробити ескіз. корпусу
Література.

Вихідні данні

Середовище в апараті


Температура в апараті, 0С


Тиск в апараті, МПа


Внутрішній диаметр апарата, мм


Висота апарата, мм


Тиск в рубашці, МПа


Умовний прохід штуцера, мм











СумГУМКХПР02701








Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата


Разраб.



Вибір конструкційного матеріалу і розрахунок циліндричних ободів
Литера
Лист
Листов

Проверил





У

1
8






404-хк

Н. контр.






Утв.







Виконання роботи

1 Виконуємо опис середовища:

Середовище – оцтова кислота СН3СООН. Прозора рідина з різким і кислим запахом. Її густина ( = 1055 кг/м3 (при температурі t = 150С), tпл = 16,750С, tкип = 118,10С. Змішується в усіх пропорціях з водою, спиртом, эфіром, бензолом; не розчиняється в сіровуглеці.

2 Вибираємо можливі матеріали для виготовлення апарату, обгрунтовуємо вибір, описуємо його експлуатаційні та технологічні властивості.

Можливі матеріали: Сталі: 1Х21Н5Т, 0Х21Н5Т, 12Х18Н10Т.
Вибираю матеріал - сталь 12Х18Н10Т.
Вид постачання – лист товстий ГОСТ 7350-77.
Використання – деталі, що працюють при температурі до 6000С. Зварні апарати і посудини, що працюють в розчинах азотної, оцтової, фосфорної кислот, розчинах лугу і солей та інші деталі, що працюють під тиском при температурі від -196 до +6000С, а при наявності агрессивного середовища до +3500С. Сталь – корозійно стійка аустенітного класу.
Хімічний склад: С = 0,12%, Si = 0,8%, Mn = 2,0%, Cr = 17,0(19,0%, Ni = 9,0(11,0%, Ti = 0,5(0,8%, S не более 0,020%, Р не более 0,035%, Си не более 0,30%.
Механічні властивості: ГОСТ 7350-77 – листи гарячекатані та холоднокатані, закалка 1000(10800С, вода або повітря.
Технологічні властивості: температура ковки – початкова 12000С, кінцева 8500С. Можливість зварювання – без обмежень. Способи зварювання – РДЗ (электроди ЦТ-26), ЭШЗ и КТЗ. Рекомендується термічна обробка.
Вибраний матеріал має високу корозійну стійкість в багатьох агресивних середовищах. Можлива межкрісталітна корозія при нагріві до температури 500(8000С [2].

3 Згідно ГОСТ 14249-80 обчислюємо необхідну товщину стінки обичайки корпусу апарату із умов міцності під дією внутрішнього і зовнішнього тиску.

3.1 Разрахункова схема циліндричної обичайки корпусу апарату приведена на малюнку 1.1







СумГУМКХПР02701
Лист







2

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата







Малюнок 1.1 – Вертикальный аппарат с эллиптическим днищем и крышкой, с рубашкой (а) и
расчетные схемы цилиндрической обечайки его корпуса при действии отдельно внутреннего давления (б) и давления в рубашке (в)









СумГУМКХПР02701
Лист







3

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




3.2 Характеристика повздовжнього зварного шва

Повздовжні зварні шви циліндричного обичайки та днища виконуємо стиковим з підваркой коріня шва ручним дуговим зварюванням. Довжина швів, що підлягають контролю становить - 100% від загальної довжини (( = 1,0).

3.3 Знаходимо допустиму напругу матеріалу обичайки.
в робочому стані:
13 EMBED Equation.3 1415, (1.1)
де ( = 1 для листового прокату,
( = 174 МПа
13 EMBED Equation.3 1415
при гідравлічному випробуванні:
13 EMBED Equation.3 1415 (1.2)
13 EMBED Equation.3 1415
3.4 Знаходимо товщину стінки обичайки
при дії внутрішнього тиску:
13 EMBED Equation.3 1415 (1.3)
13 EMBED Equation.3 1415
при дії зовнішнього тиску:
13 EMBED Equation.3 1415, (1.4)
де РНР = РРР = РРУБ = 0,5 МПа
13 EMBED Equation.3 1415 (1.5)






СумГУМКХПР02701
Лист







4

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата



13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415 (1.6)

13 EMBED Equation.3 1415

К2 знаходиться по номограмі. К2 = 0,55

13 EMBED Equation.3 1415
sРн = 7,7 мм

Прибавки до розрахованої товщини стінки:
прибавка на компенсацію корозії с1 = 0,05 ( 20 = 1 (мм)
прибавка на компенсацію від’ємного допуску с2 = 0
технологічна прибавка с3 = 0

Загальна прибавка до розрахованої товщини стінки:

с = с1 + с2 + с3 (1.7)
с = 1 + 0 + 0 = 1 (мм)

товщина стінки циліндричної обичайки корпуса в першому приближенні:

s > max (sP ; sPH ) + c

s > max (1,0; 7,7) + 1 = 8,7 (мм)

Приймаємо найближче стандартне значення s = 10 мм.

3.5 Перевіряємо умови використання розрахункових формул
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Умови використання розрахункових формул виконуються.







СумГУМКХПР02701
Лист







5

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




3.6 Визначаємо допустимий залишковий тиск на корпус апарата

внутрішній тиск:

13 EMBED Equation.3 1415 (1.8)

13 EMBED Equation.3 1415

внутрішній тиск

13 EMBED Equation.3 1415
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·В1 = 1,0 мм

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415






СумГУМКХПР02701
Лист







6

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




3.7 Далі висновок про стійкість, міцність корпусу.
0,5 МПа < 0,53 МПа

Умова РРУБ < [Р] виконується.

3.8 Розробленний ескіз обичайки виконано на малюнку 1.2

13 EMBED PBrush 1415

Малюнок 1.2 – Ескіз обода 13 EMBED Equation.DSMT4 1415d1400х1437х10

4 Для розрахованого обичайки призначаємоТУ для його виготовлення

4.1 Еліптичність обичайки
Для апаратів разрахованих під зовнішнім тиском еліиптичність складає менш ніж 1%.

4.2 Зміщення кромок листа
Зміщення визначається як 1 мм на 1 м диаметра обичайки, тобто 1,4 мм.

4.3 Неперпендикулярність торців обичайки

Неперпендикулярність торців обичайки до її утворюючої допускается в пределах 1 мм на 1 м диаметра, но не більше 3 мм при диаметрі меньше 3 м, тобто 1,4 мм.

4.4 Нециліндричність обичайки

При товщині стінки 10 мм и матеріалі 12Х18Н10Т нециліндричність складає 0,8 мм.









