Допускаемые напряжения для рабочих условий определяются по формуле
[s]=h1*h2*s*, (2)
где s* – нормативное допускаемое напряжение при расчетной температуре для выбранного материла, Па;
h1–поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки рассчитываемого элемента (h1 = 1 для листового проката, h1 = 0,8 для отливок, подвергающихся индивидуальному контролю неразрушающими методами);
h2 – поправочный коэффициент, учитывающий взрыво- и пожароопасность среды (для взрыво- и пожароопасных сред h2= 0,9, в остальных случаях h2=1)
Для изготовления корпуса аппарата, рубашки, опор, валов, мешалок и других элементов используется заготовки из проката, т.е. h1 = 1. Поправочный коэффициент h2 следует выбрать самостоятельно, исходя из Знаний, полученных в курсах неорганической и органической химии.
Целесообразно использовать сталь Ст3сп5 для Основных элементов аппарата. Так как нефтепродукты не являются агрессивной средой, но в то же время являются взрыво- и пожароопасными, поэтому в качестве предосторожности коэффициент h2 нужно принять равным 0.9.
h1=1
h2=0.9
Для Ст3сп5:
Для t=200C:
s*20=154,0 МПа
[s]20=1*0.9 =138,6МПа
Для t=1000C:
s*100=149 МПа
[s]100=1*0.9*149 = 134,1 МПа
Таблица 1 - Материалы и допускаемые напряжения элементов аппарата
| Контакт со средой. | Элемент аппарата | Марка материала | Допускаемые напряжения, МПа | |
| [s]20 | [s]100 | |||
| Есть | Корпус: обечайка, днище, крышка. | Ст3сп5 ГОСТ 380-94 | 138,6 | 134,1 |
| Отражательные перегородки | Ст3сп5 ГОСТ 380-94 | 138,6 | 134.1 | |
| Мешалка | Ст3сп5 ГОСТ 380-94 | 138,6 | 134,1 | |
| Вал | 35 ГОСТ 1050-88 | 117,0 | 113,4 | |
| Труба передавливания | Ст3сп5 ГОСТ 380-94 | 138,6 | 134,1 | |
| Люк, штуцеры | Ст3сп5 ГОСТ 380-94 | 138,6 | 134,1 | |
| Крепежные изделия внутренних устройств | 35 ГОСТ 1050-88 | 117.0 | 113,4 | |
| Нет | Опоры, цапфы | Ст3сп5 ГОСТ 380-94 | 138,6 | 134,1 |
| Крепежные соединения: 1.Для фланцевых соединений люка и штуцеров 2.Для стойки привода, уплотнения, муфты | 35 ГОСТ 1050-88 | 117.0 | 113,4 | |
| 35 ГОСТ 1050-88 | 117.0 | 13,4 |
2.3.Определение рабочего, расчётного, пробного и условного давления
Рабочее, расчетное, пробное и условное давление относятся к параметрам, которые подлежат предварительному определению. Данные параметры устанавливаются в соответствии с правилами Госгортехнадзора и ГОСТ 14249-89,
Рабочее давление рраб – максимальное внутреннее избыточное ри давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время срабатывания предохранительного клапана или других предохранительных устройств. Таким образом, рабочее давление – это избыточное давление над слоем жидкости, т.е. рраб=ри
Гидростатическое давление рг – максимальное давление столба жидкости в аппарате, Па:
рг = rс*g*Hс,(3)
где rс – плотность рабочей среды, кг/м3; g = 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения; Hс – уровень жидкости в аппарате, м.
