Расчёт выпарного аппарата с выносной греющей камерой

D,

Коническое дни ще

^Т.к. =45^{0 то все приведенные формулы применимы для расчета конической обечайки} Определяем толщину стенки из условий прочности:

Ѕ_р2 '

’н.

SP₂ .901 ^MM

_{S2 ' Sp2 “ S 2 = 2.so i} мм с учетом проверки по услови ю устойчИВости _{Sk '} § ММ
Эффективные длина и диаметр конической обечайки:
D — ^D_o

‘* 2 siп(n)
l_E = 424. 264 ^ММ

^D_E ' W
D
cos (п)

— 0. 31- D + Dp -tan(o)

= 707. 107 ММ
а) при рабочих условиях

Допускаемое давление из условия прочности ^{2’ д’ S}_k G

д.п2 ’'



D ' ( )
д ' 13212 MПa

Допускаемое давление из условий устойчивости в пределах упругости:

Т. К.

”

i в iо° ⁶ Е
7 662 10 ^ММ _”!Е ^то: _MПa


104 ^S_k — с ²

д. y2‘ _Пё

Допускаемое наружное давление:

д. п2

^’д2 ’д2
o 57i MПa
д.у2' ^{0 647}

Эффективный диаметр конической обечайки при осевом сжатии:



М М

3
0.9D + 0. I-Dq
^{Dp = 1.Ф7} 10
Допускаемая осевая сила из условия прочности:

6
Fд : ‘Dp‘ S_k С ‘£DS (О)‘ Fд ' 1 599 ¹⁰

Допускаемая осевая сила из условия устойчивости в пределах упругости:

з ю i ⁶ Е ₂ ^104
Fд y2 ‘' ’
‘Р

BIH

10

MH
Допускаемое осевое сжимающее усилие: Fд _п2

Fд_{2 '*}
F — 1. Ф2 ^6
Fq y-2
1.374. h? ^ми

Осевое сжимающее усилие:
^{F - 1. 031} іо^{5 ми}

Условие устойчивости:

^{F + н.р} - 0. 448 ^{*1 - условие устойчивости выполняется
F}_д2 ’д2
б) в условиях испытания

Допускаемое давление из условия прочности

2 п • ^S_k ^G
и.п2 ’'
' S_k — G' +
_{’и. п2}' L 179 ^MПa

Допускаемое давление из условий устойчивости в пределах упругости:

Т. К.

'‘ '’

’
3

ММ ТО
- 7. 662x 10 _{* Е}

_ i в i ы ⁶ Е Н ^{104 Sk — с 2}

И 2 _l
и.у-2

о. 862 ^MПa

‘ ^П_{И E}

Допускаемое наружное давление:

и. п2
и. д2 '

и.д2'
0 696 ^MПa

Допускаемая осевая сила из условия прочности:


^F_{и. п2 ’' ’ ’} S_k С ’ЮЅ (CtД’ jq ^F_И ^{„, - 1.555. he ми}


Допускаемая осевая сила из условия устойчивости в пределах упругости: 314

^Fи.
y2’
2
^FИ 3-2
1.83 і. ië' ^ми

Допускаемое осевое сжимающее усилие: Fq _п2

^Fp . ^{2 '}
Fq_-2
1.186. h? ^ми

Условие устойчивости:

^F_и ’и
+


- 0. 499


<1 - условие устойчивости выполняется

^F_и. 2 и. д2

4. 
   Расчет толщины стенки крышки
   

Упариваемый раствор LiCI Производительность G=0.03 кг/с

Давлениегреющего пара 0.45 Мпа Давление вторичного пара 0.1 Мпа

Начальная температура 105 ^О_С Конечная температура 119 ^О_С
Начальная концентрация 10%
Конечная концентрация 30%

Дано:

G; = 0. 0? КГ/С

:= 0. 4! Mna
P ’= 0. Mna
2
:— 1€ %
:= 3€ %

T_k‘ 11
температура LiCI на входе в аппарат температура LiCI на выходе из аппарата

Рис.4.8.Эскиз крышки (днища) эллиптическое отбортованное стальное Основные конструктивные параметры эллиптического крышки определяем согласно :

Диаметр крышки:

Dд _H :' 140a ММ

Высота отбортованой части крышки:
_{h i = 6} ММ.
Высота крышки:
Hy‘ 4Ф + h _i ' 460 ^{М М’}
с := 2
’paci ’^{' 0.}

ГОСТР52857.1

Принимаем p Т о.‹

_{°ti ‘} = 171
‘Д20‘ ^{= 1&}

’и1 " ^{0 1ï}

Радиус кривизны в вершине крышки равен: (для эллиптических оболочек) D:= 120( мм

R := D = 1. 2 10' ММ.

Расчет толщины стенки крышки (днища) под действием внутреннего давления:

sp₃ :'

’pacl‘

R
^2’ p’°t i ^{0. Pp}aci
R
= 1.17
мм.