СумГУМКХПР02701
Лист







7

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата



5 Розробляємо ескіз штуцера

Розроблений ескіз штуцера виконано на малюнку 1.3

13 EMBED PBrush 1415
































мГУМКХПР02701
Лист







8

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата







Запитання до практичної роботи
Матеріали, що застосовуються в хімічному машинобудуванні.
Сфера застосування і характеристика сталей.
Сфера застосування і характеристика кольорових металів і сплавів.
Сера застосування і характеристика чавунів.
Сфера застосування і характеристика неметалевих матеріалів.
Критерії вибору конструкційного матеріалу.
Робочий, розрахунковий та пробний тиск.
Розрахункова та робоча температури.
Вибір допустимого напруження.
Визначення розрахункової та виконавчої товщини стінки циліндричної обичайки, що працює під внутрішнім тиском.
Призначення додатків до розрахункової товщини.
Визначення допустимого тиску (перевірочний розрахунок циліндричних обичайок, що працюють під внутрішнім тиском).
Поняття про стійкість тонкостінних обичайок, що працюють під зовнішнім тиском.
Визначення розрахункового діаметру та розрахункової довжини елементів при розрахунку на стійкість.
Визначення розрахункової та виконавчої товщини оболонок різної форми, що працюють під зовнішнім тиском.
Визначення допустимого тиску (перевірочний розрахунок днищ і обичайок, що працюють під зовнішнім тиском).
Перевірити стійкість і міцність обичайки корпусу в режимі випробування апарату.

Література

1. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1970.
2. Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов: справочник, Л. Машиностроение, 1981.
ГОСТ 24755-81. «Сосуды и аппараты», нормы и методы расчета укрепления отверстий.
ГОСТ 14249-89. «Сосуды и аппараты», нормы и методы расчета на прочность.
«Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств». Примеры и задачи/Под общей ред. М. Ф. Михайлева, Л.: Машиностроение, 1984.
6.. СОУ МПП71.120-217 посудини та апарати стальні зварні. (Загальні технічні умови)






Практична робота №2

Тема: «Розрахунок днищ та кришок хімічних апаратів».

Мета: Навчитися виконувати проектний та перевірочний розрахунки випуклих та плоских днищ та обирати конструкцію днищ.

Завдання:

В залежності від діаметру розгортки днища обрати карту розкрою по.
Призначити метод контролю зварних швів зварювання (згідно групи апаратів).
Визначити допустиме напруження для днища.
Визначити S1R , S, перевірити умови застосування формул.
Перевірити допустимий тиск для днища.




































Практична робота №2

Тема: «Розрахунок кришок».

Мета: Навчитися підбирати стандартну конструкцію кришки для апарата й виконувати її проектний і перевірочний розрахунки.

Завдання:
Для апарата (див. практичну роботу) вибрати за ГОСТ 6533-78 еліптичну кришку. Виконати її ескіз. Записати її позначення за ГОСТ6533-78
Визначити товщину кришки й прийняти виконавчу.
Виконати перевірочні розрахунки кришки й зробити висновок про міцність її у всіх режимах роботи апарата.

Вихідні дані

Середовище в апараті
Оцтова кислота, С = 5%

Температура в апараті, 0С
75

Тиск в апараті, МПа
0,25

Внутрішній діаметр апарата, мм
1400

Высота аппарата, мм
1320

Тиск у сорочці, МПа
0,5

Умовний прохід штуцера, мм
200

Матеріал корпусу
12Х18Н10Т























СумГУМКХПР02702








Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата


Разраб.



Розрахунок кришок
Литера
Лист
Листов

Проверил





У

1
4






404-хк

Н. контр.






Утв.











1 Для апарата за ГОСТ 6533-78 вибираємо еліптичну кришку

1.1 Записуємо основні розміри обраного днища

Внутрішній діаметр кришки, мм
1400

Висота опуклої частини кришки без обліку циліндричної частини, мм
350

Довжина циліндричної частини відбортовки кришки, мм
40


1.2 Виконуємо ескіз еліптичної кришки
13 EMBED PBrush 1415

Малюнок 2.1 – Ескіз еліптичної кришки

2 Визначаємо товщину кришки й приймаємо виконавчу

2.1 За ГОСТ 14249-80 визначаємо розрахункову товщину стінки кришки, навантаженої внутрішнім надлишковим тиском

13 EMBED Equation.3 1415, (2.1)

де РR – розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, РR = 0,25 МПа,
R – радіус кривизни у вершині кришки по внутрішній поверхні,
13 EMBED Equation.3 1415, для еліптичних кришок R = D, якщо Н = 0,25D,
[(] – допустиме напруження, при розрахунковій температурі [(] = 155 МПа,
( - коефіцієнт міцності поздовжнього звареного шва, ( = 1,0, тому що кришка виготовлена із цілої заготовки.
13 EMBED Equation.3 1415







СумГУМКХПР02702
Лист







2

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




2.2 Визначаємо виконавчу товщину стінки кришки

s1 ( sR + с, (2.2)

где sR – розрахункова товщина стінки,
с – сума збільшень до розрахункової товщини стінки кришки

Сума збільшень складається із трьох збільшень:
с1 – збільшення для компенсації корозії й ерозії,
с2 – збільшення для компенсації мінусового допуску,
с3 – технологічне збільшення.

с1 = 0,05 ( 20 = 1 (мм)

Збільшення для компенсації мінусового допуску й технологічне збільшення дорівнюють нулю, тому що їхня сумарна величина становить менше 5% номінальної товщини листа.

s1 ( 1,13 + 1 (мм)

s1 ( 2,13 мм

Виконавча товщина стінки кришки вибирається така ж, як і в обичайки, тобто, s1 = 10 мм.

3 Виконуємо перевірочні розрахунки кришки й робимо висновок про міцність її у всіх режимах роботи апарата

3.1 Розраховуємо допустимий внутрішній надлишковий тиск в режимі роботи


13 EMBED Equation.3 1415, (2.3)

где s1 – виконавча товщина стінки кришки, s1 = 10 мм,
с – сума збільшень, с = 1 мм,
( - коефіцієнт міцності поздовжнього шва зварювання, ( = 1,0, тому що кришка виготовлена із цілої заготовки),
[(] – допустиме напруження в режимі роботи, [(] = 155 МПа,
R – радіус кривизни у вершині кришки по внутрішній поверхні. 13 EMBED Equation.3 1415








СумГУМКХПР02702
Лист







3

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




3.2 Розраховуємо допустимий внутрішній надлишковий тиск в режимі випробування

13 EMBED Equation.3 1415, (2.4)


где s1 – виконавча товщина стінки кришки, s1 = 10 мм,
с – сума збільшень, с = 1 мм,
( - коефіцієнт міцності поздовжнього звареного шва, ( = 1,0, тому що кришка виготовлена із цілої заготовки),
[(] – допустиме напруження в режимі роботи, [(] = 155 МПа,
R – радіус кривизни у вершині кришки по внутрішній поверхні.

