Расчёт выпарного аппарата с выносной греющей камерой

§_F := 0.8f
1.28. Коэффициент I:


hv _:= 0.2?

f := 1.‹

[2]

/ _І • h + _{!о Pv} h



^{’" /Т” !0} rU ” ‹0 - ^s o, ^{2 А = 0.642}
Определение угловой податливости фланцев

Угловая податливость фланца при затяжке:

0. 91 - _fiv

ф ' 1.328a 10 ⁹ 1/Н*мм.

[2]

[2]

Угловая податливость фланца, нагруженного внешним изгибающим моментом:

[2]
ф, - 2. 662 lo ⁸ 1/Н*мм.

Коэффициент, учитывающий изгиб тарелки фланца между шпильками (болтами):

Приведенный диаметр плоского фланца:

C_F = 1.075

D_пp ' Е ^ММ
[2]

Плечо действия усилий в болтах (шпильках) для приварных встык фланцев:

^{b :'0.5 D} c

b = 10

yф ' ⁵²

Плечо усилия от действия давления на фланец для всех типов фланцев:

е{' 0.5 ^Dcп D ^S _O
е = —63 ММ.


Эквивалентная толщина плоских фланцев:

Коэффициент жесткости фланцевого соединения для приварных встык фланцев:

1
[2]
[2]

- 1.36 _1о⁶
_ь2 ^E 20
° ” Е

[2]

Коэффициент жесткости фланцевого соединения, нагруженного внутренним давлением или внешней осевой силой для приварных встык и плоских фланцев с плоскими прокладками:

a:=l —
ct —1.707
_in 2 . . b

[2]

Коэффициент жесткости фланцевого соединения, нагруженного внешним изгибающим моментом:
[2]

2
= —9. 123

Нагрузка, вызванная стесненностью температурных деформаций, в соединениях с приварными встык и плоскими фланцами:

Cl_t = l . 374a 10' ^Н.

Расчетная нагрузка на болты (шпильки) при затяжке, необходимая для обеспечения в рабочих условиях давления на прокладку, достаточного для герметизации фланцевого соединения:

[2]

Pg ₁ := m а

с-‹

Q + F! + R_П +

4 •

4 • _м М



^И СП


_м М

[2]

с‹ Q + F! + R_П + — Q_t
^И СП

Pц_l — —2. 014 1о^{6 Н.}

Расчетная нагрузка на болты (шпильки) при затяжке, необходимая для обеспечения обжатия прокладки и минимального начального натяжения болтов (шпилек):

РАД_Ж - 4.021. i ё' н;

Pq ₂ :— max Р _ж› 0.4° @

Рц₂ = 3.754x 10 Н.

Расчетная нагрузка на болты (шпильки) фланцевых соединений при затяжке фланцевого соединения:
Р/ _{м -'} max Pg₁ , Pgq

Р$ц — 3.754x 1 Н.

Расчетная нагрузка на болты (шпильки) фланцевых соединений в рабочих условиях:

Н.
4 • 1 — _м М
[2]
[2]
[2]
[2]

1о
Р р ' 3. 573 ^6
И СП

Проверка прочности болтов (шпилек) и прокладки Расчетные напряжения в болтах (шпильках):

при затяжке:
_{b 1 = 92} MПa.
[2]

в рабочих условиях:

Р/ p

_{б 2 '— Ag 2} - 875.687 MПa.
Проверка условий прочности болтов (шпилек) при затяжке и в рабочих условиях:

Usl_1 := "Условия прочности в при затя жке НЕ выполняются" i f оД_{1 3 206}

"УGловия прочности в рабочих у словит НЕ выполняются" i f пЬ₂ > пдb "Условия прочности выполняются" otherwise
[2]

[2]

, ₁ 92 MПa; @д ' 230
MПa;

23o MПa;

₂ - 875. 687 MПa.

Удельное давление на прокладку:

q :—
max Pg , Pg р



^{Щ Dcп Ь}п

q = 836. 22 MПa.

[2]

Расчет фланцев на статическую прочность

Расчетный изгибающий момент, действующий на приварной встык фланец при затяжке:

М_м '_{-
C F ” Р/ м} Mq = 4. 034x 1 ^Н*мм.