рг = 840*9,8*2,4 =0,019 МПа
5% от ри =0,2/20=0,01 МПа
Расчетное внутреннее давление ррв – давление, на которое производится расчет на прочность (рис. 1). Расчетное давление принимают, как правило, равным рабочему или выше него:
ррв=ри + рг, (4)
где ри и рг - соответственно рабочее и гидростатическое давление, Па;
т.к. рг >5% от ри, то ррв = ри+ рг = 0,219 МПа
Наружное давление является основной нагрузкой для тех элементов аппаратов, которые находятся под рубашкой или работают при остаточном давлении, т.е. под вакуумом (рис. 2).
| 
|
| Рис. 1. Расчетные схемы элементов корпуса, нагруженных внутренним давлением: а - эллиптическая крышка; б - цилиндрическая обечайка; в - коническое днище с тороидальным переходом | Рис. 2. Схема к определению расчетного наружного давления, действующего на элементы аппарата: а - аппарат без теплообменной рубашки; б - аппарат с теплообменной рубашкой |
Расчетное наружное давление ррн определяется по формулам:
а) для элементов корпуса без рубашки (крышка аппарата, а также обечайка и днище, если отсутствует избыточное давление в рубашке)
ррн=ра - р0, (5)
где ра= 105-атмосферное давление, Па;
Р0 - остаточное давление в корпусе, Па;
ррн =0.1-0.02= 0,08 МПа
б) для элементов корпуса находящихся под рубашкой(обечайка и днище)
ррн=ра - р0 + pруб
ррн= 0.43 МПа
Пробное давление рпр - максимальное избыточное давление, создаваемое при гидравлических (пневматических) испытаниях сосудов и аппаратов с целью проверки их на прочность и герметичность. Проверку проводят в соответствии с требованиями Госгортехнадзора на заводе-изготовителе и на предприятии при периодическом освидетельствовании (примерно один раз в 8 лет). Гидравлические испытания безопаснее пневматических (сжатым воздухом).
Для гидравлического испытания используется вода с t < 40°C. Давление поднимается плавно со скоростью 0,5 МПа в минуту. Продолжительность испытаний для аппаратов с толщиной стенки до 50 мм составляет 10 минут. Через 10 минут давление постепенно уменьшают до рабочего и тщательно осматривают все соединения и наружную поверхность. Сосуд считается выдержавшим испытания, если давление в период испытаний не уменьшалось, а при осмотре не обнаружено разрывов, видимых остаточных деформаций, течей или потения через сварные швы. После осмотра давление снижают до атмосферного, на крышке открывают люк или воздушный клапан и только после этого полностью опорожняют аппарат.
Пробное давление определяется по таблице 2. При температуре от 200 до 400°С оно не должно превышать рабочее более чем в 1,5 раза, а при температуре стенки свыше 400 °С - не более чем в 2 раза.
рпр =1,25*ррв*[s]20/[s],
рпр=1,25*0.219*138,6/134.1=0,282 Мпа ( крышки обечайки днища люка и штуцеров)
рпр=0,35*1,25*138,6/134,1=0.452 Мпа ( под рубашкой – обечайка, днище, штуцеры)
Условное давление ру - расчетное давление при температуре 20°С, используемое при выборе и расчете на прочность стандартных элементов аппарата (узлов, деталей, арматуры). Условное давление рассчитывается по формуле
ру³ррв*[s]20 /[s], (6)
ру=0.2*138.6/134.1=0.206 МПа
Полученное значение ру (МПа) округляют до ближайшего большего стандартного из ряда; 0,25; 0,3; 0,6; 1,0; 1,6 и т.д.
ру= 0,25 МПа
ру=0.35*(138.6/134.1)=0.36Мпa( элементы под рубашкой)
ру=0,4 МПа – элементы под рубашкой
Таблица 2 - Расчётное, пробное и условное давление в аппарате
| Оболочка аппарата | Расчётное внутреннее давление ррв, МПа | Расчётное наружное давление ррн, МПа | Пробное давление рпр, МПа | Условное давление ру, МПа |
| Корпус: Обечайка крышка днище фланцы штуцера | 0,219 0,219 0,219 0,219 0,219 | 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 | 0,282 0,282 0,282 0,282 0,282 | 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 |
Рубашка:
| 0,35 | 0,43 | 0,452 | 0,4 |