13 EMBED Equation.3 1415

Так як допустимий внутрішній надлишковий тиск при роботі й при випробуваннях у кілька разів більше робочого тиску, то виконавча товщина кришки 10 мм забезпечує оптимальну функціональність її в процесі всього терміну служби.

13 EMBED Equation.3 1415(мПа)
13 EMBED Equation.3 1415























СумГУМКХПР02702
Лист







4

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




Запитання до практичної роботи

Конструктивні форми днищ, що застосовуються в хімічному машинобудуванні.
Визначення розрахункової та виконавчої товщини днищ конічної, еліптичної, сферичної і плоскої форми, що працюють під внутрішнім тиском.
Порівняльна оцінка і сфера застосування днищ різної форми.
Визначення допустимого тиску (перевірочний розрахунок днищ, працюючих під внутрішнім тиском).
Визначення допустимого тиску для днищ, що працюють під зовнішнім тиском.

Література

1. СОУ МПП71.120-217 Посудини і апарати стальні зварні (Загальні технічні умови)

2. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

3.Никифоров, Беленький, Поплавский. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов для химических производств.

4.Лащинский, Толчинский. Сосуды и аппараты химических производств.

5.«Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств». Примеры и задачи/Под общей ред. М. Ф. Михайлева, Л.: Машиностроение, 1984.





























Практична робота №3

Тема: «Укріплення отворів в корпусах апаратів».

Мета: Ознайомитися з методикою перевірочного розрахунку укріплення отворів, відповідно ГОСТ 24755-81.
Завдання:

Розробити розрахункову схему укріплення отвору апарату.Нанести всі розміри ,що необхідні до розрахунку
Визначитись з методиками укріплення отвору корпусу апарату.
Визначитись зі сферою використання ГОСТ 24755-81.
Визначити розрахункові розміри та коефіцієнти для розрахункової схеми.
Виконати розрахунок укріплення отвору відповідно до розрахункової схеми.
Зробити висновки.
Практичнана робота №3

Тема: «Укріплення отворів».

Мета: Вивчити способи укріплення отворів у корпусних деталях апарата, методи виконання перевірочних розрахунків і стандартні схеми укріплення отворів.


Завдання:
Для люка апарата із рубашкою (див. практичну роботу №1) перевірити укріплення отворів у кришці.

Вихідні дані

Тиск в апараті, МПа
0,25

Внутрішній діаметр апарата, мм
1400

Товщина стінки апарата, мм
10

Умовний прохід штуцера, мм
200

Зміщення штуцера Хмм, Х=0,3Д
420

Малюнок 4.1 – Укріплення отворів при наявності наскрізного штуцера



Малюнок 4.1 – Укріплення отворів при наявності наскрізного штуцера
Малюнок 4.1 – Укріплення отворів при наявності наскрізного штуцера























СумГУМКХПР02703








Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата


Разраб.



Зміцнення отворів
Литера
Лист
Листов

Проверил





У

1
5






404-хк

Н. контр.






Утв.







1 Установлюємо область застосування ГОСТу 24755-81:
Умови застосування формул дійсного стандарту для еліптичних днищ:

- відношення діаметрів 13 EMBED Equation.3 1415;
- відношення товщини стінки посудини до діаметра 13 EMBED Equation.3 1415;


2 Способи зміцнення отворів:



Малюнок 4.1 – Укріплення отворів при наявності наскрізного штуцера



Малюнок 4.2 – Укріплений штуцер на еліптичному днищі












СумГУМКХПР02703
Лист







2

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




3 По ГОСТ 24755-81 визначаємо розрахункові розміри й коефіцієнти:

3.1 Визначаємо розрахунковий діаметр для еліптичного днища при 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415, (4.1)
де Х – відстань від центра отвору, що укріплює, до осі апарата13 EMBED Equation.3 1415, , Х = 420 мм,
D – внутрішній діаметр днища, D = 1400 мм
13 EMBED Equation.3 1415
3.2 Визначаємо розрахунковий діаметр отвору укріпленого штуцера на еліптичному днищі
13 EMBED Equation.3 1415 (4.2)
де d – внутрішній діаметр штуцера, d = 200 мм,
сS – сума збільшень до розрахункової товщини стінки штуцера, сS = 1 мм
13 EMBED Equation.3 1415
3.3 Визначаємо розрахункову товщину стінок
3.3.1 Розрахункові товщини стінок елементів, що укріплюють, визначаємо відповідно до ГОСТ 14249-80. Для еліптичних днищ, що працюють під внутрішнім тиском, розрахункову товщину визначаємо по формулі
13 EMBED Equation.3 1415 (4.3)

где ( - коефіцієнт міцності кільцевого зварного шва, ( = 1,0,
[(] – допустима напруга при розрахунковій температурі







СумГУМКХПР02703
Лист







3

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




13 EMBED Equation.3 1415
3.3.2 Розрахункову товщину стінки штуцера, навантаженого як внутрішнім, так і зовнішнім тиском визначаємо по формулі
13 EMBED Equation.3 1415 (4.4)
13 EMBED Equation.3 1415
4 Розрахунковий діаметр отвору, що не вимагає укріплення:

4.1 При відсутності надлишкової товщини стінки посудини
13 EMBED Equation.3 1415 (4.5)
13 EMBED Equation.3 1415
4.2 При наявності надлишкової товщини стінки посудини
13 EMBED Equation.3 1415 (4.6)
13 EMBED Equation.3 1415
5 Так як розрахунковий діаметр одиночного отвору задовольняє умові d < d0 (62 < 2287,8), то подальших розрахунків по укріпленню отворів вести не потрібно.

6 Перевірочний розрахунок укріплення отвору:
13 EMBED Equation.3 1415 (4.7)
Приймаємо s2 = 0, при цьому довжину зовнішньої частини штуцера l1 відраховують від зовнішньої поверхні апарата.
l1R , l3R – розрахункові довжини зовнішньої й внутрішньої частини штуцера, що беруть участь в укріпленні отвори.








СумГУМКХПР02703
Лист







4

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




13 EMBED Equation.3 1415 (4.8)

Так як штуцер наскрізний, то s1 = s3 = 5 мм

13 EMBED Equation.3 1415

l1R = 36мм

13 EMBED Equation.3 1415 (4.9)

13 EMBED Equation.3 1415

l3R = 14 мм

Визначаємо розрахункову ширину зони укріплення в стінці посудини

13 EMBED Equation.3 1415 (4.10)

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415



7 Укріплення отвору зробили за рахунок надлишкової товщини стінки посудини.



















СумГУМКХПР02703
Лист







5

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




Запитання до практичної роботи:

Навіщо необхідно перевіряти укріплення отворів в апараті? Епюра розподілу напруги в зоні укріплення отвору?
Що таке надлишкова товщина стінки корпусу апарату? Як її розрахувати?
Які методи укріплення отворів ви знаєте?
Які отвори вважаються одинокими а які взаємозалежними?
Які елементи апарату можуть брати участь в укріпленні отворів корпусу апарату?
Який метод укріплення отвору вважається більш економічним?



1. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи/Под общей ред. М. Ф. Михалева, Л.: Машиностроение, 1984.

2. ГОСТ 24755-81 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета укрепления отверстий.

























Практична робота №4

Тема: «Розрахунок з’єднання фланцями».

Мета: Ознайомитися з методиками:
Призначення типу з’єднання фланцями.
Визначення їх розмірів і матеріалу.
Виконання перевірочних розрахунків елементів з’єднань.

Завдання:

Вхідні дані: відповідно таблиці 1.1 і варіанту (занести до звіту).
По таблиці ОСТ 26-676-78 визначити тип з’єднання фланцями і їх розміри і матеріал деталей кріплення.
Скласти розрахункову схему з’єднання фланцями.
Визначити навантаження на болти або шпильки з’єднання в умовах експлуатації та монтажу.
Виконати перевірочні розрахунки болтів або шпильок, прокладки ущільнення.
Виконати перевірочні розрахунки в перерізах S1 і S0 та кільця фланця.
Виконати перевірочні розрахунки з’єднання на щільність.


























Практична робота №4

Тема: «Розрахунок з’єднання фланцями».

Мета: Ознайомитися з методикою вибору типу фланцевого з’єднання й виконати його перевірочний розрахунок методом перевірочних розрахунків.

Завдання:


Для апарата з рубашкою (див. практичну роботу №1) спроектувати з’ємну кришку, з'єднану з корпусом за допомогою фланцевого з’єднання . Виконати необхідні перевірочні розрахунки.

Вихідні дані

Середовище в апараті
Оцтова кислота, С = 5%

Температура в апараті, 0С
75

Тиск в апараті, МПа
0,25

Внутрішній діаметр апарата, мм
1400

Висота апарата, мм
1320

Тиск у рубашці, МПа
0,5

Умовний прохід штуцера, мм
200


















СумГУМКХПР02704








Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата


Разраб.



Розрахунок фланцевих з’єднань
Литера
Лист
Листов

Проверил





У

1
9






404-хк

Н. контр.






Утв.







1 Вибираємо тип
·фланцевого з’єднання його параметри для кришки апарату з рубакою (див. Пр№1)

При тиску Р = 0,25 МПа й внутрішньому діаметрі DВН = 1400 мм вибираємо сталевий приварний фланець із типом ущільнення «шип-паз».

1.1 Записуємо основні розміри обраного штуцера

Зовнішній діаметр фланця, мм
Dф=1530

Діаметр болтової окружності фланця, мм
Dб=1490

Діаметр фланця до шипа, мм
D1=1448

Діаметр фланця з урахуванням шипа, мм
D2=1460

Висота фланця, мм
h=35

Діаметр отвору під болти, мм
d=23

Діаметр різьби болта фланця, мм
М20

Кількість болтів, шт.
48


1.2 Виконуємо ескіз фланцевого з’єднання

13 EMBED PBrush 1415
Рисунок 3.1 – Ескіз фланцевого з’єднання







СумГУМКХПР02704
Лист







2

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата









13 EMBED PBrush 1415

Рисунок 3.2 – Розрахункова схема фланцевого з’єднання





Исходные данные:
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Материал фланцев - сталь 20К
Материал болтов - сталь 35
Материал прокладки - паронит ПОН

1. Расчет вспомогательных величин
1.1. Эффективная ширина прокладки 13 EMBED Equation.3 1415
1.2. Характеристики прокладки, принимающейся по таблице 4 13 EMBED Equation.3 1415
1.3. Податливость прокладки 13 EMBED Equation.3 1415
1.4. Податливость болтов 13 EMBED Equation.3 1415 где 13 EMBED Equation.3 1415принимается по таблице 5
1.5. Параметры фланца
1.5.1. Эквивалентная толщина втулки 13 EMBED Equation.3 1415
1.5.2. Коэффициенты 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415определяется по чертежу 6 13 EMBED Equation.3 1415
1.5.3. Угловая податливость фланца 13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - определяется по чертежу 7
1.6. Угловая податливость фланца, нагруженного внешним изгибающим моментом
13 EMBED Equation.3 1415
1.7. Плечи момента
13 EMBED Equation.3 1415
2. Коэффициент жесткости фланцевого соединения
2.1. Фланцевое соединение, нагруженное внутренним давлением и внешней осевой силой 13 EMBED Equation.3 1415
2.2. Фланцевое соединение, нагруженное внешним изгибающим моментом
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
3. Расчет нагрузок
3.1. Равнодействующая внутреннего давления
13 EMBED Equation.3 1415
3.2. Реакция прокладки в рабочих условиях
13 EMBED Equation.3 1415
3.3. Нагрузка, возникающая от температурных деформаций
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
3.4. Болтовая нагрузка 13 EMBED Equation.3 1415 в условиях монтажа принимается большей из следующих значений
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
3.5. Приращение нагрузки в болтах в рабочих условиях
13 EMBED Equation.3 1415
4. Расчет болтов
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415принимается по таблице 3
13 EMBED Equation.3 1415
5. Расчет прокладок
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415, принимается по таблице 4
13 EMBED Equation.3 1415
6. Расчет фланца
6.1. Угол поворота фланца при затяжке
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
6.2. Приращение угла поворота фланца в рабочих условиях
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
6.3. Меридиональные напряжения в обечайке на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа
13 EMBED Equation.3 1415
Т=1,78 - принимается по чертежу 8
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
6.4. Приращения меридиональных напряжений в обечайке на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях
13 EMBED Equation.3 1415
6.5. Окружные напряжения в обечайке на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа
13 EMBED Equation.3 1415
6.6. Приращение окружных напряжений в обечайке на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях
13 EMBED Equation.3 1415
6.7. Условие прочности фланца при расчете статической прочности при затяжке
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 но не более 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
в рабочих условиях
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Уровень напряженного состояния не превышает допускаемый
7. Требование к жесткости
13 EMBED Equation.3 1415

Фланцы плоские (чертеж 2), со свободным кольцом (чертеж 3), зажимами (чертеж 4) рекомендуется применять при температуре среды до 13 EMBED Equation.3 1415.
Фланцы с гладкой уплотнительной поверхностью рекомендуются для условных давлений среды до 1,6 МПа.
Фланцы с уплотнительной поверхностью выступ-впадина рекомендуются для условных давлений среды более 1,6 МПа.
Фланцы с уплотнительной поверхностью «шиз-паз» рекомендуется для прокладок, которые необходимо помещать в замкнутый объем.
Фланцы с уплотнительной поверхностью под металлическую прокладку овального или восьмигранного сечения рекомендуется для условных давлений среды более 6,0 МПа.
Фланцы контактирующие (чертеж 11) рекомендуются для условных давлений до 0,6 МПа и вакуума с остаточным давлением не ниже 5 мм рт.ст.(0,005 МПа ост.) при температуре до + 13 EMBED Equation.3 1415.












СумГУМКХПР02704
Лист







3

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата








СумГУМКХПР02704
Лист







9

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




Запитання до практичної роботи:

В залежності від яких параметрів визначається матеріал прокладки з’єднання фланцями, тип прокладки та її і матеріал деталі кріплення.
Як визначити рівнодіючу внутрішнього тиску і апараті.
Пояснити механізм появи температурних навантажень на шпильку або болт.
Що таке піддатливість болта або шпильки, визначити з формули Гука.
Що є критерієм щільності з’єднання фланцями.
Чим відрізняється навантаження на шпильки в умовах монтажу та експлуатації.
Як визначаються меридіональні та дотичні напруги в тілі втулки фланця.
Які конструктивні рішення необхідно прийняти при умові:
недостатньої щільності з’єднання;
недостатньої міцності деталей кріплення;
недостатньої міцності в перерізах S1 і S0 ;
недостатньої міцності в кільці тарілки фланцю.
Що означають параметри з’єднання DУ і РУ .
Як розраховується параметр fБ?
По якому критерію визначається міцність прокладки фланцю?
Які зовнішні навантаження діють на апаратний фланець колонного апарату. Н 10Н
Скласти розрахункову схему апаратними фланцями.
Методика визначення навантажень на з’єднання частин апарату апаратними фланцями.

Література

1. Латинський А. А. «Конструирование сварных химических аппаратов». Справочник. «Машиностроение», 1981.

2. ГСТУ. Сосуды и аппараты. «Нормы и методы расчета фланцевых соединений на прочность».
3. ОСТ 26-373-75.









Практична робота №5

Тема: «Кожухотрубні теплообмінні апарати».

Мета: Визначити конструкцію кожухотрубного теплообмінного апарату.

Вхідні дані дивись таблицю 5.1.

Хід роботи:

Визначити кількість і параметри теплообмінних труб.
Визначити необхідний діаметр апарату, погодити з нормативами. Орієнтована кількість труб в апараті:
13 EMBED Equation.3 1415
Розробити ескізну компоновку апарату і визначити товщину корпусу апарату з умови міцності під внутрішнім тиском, погодити з ОСТ 26.291-94, погодити (fT , (fМT .
Прийняти температуру корпусу і труб відповідно до середніх температур і розрахувати напруги в корпусі від температурних деформацій і тиску.
Зробити висновок щодо конструкції апарату, розробити специфікацію апарату.

Завдання:

Розробити ескізну компоновку кожухотрубного апарату за вхідними даними.
Дано:
F – площа теплообміну, м2
(fT – площа труб (вільний переріз для теплоносія), м2
(fМT – площа для проходу теплоносія в між трубному просторі, м2
txCP – середня температура холодного теплоносія, 0С
tгCP – середня температура гарячого теплоносія, 0С
РТ – тиск середовища в трубному просторі, МПа
РМТ – тиск середовища в міжтрубному просторі, МПа









Таблиця 5.1 – Вхідні дані

Варі-ант
Матеріл корпусу
Матеріал труби 25х2
F,
м2
(fT , м2
(fМT , м2
txCP , 0С
tгCP , 0С
РТ , МПа
РМТ , МПа
Середо-вище

1
Ст3сп
Сталь 20
300
0,25
0,50
80
130
0,2
0,4
Пара/вода

2
Ст3сп
Сталь 20
360
0,30
0,60
90
140
0,6
0,4
Пара/вода

3
Ст3сп
Сталь 20
150
0,15
0,28
70
110
0,6
0,4
Пара/вода

4
Ст3сп
Сталь 20
200
0,18
0,35
100
150
0,6
0,7
Пара/вода

5
12Х18Н10Т
12Х18Н10Т
300
0,25
0,50
80
130
0,2
0,4
Пара/вода

6
12Х18Н10Т
12Х18Н10Т
360
0,30
0,60
90
140
0,6
0,4
Пара/вода

7
12Х18Н10Т
12Х18Н10Т
150
0,15
0,28
70
110
0,6
0,4
Пара/вода

8
12Х18Н10Т
12Х18Н10Т
200
0,18
0,35
100
150
0,6
0,7
Пара/вода

9
12Х18Н10Т
12Х18Н10Т
200
0,18
0,30
80
130
0,6
0,6
Пара/вода

10
09Г2С
09Г2С
300
0,25
0,50
80
130
0,4
0,3
Пара/вода

11
09Г2С
09Г2С
360
0,30
0,60
90
140
0,6
0,5
Пара/вода

12
09Г2С
09Г2С
150
0,15
0,28
70
110
0,5
0,5
Пара/вода

13
09Г2С
09Г2С
200
0,18
0,30
100
150
0,4
0,4
Пара/вода

14
09Г2С
09Г2С
300
0,35
0,70
90
140
0,6
0,6
Пара/вода
































Практична робота №5
Тема: «Теплообмінні апарати».
Мета: Вивчити методику визначення температурних напруг у корпусі й трубках кожухотрубного теплообмінного апарата, методику конструктивного розрахунку теплообмінного апарата.
Завдання:
Визначити кількість і параметр теплообмінних труб.
Визначити необхідний діаметр апарата, підібрати нормативний.
Розробити ескізне компонування апарата й визначити товщину стінки корпусу апарата з умов міцності під внутрішнім тиском, узгодити з ОСТ 26.291-94.
Прийняти температуру корпуса й труб по середніх температурах і розрахувати напруги в корпусі від температурних деформацій і тиску.
Зробити висновок про конструкції апарата, розробити його специфікацію.
Скласти специфікацію спроектованого апарату.
Вихідні дані
Матеріал корпуса
Сталь 09Г2С

Матеріал трубок
Сталь 09Г2С

Поверхня теплообміну, м2
360

Площа перетину трубного простору, м2
0,30

Площа перетину міжтрубного простору, м2
0,6

Середня температура холодного теплоносія, 0С
90

Середня температура гарячого теплоносія, 0С
140

Тиск у трубному просторі, МПа
0,6

Тиск у міжтрубному просторі, МПа
0,5

Гарячий теплоносій
пар

Холодний теплоносій
вода

Труба
D25х2








СумГУМКХПР02705








Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата


Разраб.



Теплообмінні апарати
Литера
Лист
Листов

Проверил





У

1
6






404-хк

Н. контр.






Утв.






1 Кількість і діаметр теплообмінних труб:

Кількість труб у теплообміннику визначається по формулі:

13 EMBED Equation.3 1415 (5.1)

де dcp – середній діаметр трубки, dcp = d – sт = 0,025 – 0,002 = 0,023 (мм)
l – довжина трубки, l = 6 м

13 EMBED Equation.3 1415
2 Діаметр апарата:

Необхідний діаметр апарата визначаємо, виражаючи його з формули для знаходження кількості труб:

13 EMBED Equation.3 1415 (5.2)
звідки

13 EMBED Equation.3 1415 (5.3)

де t – крок трубок, t = 1,25 d = 32 мм

13 EMBED Equation.3 1415
По таблиці 6.7 [3] при довжині трубок l = 6 м, площі поверхні теплообміну F = 360 м2 і діаметрі DВН = 1000 мм вибираємо теплообмінник одноходовий.
3 Ескізне компонування апарата, товщина стінки апарата, перевірка площ трубного й міжтрубного простору:
3.1 Визначаємо товщину стінки обичайки:
13 EMBED Equation.3 1415 (5.4)
де р – розрахунковий тиск в апараті, р = 0,4 МПа,
D – внутрішній діаметр апарата, D = 1000 мм,
[(] – межа міцності матеріалу апарата, [(] = 154 МПа
(Р – коефіцієнт міцності звареного шва, (Р = 1,0






СумГУМКХПР02705
Лист







2

Изм
Лист
№ докум.
Подп
Дата




13 EMBED Equation.3 1415

Прийнята товщина стінки буде дорівнювати:
sR = s + c (5.5)

де с – сума збільшень на корозію, с = 2 мм

sR =1,95 + 2 =3,95 мм

Вибираємо найближче стандартне значення s = 4 мм.
Порівнюємо 13 EMBED Equation.3 1415 й 13 EMBED Equation.3 1415 з вихідних даних і з таблиці 6.7 [3]. Для апарата DВН = 1000 мм, d = 25 мм і z = 1: 13 EMBED Equation.3 1415= 0,30 м2 і 13 EMBED Equation.3 1415= 0,60 м2. Робимо висновок – забезпечується необхідна площа перерізів трубного і міжтрубного простору, перегородки не потрібні.
3.2 Розраховуємо значення 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415:

13 EMBED Equation.3 1415 (5.6)
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 (5.7)
13 EMBED Equation.3 1415
Ескізне компонування апарата представлене на малюнку 5.1.
4 Напруга в корпусі й трубках від температурних деформацій і тиску:
4.1 Визначаємо розтягуюче (стискаюче) зусилля трубок і кожуха, обумовлене температурними деформаціями:


13 EMBED Equation.3 1415 (5.8)
де (т і (до – коефіцієнт розширення матеріалу трубок і кожуха,
tт – температура трубок апарата, tт = 1400С,
tк – температура кожуха апарата, tк = 900С,
Ет і Ек – модулі пружності матеріалу трубок і кожуха, Ет = Ек = 21,6 ( 1010 Па,
sт і sк – сумарна площа трубного й міжтрубного простору







СумГУМКХПР02705
Лист







3

Изм
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




Визначаємо sт и sк:

13 EMBED Equation.3 1415 (5.9)

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415 (5.10)

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Таким чином 13 EMBED Equation.3 1415, а 13 EMBED Equation.3 1415

4.2 Зусилля, які ростягують кожух та трубки в апараті, які обумовлюють тиск в апараті:

13 EMBED Equation.3 1415 (5.11)

13 EMBED Equation.3 1415 (5.12)

де Р'' – сумарне розтяжне зусилля

13 EMBED Equation.3 1415 (5.13)
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415






СумГУМКХПР02705
Лист







4

Изм
Лист
№ докум.
Подпись
Дата




4.3 Напруги, що виникають у трубках і кожусі теплообмінника:

13 EMBED Equation.3 1415 (5.14)

13 EMBED Equation.3 1415 (5.15)


13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Допустима напруга для сталі 09Г2С [(] = 154 МПа, що більше (к =114 МПа, отже тип теплообмінника типу ТН витримає дані навантаження.

Маркування: Теплообмінник 1000ТН-6М1 ГОСТ 15122-69*
25Г6Т1



























СумГУМКХПР02705
Лист







5

Изм
Лист
№ докум.
Подпись
Дата






13 EMBED PBrush 1415

Рисунок 5.1 – Кожухотрубчатый теплообменник типа ТН








СумГУМКХПР02705
Лист







6

Изм
Лист
№ докум.
Подпись
Дата



Формат
Зона
Поз.
Позначення
Найменування
Кол.
Приме-
чание













Документація











А4


СумГУМКХПР027.00.00.СБ
Складальне креслення
1














Складальні одиниці













1
СумГУМКХПР027
Корпус
1




2
СумГУМКХПР027.
Кришка
1




3
СумГУМКХПР027
Кришка
1






















Деталі













4
СумГУМКХПР027.
Прокладка
2




5
СумГУМКХПР027.
Прокладка
4






























Стандартні вироби













10

Болт М10 ГОСТ 7798-70
24




11

Болт М28 ГОСТ 7798-70
56




12

Гайка М10 ГОСТ 7805-70
24




13

Гайка М28 ГОСТ 7805-70
56







СумГУМКХКП027.00.00








Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата


Разраб.



Кожухотрубний теплообмінник
Литера
Лист
Листов

Проверил





У

1
1






404-хк

Н. контр.






Утв.







Запитання до практичної роботи:

Що називається коефіцієнтом теплопередачі, що впливає на його значення.
Конструктивні засоби інтенсифікації процесу теплообміну.
Як підрахувати кількість лінз компенсатору.
Технічні вимоги до складання компенсатора.
Від яких факторів залежать середні температурні напруги в корпусі і трубах теплообмінного кожухотрубного апарату, причини їх виникнення. Методи закріплення труб в трубних гратах їх порівняльна характеристика. Перевірка міцності закріплення труб.
Визначити площу теплообміну апарату, що спроектований.
Визначити площу перерізів одного ходу трубного та міжтрубного простору кожухотрубного апарату.
Які ви знаєте заходи по зменшенню товщини корпусу апарату.
Заходи, що дозволяють вирівняти температуру корпусу і труб теплообмінного апарату.
Конструктивні засоби приєднання трубних грат до корпусу апарату відповідно до ОСТ 26.291-94.
Які ви знаєте методи розташування труб у трубних гратах.
Визначення типу Т/О апарату.
Маркування кожухотрубного Т/О апарату.
Визначити відповідність наведеного креслення апарату специфікації.
Доповісти про роботу апарату, порядок його обслуговування та випробування.

Література:

1. «Машины и аппараты химических производств». Примеры и задачи. Л.: «Машиностроение». 1982. Под ред. В. Н. Соколова.

2. ОСТ 26.291-94 «Аппараты стальные сварные. Общие технические требования».

3. Лащинский А. А. «Конструирование сварных химичсеких аппаратов». Справочник. Л.: «Машиностроение». 1981.








Практична робота №6

Тема: «Апарати колонного типу».
Мета: Ознайомитись з методиками:
Виконання конструктивних розрахунків тарільчастих колонних апаратів.
Розробки розрахункової схеми колонного апарату з урахуванням вітрового навантаження.
Визначення навантажень на апарат, що розташований на відкритому повітрі.
Виконання перевірочних розрахунків елементів апарату з урахуванням вітрового навантаження.

Вхідні дані дивись таблицю 6.1.

Завдання:

Відповідно до вхідних даних визначити:
1.1. Висоту сепараційної частини колони, висоту кубу колони, висоту робочої частини колони.
1.2 Визначити товщину стінки апарату з умови міцності корпусу від дії внутрішнього або зовнішнього тиску.
1.3 Вибрати опору апарату в залежності від QMAX та QMIN .
1.4 Розробити розрахункову схему апарату, визначити навантаження від вітру та ваги апарату.
1.5* Визначити моменти згину в контрольних перерізах апарату.
1.6* Визначити дотичні та меридіональні напруги в корпусі апарату у відповідних перерізах.
1.7* Визначити міцність опори колонного апарату.
1.8* Визначити розміри фундаменту колонного апарату.
1.9* Визначити розмір фундаментних болтів колонного апарату.
Таблиця 6.1 – Вхідні дані



Варіант
Тип тарілки
Число одиниць зміни концентрації
Відстань між тарілками, НТ м
Висота зливного порога, hПОР м
Діаметр апарата, D м
Матеріал
t 0C
Р МПа
hПЗ мм
Географічний район
Рідинна фаза

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

1
ТСК-І
25
0,4
0,06
800
Ст3сп
120
0,9
40
І
Нафто-продукти

2
ТСК-І
24
0,5
0,05
1000
Ст3сп
120
0,6
40
ІІ
Нафто-продукти

3
ТСК-І
30
0,4
0,06
1000
Ст3сп
100
0,8
40
ІІІ
Нафто-продукти

4
ТСК-ІІІ
30
0,5
0,06
1200
08Х13
180
0,8
80
І
Нафто-продукти

5
ТСК-ІІІ
25
0,4
0,05
1400
12Х18Н10Т
200
0,6
80
ІІ
Спирт С2Н5ОН

6
ТСК-ІІІ
24
0,5
0,06
1200
12Х18Н10Т
200
1,0
80
ІІІ
Спирт С2Н5ОН

7
ТСК-ІІІ
30
0,4
0,06
1200
12Х18Н10Т
200
1,0
80
І
Спирт С2Н5ОН

8
ТСК-Р
25
0,5
0,06
1600
08Х13
180
0,8
100
IV
Оцтова кислота

9
ТСК-Р
24
0,4
0,06
1800
08Х13
160
1,0
100
IV
Оцтова кислота

10
ТСК-Р
30
0,5
0,06
2000
08Х13
160
1,2
100
IV
Оцтова кислота

11
ТСК-І
25
0,4
0,06
800
Ст3сп
120
0,9
40
І
Нафто-продукти

12
ТСК-І
24
0,5
0,05
1000
Ст3сп
120
0,6
40
ІІ
Нафто-продукти

13
ТСК-І
30
0,4
0,06
1000
Ст3сп
100
0,8
40
ІІІ
Нафто-продукти

14
ТСК-ІІІ
30
0,5
0,06
1200
08Х13
180
0,8
80
І
Нафто-продукти

15
ТСК-ІІІ
25
0,4
0,05
1400
12Х18Н10Т
200
0,6
80
ІІ
Спирт С2Н5ОН

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

16
ТСК-І
25
0,4
0,06
800
Ст3сп
120
0,9
40
І
Нафто-продукти

17
ТСК-І
24
0,5
0,05
1000
Ст3сп
120
0,6
40
ІІ
Нафто-продукти

18
ТСК-І
30
0,4
0,06
1000
Ст3сп
100
0,8
40
ІІІ
Нафто-продукти

19
ТСК-ІІІ
30
0,5
0,06
1200
08Х13
180
0,8
80
І
Нафто-продукти

20
ТСК-ІІІ
25
0,4
0,05
1400
12Х18Н10Т
200
0,6
80
ІІ
Спирт С2Н5ОН

21
ТСК-ІІІ
24
0,5
0,06
1200
12Х18Н10Т
200
1,0
80
ІІІ
Спирт С2Н5ОН

22
ТСК-ІІІ
30
0,4
0,06
1200
12Х18Н10Т
200
1,0
80
І
Спирт С2Н5ОН

23
ТСК-Р
25
0,5
0,06
1600
08Х13
180
0,8
100
IV
Оцтова кислота

24
ТСК-Р
24
0,4
0,06
1800
08Х13
160
1,0
100
IV
Оцтова кислота

25
ТСК-Р
30
0,5
0,06
2000
08Х13
160
1,2
100
IV
Оцтова кислота

26
ТСК-І
25
0,4
0,06
800
Ст3сп
120
0,9
40
І
Нафто-продукти

27
ТСК-І
24
0,5
0,05
1000
Ст3сп
120
0,6
40
ІІ
Нафто-продукти

28
ТСК-І
30
0,4
0,06
1000
Ст3сп
100
0,8
40
ІІІ
Нафто-продукти

29
ТСК-ІІІ
30
0,5
0,06
1200
08Х13
180
0,8
80
І
Нафто-продукти

30
ТСК-ІІІ
25
0,4
0,05
1400
12Х18Н10Т
200
0,6
80
ІІ
Спирт С2Н5ОН


Запитання до практичної роботи:

Як визначають діаметр тарільчатого колонного апарату.
Як визначають діаметр насадкового колонного апарату.
Як визначають загальну висоту колонного апарату.
Які процеси можуть відбуватися в колонних апаратах.
Що впливає на ефективність роботи тарілки з капсульними ковпачками.
Які типи насадок ви знаєте. Як визначити навантаження на колосникові грати.
Методика розрахунку колосникових грат колонного апарату.
Порядок складання розрахункової схеми корпусу колонного апарату.
Визначити осьове навантаження на апарат.
Методика визначення напруги в корпусі апарату з навітряної та підвітряної сторін.
Методика розрахунку теплової ізоляції на апарат.
Методика розрахунку необхідності установки фундаментних болтів та навантаження на них.
Методи забезпечення оптимальної роботи тарілки ТСК-Р.
Порядок вибору небезпечного перерізу в елементах корпусу колонного апарату.
Порядок перевірки міцності і стійкості колонного апарату, що працює під дією зовнішнього тиску відповідно ГОСТ14249-89.