Расчетный изгибающий момент, действующий на фланец в рабочих условиях:

Мр ' C _F ma Р@ р ' b + Qд _{Q F м}- е, Qд _{Q F м)}- еј

[2]

1о
Мр ' 4. 155
⁷ Н*мм.

Расчетные напряжения во фланце при затяжке: ^[2]

Меридиональное изгибное напряжение во втулке приварного встык фланца, обечайке плоского фланца:

Ом ''
2
‘ | S _O <sup>С


D</sup> пp

ор₀
= 1. 964x 1 MПa. [2]

Напряжения в тарелке приварного встык фланца или плоского фланца в условиях затяжки: радиальное напряжение:

_R . sз 8x i MПa.

[2]

окружное напряжение:

Тм ''

_{MY ”} Ï\/lм
2

Z ” R ь

_Tq - 1.037 lo' MПa.

[2]

h D

Расчетные напряжения во фланце в рабочих условиях:

Меридиональные изгибные напряжения для приварных встык фланцев с прямой втулкой и плоских фланцев:

0р ''


2
Х | S _O С

D _{пp 0}^{p ' 2. 023x 10 MПa.}

[2]

Максимальное меридиональные мембранные напряжения в обечайке плоского фланца:

Qд + F
^D cп


[2]

Ом р _•^' m а
@ р 456. 123

MПa.
х D + ^S_o ^S_o — су,

Напряжения в тарелке приварного встык фланца или плоского фланца в рабочих условиях:

радиальное напряжение:
Мр _Rp ' 3. 9S2x 1 MПa
[2]

окружное напряжение:

_{Tp " 2 T} p ' 1.068s 10 MПa.
h D


Проверка условий статической прочности фланцев:

PR_3 := "Условия статической прэчюсги в при затяжке НЕ вьтолняютт" PR_2:= "YCЛoвит статической прочюсти B јэабочих УcлoBияx НЕ Bъmoлняютcя'

[2]

Кт = 200.3 при расчете с учетом стесненности температурных деформаций. При расчете без учета стесненности температурных деформаций Кт = 1.

K_T'=200.i

UsI_3 := PR_1 if max ⁾ _• + •R | |•0 ” Тм | > К_Т - 3 ад

0р " 0м р+ Tp

PR_2 if max )О₀р " Омр” Rp) > К_Т ” 3 д ф

PR_3 otherwise

m ах о ₀ + _{• R ом + тм '} 5. 802a 1о ^MПa; к _{Т • 20} 4.607a 10 ^MПa;

[2]

0р " Омр + Т р
m ах | 0р " Омр ” Rp ' 6. 021 Х 1 ⁴
0р + Омр
MПa; к _Т ф - 4.607 1è MПa.

Проверка углов поворота фланцев


Угол поворота приварного встык фланца, плоского фланца:

оу != о. oi: допускаемый угол поворота приварного встык фланца

' Мр ’ ф ’

^Е Ы = —Ю.055

Долусшимый уеол ловороша фпанца

Где,
Допускаемый угол поворота приварного встык фланца принимаем :- о. о’ рад; ^{КоэффициенТ фр • i - в рабочих условияХ,} К _0и ^{1. - в условиях испытания.}
USI_P := "Условие лри ислытакиsх НЕ вылолнястся" i f О > 1. 3 - Од "Условие в рабочих утовиях НЕ вылолпястся" if О > Од "Условие поворота плоского флакна вылолнястся" otherwise

5. Расчет опор для аппарата

Рассчитаем массу аппарата:
Macca сепарационного пространства:

Macca корпуса:

[2]

[2]

[2]

т — D 7850 = 312 кс.

Macca крышки:

4 3,14
6

Macca днища:

+
(0,906' — 0,9') + ^{3,14 20 (1,412" — 1,4")- 7850 = 22,79 кс.}

4

(D,’ — D,’)
4
^{3,1-4 0,325’} - (0,906 — 0,9’) + (0,404 — 0,4) + (0,906 — 0,9) - (0,404—,4) +
4
3,1-4 0,036- ,812’ — 0,8’
4
- 7850 —— 22,15 кг.
Macca пустого аппарата:


_ann 312 + 22379 + 22,15 = 357 ко

Macca заполненного аппарата:

Macca раствора:


т


^{3,14 1,4}2 10 1230 = 18925 кз.
“’ 4

Macca заполненного аппарата:

c _an.am 357 + 18925 = 19282 кг




Р —— 19282- 9,81 = 190кН

Расчет опор:

Для сепарационного пространства принимаем две лапы, тогда усилие, приходящееся на одну опору, равняется 95кН.

Определяем основные размеры опоры (лапы) для вертикального цилиндрического аппарата, подвешенного на двух лапах, по следующим данным: нагрузка, воспринимаемая одной лапой, G = 0,16 MH; материал корпуса аппарата и лап сталь 12X18H10T ( д' Л_сд' 170 MH/ f ² ); чиСло ребер в лапе z — 2; вылет опоры / = 0,25 м, лапы опираются на деревянные подкладки (qд' 2 f ² ); толщина стенки цилиндрического корпуса аппарата
S = 6 мм {С_к— 0,6 мм), диаметр корпуса D_к — 1,4 м.

Принимаем отношение вылета лапы к высоте ребра
ⁱ= 0,5. Тогда [11];
h

_{h =} 1 0,25
0,5 0,5

= 0,5 .

Расчетную толщину ребра лапы при k —— 0,6 определяем по формуле (29.1):

_s' 2,24G 2,24 0,16
k ‘ д 0/6 2 170 0,25
= 4,4 103³ = 4,4

Отношение
0,25
13 13
= 0,019s s' = 0,0044, поэтому уменьшаем значение k до

0,2. По графику рис. 29.2 — 25. Пересчитываем S':

s'=0,0044 ^0,6 =0,0132 м > ^0,25 = 0,01 м.

0,2 25
Принимаем с учетом прибавки на коррозию толщину ребра s=16 мм. Выбираем длину опорной плиты лапы f = = 0,23 м, а толщину ее s = 16 мм. Расчетная ширина опорной плиты лапы


ь' = = 0,34 .

Принимаем b = 0,4 м.

Ребра привариваются к корпусу сплошным круговым швом с катетом hp ——
8 . Общая длина сварного шва


Lp —— 4(h + s) —— 4(0,5 + 0,016) = 2,06 ж.
Прочность сварного шва при тур= 80 МН/ж² проверяем по формуле (29.2): G=0,1 MH < 037 f _cd' 037 2306 0,008 80 = 0,925 MH (92 500 кгс), т. е.
прочность обеспечена [10];
В 0,4

_{D 1,4} = 0,29; Д,
D 1,4
2{s — С_к) (03006 — 0,0006) ^{= 129,6;}
= 0,35;


В 0,4
_{Н 0,5} = 0,8.

Момент от реакции опоры, действующий на лапу при расчетном плече /'=0,15м,

Mq —— GL' —— 0,16- 0,15 = 0,024 МН-м(240 000 кгс-см).
По графикам на рис. 29.7 определяем значение коэффициентов К: для ^В = 0,8 и

D 2{s -Cz)
=129p6 ^К_м ‘‘ 038 ^К_к 0ф9•

Параметр Д для нахождения моментов, действующих на корпус, определяем по формуле (29.3):

для определения меридиональных моментов
0,820 9335² = 0,263

Д= ^{0,9 9300 352}
0,296

По графику на рис. 29.3 при Д$ = 0,263

= 0,01, откуда
мр/(0,S ₂ D)
^D = 129,6 определяем параметр
2(s—Cg)

030 ^lM _и 0301‘0 024 _{= 0,0013 MH м/м}
0,5 ₂^D 0,5 0,263 1,4

По графику на рис. 29.4 при _{Si =} 0,296


^Мк о 0,01, откуда
мр/(0,5ДtD)
^D = 129,6 определяем параметр
2(s—Cн)

0,01Mq 0,01- 0,024



^0,5_Si ^D 0,5 0,296 1,4

= 0,0011 Ми м/м

Параметр Д для нахождения сил, действующих на корпус, определяем по формуле (29.4):


9300 35 = 0,3

По графику на рис. 29.8 определяем значение коэффициентов К:
= 129,6 Kg 0,6 и K_K 0,9. [10];

Ды Д = 0,3 ^D = 129,6 находим по графику на рис. 29.5

2(s—Cн)
= 0,8 и