^{’иl’ 2’ p} ’‘Д20 ^{0 5} и1
Исполнительная толщина стенки аппарата: sщ := ^sp_з+ с 3. 17 ^ММ.
Принимаем исполнительную толщину крышки (днища) ГОСТ 19903-74


Проверка условий применимости формул безмоментной теории:

Пpoв5 := "Условия применения формул безмоментной теории выполняются" if 0.Ф2
D
Н
0.1

"Условия применения формул НЕ выполняются" otheiwise
Расчет допускаемого внутреннего избыточного давления:
0.2 0. 5

^2‘ Д20‘ р' ^ЅЗ—

MПa.

’дЗ ’'
—
R + | s_з — с

Проверка условия прочности стенки крышки (днища):


^П]ЭОВ_{б --} "Условие прочности стенки днища (крышки) выполняется" if ^Р_{дЗ ’иі} "Условие прочности НЕ выполняется" if ^Р_{дЗ< ’иі}

5. 
   Подбор днищ и крышек
   

Выбираем коническое неотбортованное стальное днище с внутренним базовым диаметром, угол при вершине 2m = 90‘ [7].

Таблица 2.10- Размеры конических неотбортованных днищ с внутреннем базовым диаметром по ГОСТ-52857.2-2007— 78, мм

Наименование	Dв	S	hв	F, мм	V, м"
Для сепаратора	1400	6	700	2,2	0,36
Для гр. камеры	800	6	400	0,71	0,07

Схема конического неотбортованного стального днища представлена на рисунке 2.5.
D,

Рисунок 2.5 - Коническое неотбортованное стальное днище Для выпарного пространства выбираем эллиптическую

отбортованную крышку по ГОСТ-52857.2-2007 [3].

Таблица 2.11 - Размеры эллиптической крышки с внутренним базовым диаметром, мм

Наименование	Dв	S	hi	hв	F, м‘	V, дм"
Для сепаратора	1400	6	60	400	2	425,4

Схема эллиптической крышки представлена на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6- Эллиптическая отбортованная крышка

5. 
   Расчёт укрепления отверстий
   

Наибольший допускаемый диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, определяем по формуле:
где = 1,0; Nt = 0,8; _Кз — 0,5;
Np 0,0013- расчётная толщина стенки без прибавки на коррозию.
d, —— 2 1 ^{0,008 03002} — о,8 1 0 03002 0,002 = 0,57блг.
0,0013

На обечайке имеются 5 отверстий а 40, а 200, а 40, а 200, а 40 мм.

Все отверстия меньше а 576мм - отверстия ненужно укреплять.

5. 
   Расчет фланцевого соединения
   

Расчет проведен по программе разработанной на кафедре OXT НИ TПY по ГОСТ Р 52857.4-2007

Исходные данные для расчета:

Материал обечаек и фланцев - сталь 12X18H10T Материал болтов - сталь 35X
Материал прокладки - паронит
Рабочая температура горячего теплоносителя: ^и_г ор •' 11\ градуса
^Pи_{1 *'} ^0. 1ï МПо
D :- 2s Мм; Внутренний диаметр фланца D_H .- з i мм; Наружний диаметр фланца
t :- i і‹ ^ОС. Рабочая температура

Г
Расчетная температура фланцевого соединения (не изолированного): t • t р 0.96' 114.24 ^ОС
материал для болтов: Сталь 35X
допускаемое напряжение материала при рабочей температуре для болта:

:- 23a	MПa;
hП :- з	мм;	Толщина прокладки
d : і‹	мм;	Диаметр болта (рекомендуемый)
ьП :- i:	мм;	Ширина прокладки
s 0 :- ‹	мм;	Толщина втулки фланцев
h :-	мм;	Толщина тарелки фланца
Dj :- іо‹	мм;	Диаметр окружности расположения болтов
^Dcп ^.-8	мм;	Расчетный диаметр прокладки
F,:- 1. 18	1о*	Н; Внешняя осевая сила
м :- г	Н*мм;	Внешний изгибающий момент
су :- 2	ММ;	Прибавка на коррозию
n:=9		Количество болтов

[2]

Рис.2.7."Фланцевые соединения с уплотнительной поверхностью типа выступ-впадина " Выбор крепежных элементов:

bs = 1
Определение расчетных параметров.

Определение Расчетной температуры

Расчетная температура неизолированных приваренных в стык фланцев фланцев tф = 0,96 t :

ф •= 0.96 I tg = 109.67

Расчетная температура болтов (шпилек):

tц := 0.85 t tц = 97. 104

Допускаемые напряжения для болтов из стали 35X [5]

[2]
[2]

В рабочем состоянии:
230
MПa.
3230
[2]

д :- Floor linterjot , о, tq , 0.§

д = 23o MПa.

Модуль продольной упругости материала болтов при расчетной температуре [5] : El :- 2. 12 lo MПa.
^{Допускаемое напряжение для болтов при t = 20 О}С:

:- 23a MПa.

^{Модуль упругости для болтов при температуре испытания 20 О}С: E_2oo = 2. 14 ld MПa.
^{Коэффициент линейного расширения стали при t = 20-105 О}С:

ctц := 13. 4 ІЫ ⁶ 1/K.