Література:

1. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1970.

«Машины и аппараты химических производств». Примеры и задачи. Л.: «Машиностроение». 1982. Под ред. В. Н. Соколова.
ГОСТ24756-81 Сосуды и аппараты нормы и методы расчета на прочность.
ГОСТ24757-81 Сосуды и апарати колонного типа










Практична робота № 6
Тема: Розрахунок корпусу колонного апарату з урахуванням вітрового навантаження.
Мета роботи:
1. Вивчити методику складання розрахункової схеми та визначення розмірів колонного апарату.
2. Визначити величини зовнішніх навантажень, діючих на апарат.
3. Перевірити небезпечні перетини елементів апарату на міцність.
4. Визначити розміри елементів робочої опори колонного апарату.

Хід роботи:
Вхіднні дані: тарілка типа ТСК1; число одиниць зміни концентрації 24; відстань між тарілками Нт=0,5 м; висота зливного порогу 0,05 м; діаметр апарату 1000 мм; матеріал Ст3сп; t=120 0С; Р=0,6 МПа; рідка фаза - нафтопродукт; географічний район - 2

1. Для складання розрахункової схеми колонного апарату необхідно визначити його висоту по формулі:

13 EMBED Equation.3 1415 (6.1)
де 13 EMBED Equation.3 1415 - кількість тарілок;
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415- висота елементів колонного апарату по табл. 8.2 (1)
13 EMBED Equation.3 1415
Вибираємо схему апарату залежно від відношення Н/Д=18/1=18>15, то схема приймається у вигляді консольного стрижня з жорстким закладенням у фундаменті, зображена на малюнку 6.1














Малюнок 6.1










13 EMBED Equation.3 1415 (6.2)

де 13 EMBED Equation.3 1415 Н - вага обичайки
13 EMBED Equation.3 1415- сумарна вага тарілок
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Визначаю вагу середовища в апараті
13 EMBED Equation.3 1415 (6.3)
де 13 EMBED Equation.3 1415 - об'єм всього апарату;
13 EMBED Equation.3 1415- об'єм циліндрової частини апарату;
13 EMBED Equation.3 1415
Загальна вага апарату по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.4)

2. Визначення зовнішніх навантажень, діючих на апарат.
Моменти інерції поперечних перетинів корпусу знаходимо по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.5)
Період власних коливань апарату:
- при максимальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.6)
- при мінімальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
Нормативний швидкісний натиск для 2 географічного району згідно табл. 29.14 (2)
Поправочний коефіцієнт до нормативного швидкісного натиску для апарату Н>10 м визначаються по графіку на мал. 29.15 (2)
Розрахунковий швидкісний натиск по ділянках:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Коефіцієнт динамічності визначаємо по графіку на мал. 29.16 (2) для Т=0,9 сек -
·=1,6, для Т=0,44 сек. -
·=1,3
Коефіцієнт пульсації швидкісного натиску визначаємо по графіку 29,17 (2) для ділянки m1= 0,35





Коефіцієнт збільшення швидкісного натиску:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.7)
- при максимальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
- при мінімальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Сила від вітрового навантаження, діюча на кожну з ділянок апарату:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.8)
- при максимальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
- при мінімальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Момент згину від вітрового навантаження на апарат щодо його опорної поверхні :
13 EMBED Equation.3 1415 (6.9)
де 13 EMBED Equation.3 1415- відстань і-тої ділянки вщент апарату
- при максимальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
- при мінімальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

3.Розрахунок опор апарату на міцність. 13 EMBED Equation.3 1415 (6.10)13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 (6.11)
Обираємо опору Тип 3. Товщина циліндрової стінки опори 8 мм. Напруга стиснення в цій стінці з урахуванням наявності в ній отвору для лазу 0,5 м при максимальному навантаженні сили тяжкості апарату визначаємо по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.12)
13 EMBED Equation.3 1415







Напругу згину в тій же стінці за тих же умов визначаємо по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.13)
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 (6.14)
Для даного відношення визначаємо коефіцієнти по графіку 15.8 (2)
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 (6.15)
13 EMBED Equation.3 1415 (6.16)

Напругу на стиснення в обичайці опори, що допускається, визначаємо по формулі:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 (6.17)
Напругу на згин в обичайці опори, що допускається, визначаємо по формулі:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 (6.18)
Умову стійкості циліндрової опори перевіримо по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.19)
тобто стійкість забезпечена.
Максимальна напруга на стиснення в шві зварювання обичайки опори з корпусом
13 EMBED Equation.3 1415 (6.20)

13 EMBED Equation.3 1415<94,813 EMBED Equation.3 1415

4.Розміри елементів опори апарату.

Внутрішній діаметр опорного кільця:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.21)
Зовнішній діаметр опорного кільця:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.22)
Опорна площа кільця:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.23)
Момент опору опорного майданчика кільця визначаємо по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.24)






Максимальна напруга стиснення на опорній поверхні кільця:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.25)
13 EMBED Equation.3 1415
Номінальна розрахункова товщина опорного кільця при L=0,1 м:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.26)
З урахуванням надбавки на корозію приймаємо, округляючи розмір до 100 мм
Якнайменша напруга на опорній поверхні кільця:
- при максимальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
- при мінімальній силі ваги апарату:
13 EMBED Equation.3 1415
Розрахунковим є більше по абсолютній величині значення - при мінімальній силі ваги апарату, а знак мінус показує на необхідність установки фундаментних болтів.
Загальне умовне навантаження на фундаментні болти визначаємо по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.27)
Приймаємо кількість фундаментних болтів 12. Навантаження на один болт визначаємо по формулі:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.28)
Розрахунковий внутрішній діаметр різьблення болтів:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.29)
Приймаємо болти М20
Діаметр болтового кола:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.30)
Конструкція опори зображена на малюнку 6.2













Малюнок 6.2 Конструкція опори






Зміст: с
Практична робота №1 2
Практична робота №2 15
Практична робота №3 21
Практична робота №4 28
Практична робота №5 39
Практична робота №6 50



























СумДУМКХКПР027006


4

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

СумДУМКХКПР027006


5

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.





Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.





Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.





Листов

Лит.





Утверд.



Н. Контр.



Реценз.



Провер.



Разраб.





Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 22591750
    Размер файла: 7 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий