Расчет толщины стенки конического днища листового фильтра

Методическое указание

для практической работы №2

По курсу: Оборудование производства органических веществ

на тему: Расчет толщины стенки конического днища листового фильтра

Разработала

Преподаватель

Толстова Н.П.

Благовещенск 2012

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Практическая работа №2

Практическая работа №2

 

Расчет толщины стенки конического днища листового фильтра

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Приобретение навыков расчетов основных аппаратов химической промышленности.

ТЕОРИЯ:

Сосуды и аппараты считаются тонкостенным если толщина их стенки не превышает 10 % внутреннего диаметра. Такие сосуды и аппараты эксплуатируются обычно при давлении не более 10 МПа.

Основной узел сосуда или аппарата - корпус, он определяет его форму, размеры, объем, производительность и сто­имость; изолирует обрабатываемую среду, подвергаясь ее химическому воздействию и воспринимая при этом механические и тепловые нагрузки. Следовательно, надежность работы аппарата во многом зависит от надежности его корпуса.

Корпуса аппаратов состоят из пластинок и оболочек различной конфигурации, соединенных друг с другом как неразъемными (свар­ными, паяными), так и разъемными (фланцевыми и др.) соединени­ями. Корпуса работают чаще всего в условиях статических нагрузок под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным избыточным давлением, а также при действии осевых или поперечных усилий и изгибающих моментов.

 

Основные величины:

1) Рабочее давление р — максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или другого пред­охранительного устройства.

2) Расчетное давление определяется по формуле:

где p_г — гидростатическое давление среды.

p_г = γН = ρ∙g∙Н, н/м²

Если

Для литых стальных сосудов и аппаратов, работающих при давлении, не превышающем 0,2 МПа, расчетное давление следует принимать равным 0,2 МПа,

Если при полном открытии предохранительного устройства давление в ап­парате

3) Пробное давление — максимальное избыточное давление, соз­даваемое при гидравлических (пневматических) испытаниях. Его величина регламентирована Госгортехнадзором и указана в табл. 1.1.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Практическая работа №2

Таблица 1.1 - Условия проведения гидравлических испытаний

 

Сосуды	Рабочее давление, р МПа	Пробное давление ри, МПа
Все, кроме литых	< 0,5	max { 1.5р[σ]20,/ [σ]; 0,2 }
≥ 0,5	max { 1.25р[σ]20,/ [σ]; (р+0,3) }
Литые	Не зависимо от давления	max { 1.5р[σ]20,/ [σ]; 0,3 }
Примечание: [σ]20, [σ] – допускаемые напряжения для материала сосудов или его элементов соответственно при температуре 200С и рабочей температуре.

 

При этом для сосудов и их элементов, работающих при отрицательной температуре, р_и принимается таким же, как при температуре 20 °С, а для сосудов, работающих при температуре стенки от +200 до +400 °С, р_и не должно превышать р более чем в 1,5 раза, а при температуре свыше +400 —более чем в 2 раза.

Для сосудов высотой более 8 м пробное давление следует принимать с учетом гидростатического давления в рабочих условиях, т. е. р_и определяют по табл. 1.1, где вместо р принимают р_р.

Аппараты, работающие под вакуумом, обычно испытывают внутренним избыточным давлением на 0,2 МПа.

4) Расчетная температура стенкиt определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытания. В случае невозможности проведения расчетов и испытаний:

при положительных температурах

при отрицательных температурах t = 20 °С.

5) Допускаемое напряжение при статических однократных нагрузках ():

- для рабочего состояния

[σ] =η σ*,

где σ* — нормативное допускаемое напряжение при расчетной температуре;

Нормативное допускаемое напряжение при расчетной температуре ; (таблица 1.2) Страница 1

η — поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки:

Значения поправочного коэффициента η в зависимости от вида заготовки:

Листовой прокат ………..1,0

Отливки, подвергающиеся индивидуальному контролю неразрушающими методами…..0,8

Отливки, не подвергающиеся индивидуальному контролю….…..0,8

- при испытаниях:

гидравлических - [σ]_и = ;

пневматических - [σ]_и = ;

где σ_τ20 - минимальное значение предела текучести при температуре +20 °С (см. в приложении табл. I—VI).Страницы 25 - 28

Для марок сталей, не указанных в табл. 1.2 и 1.3, нормативное допускаемое напряжение определяют по формуле

;

 

где: — минимальное значение предела текучести при расчетной температуре;

— минимальное значение временного сопротивления (предела прочности) при расчетной температуре;

— среднее значение предела длительной прочности за 10⁵ ч при расчетной температуре;

— средний 1 %-ный предел ползучести за 10⁵ ч при расчетной температуре;

— коэффициенты запаса прочности по пределам соответственно текучести, прочности, длительной прочности и ползучести, = 1,5; =2,4; = 1,5; — = 1.

6) Расчетные значения модуля продольной упругости Е в зависимости от температуры для углеродистых и легированных сталей, алюминиевых, медных и титановых сплавов приведены в приложении, табл. VII— X.

7) Коэффициент прочности сварных, и паяных соединений φ характеризует прочность соединения в сравнении с прочностью основного металла.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Практическая работа №2

Значения φ в зависимости от конструкции и способа соединения (при длине контролируемых швов, составляющей 100 %) для стальных, алюминиевых, медных и титановых аппаратов приведены соответственно в табл. 1.7 — 1.10.

Прибавка к расчетным толщинам конструктивных элементов определяется по формуле

С = С₁ + С₂ + С₃,

где: С₁ - прибавка для компенсации коррозии и эрозии:

С₂ - прибавка для компенсации минусового допуска;

С₃ - технологическая прибавка.

С₁ = Пτ_в + С_э;

С_э - прибавка для компенсации эрозии,

П - проницаемость среды в материал (скорость коррозии),

τ_в - срок службы аппарата.

При двустороннем контакте с коррозионной (эрозионной) средой прибавка С₁ соответственно увеличивается. Для изготовления химического оборудования применяют материалы, у которых скорость коррозии П ≤ 0,1 мм/год.

Прибавку С_э рекомендуется учитывать лишь в следующих случаях:

- при движении среды в аппарате со значительными скоростями (для жидких сред—более 20 м/с, для газообразных — более 100 м/с);

- при наличии в движущейся среде абразивных твердых частиц;

- при ударном действии среды на деталь.

Величина прибавки С₃ предусматривает компенсацию утонения стенки элемента сосуда или аппарата при технологических операциях (вытяжке, штамповке, гибке и т. д.) и зависит от принятой технологии изготовления.

Прибавки С₂ и С₃ учитывают в тех случаях, когда их суммарное значение превышает 5 % номинальной толщины листа. Технологическая прибавка С₃ не включает в себя округление расчетной толщины стенки до номинальной толщины по стандарту.