Допускаемые напряжения для фланцев и обечаек стали 35X:

3105 3230

o := Floor linterpt, о, tg , о з 23o MПa.

Так как фланцы изготавливается из листового проката

@д ф } ' Д @д ф = 23o MПa.

Модуль упругости для стали 10X17H13M2T при рабочей температуре:

Е :- 2.1s io MПa.

^{Допускаемое напряжение для стали 35X при t = 20 О}С:


@д = 23o MПa. ^{Модуль упругости для стали 35X при температуре испытания 20 О}С: Е_2іЭ .- 2. 14 lo М Па
^{Коэффициент линейного расширения стали 35X при t = 20 -200 О}С:
Hф "= 13. 4 10 ⁶ 1/K.
[9]

[9]

[9]
[9]

[9]

[9]

[9]

[9]

Определение эффективной ширины плоской прокладки
:= U мм.

b_o b_o Ь _{п i f} Ь_{п 15}
ф Cei I 3.8 , 1 otherwise

bq = 16 ММ.

Таблица 2.12, характеристики основных типов прокладок.

Тпл и шатерwап	іПроіюпадочніыи коаффм нм енг	v .’ давгжн ив просл адки. у н. MПa	Допуаааешое удвль+іcю [q]'. MПa	Kosgguчweщ* w г w К	vслоещый ‹wодупь г»катмя прокладки
резины по ГО СТ 7338• с
p,u,wi ью па ШDpy А дю	0,	2.0	18.0	O.4
	3.D	4.0	20.0		O.4 • 1О- ( 1 +
2-3 wм	2,5		1Ю, 0	090

По таблице 2.12, выбираем характеристики прокладки изготовленной из стали паронита:


_m,:=2.! Прокладочный коэффициент

q у := 2f MПa; Удельный коэффициент обжатия прокладки

q_d .- ізг MПa; ^{Допускаемое удельное давление}


Коэффициент обжатия

Е_п :- 0.02 1о MПa. Условный модуль сжатия прокладки Усилие, необходимое для смятия прокладки при затяжке:

Р _ж D_{cп Ьэ q«} ^Р _бж ^{' 4. 021x 104}

[2]
[2]

[2]

Усилие на прокладке в рабочих условиях, необходимое для обеспечения герметичности фланцевого соединения:
[2]


^R_п ' ’ ^Dcп ’ ^b_o ^Ри1 l f ^Ри1 0
0 otherwi se

R_П = 1. 508x 1 Н;

Площадь поперечного сечений болтов (шпилек):

f :- 51‹ ^мм2

Суммарная площадь сечения болтов (шпилек) по внутреннем у диаметру резьбы или нагруженному сечению наименьшего диаметра:

А/ - 4.08 1 b ^мм2 Равнодействующая нагрузка от давления:

C•n ifi
^{CI ’—} D ^{2 Суд -} 753.⁹⁸²

Н.
[2]

Уклон втулки (принимаем):
1
l := —
3
Приведенная нагрузка, вызванная воздействием внешней силы и изгибающего момента:

_QFM = man F +
4 | м |


, F -
4 | М

^Dcп ^Dcп
CI = 1. 18 х 10⁶ Н.
Определение податливости прокладки
[2]

^h_п ^Ку_б ж
Оп '— _{Еп Dcп Ьп}

y _П = 3. 16 х 10^{— 7}

мм/Н.

[2]

Расстояние между опорными поверхностями гайки и головки болта или опорными поверхностями гаек:

Эффективная длина болта (шпильки) при определении податливости:

Lg := Lg ₀ + 0.28 d if bs = 1
Lg ₀ + 0. Ѕб d i f bs = 2

@ = 133. 92 ММ.

[2]
[2]

Податливость болтов:

L)

)
- 1. 534 lo° ⁷

мм/Н.

Определение расчетных параметров фланцев

параметр длины обечайки:

_{!о :' So} І₀ = 34.641 ММ.


Отношение наружного диаметра тарелки фланца к внутреннему диаметру:
[2]
[2]

D_u

К = К = 1.575
D


Коэффициенты, зависящие от соотношения размеров тарелки фланца:

K² (1 + 8.55 l og(K)) — 1

fiт :—
^{1.05 + 1. 945} к ²

(к — i)

_fiт - 1. 677
[2]

U -'
K² (1 + 8. 5-5
K 2 _1
1. 38
l og(K)) — 1
- (К — 1)

du -4.893

[2]

1
2
K
Q _Y := 0.69 + 5.72 -
(К — 1)

Iog(K)

Д = 4. 488

[2]

K 2 -г ₁
fiz := _{K 2}
— 1


_fiz - 2.351

Коэффициенты для фланцевых соединений

Рис.2.8.К определению коэффициента §F .

Рис.2.9. К определению коэффициента §V .

Рис.2.10. Поправочный коэффициент для напряжений во втулке фланца .

[2]

[2]
[2]

Из рисунка 2.8,2.9 ,2.10 определяем коэффициенты §F и §V и поправочный коэффициент f: