Емкостных аппаратов 4 страница

Рис. 1.7. Расположение штуцеров для корпусов

с эллиптическими крышками по ОСТ 26-01-1246-75: а)для корпусов с диаметрами 1000…1200 мм; б)для корпусов с диаметрами 1400...3200мм

Таблица 1.27 Условные диаметры и назначение штуцеров для корпусов с эллиптическими крышками по ОСТ 26-01 -1246-75

Размеры в мм.

Внутр. диаметр аппарата

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

м1м2

Н

П

R

R1

D2

Вылет штуцера

М27*2

—

М27*2

—

М27*2

М27*2

50

М27*2

М27*2 150

М27*2

200

М27*2

М27*2

М27*2

М27*2

3200

М27*2

Продолжение Таблица 1.27

Назначение штуцеров	Обозначение
Для загрузки	А
Резервный	Б
Резервный	В
Технологический	Г
Для трубы передавливания	Д
Для манометра	Е
Для термометра	Ж
Технологический
Вход и выход теплоносителя	М1М2
-*-*-*-*-*-*-	Н
Для слива	О
Люк	П

Рис.1.3 Люки с плоской крышкой и откидными болтами на Р_У = 1,6 МПа

Таблица 1.28

Dл	Sш	h	a1	Dн	D5	D6	H	H1	d	Болты
dб	Z
мм
	3,5									m16
100		8 10		215	130 150	160 180

150 6 12 8 280 200 240 180 120 18 М18 8

250 11 20 10 405 300 355 190 130 20 М22 12

400 12 28 12 610 460 540 280 190 22 М24 16

Рис. 1.9. Люки с эллиптической крышкой и подъёмно-поворотным устройством на Ру = 1,6МПа

Таблица 1.29

Dл

Sш

Dн

Hф

а1

Dб

Ds

Н

L

Н1

d

Болты

dб

z

Мм

М30

М30

М36

1.10. Эскиз компоновки аппарата

1-привод;

2-муфта зубчатая

3-муфта продольно-разъемная

4-уплотнение

5-люк

6-прокладка

7-фланец

8-опора-лапа

9-вал мешалки;10-рубашка;11-мешалка

Глава 2 Расчет корпуса аппарата

2.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОРПУСОВ АППАРАТОВ

Типы и основные параметры вертикальных аппаратов с мешалка­ми регламентируются ГОСТ 20680-75, согласно которому для рабо­ты под давлением должны применяться следующие типы аппаратов:

тип 0 - с эллиптическим днищем и эллиптической съемной крышкой;

тип I - с неразъемным корпусом и эллиптическим днищем и крышкой;

тип 2 - с коническим отбортованным днищем, углом при верши­не конуса 90° и эллиптической отъемной крышкой;

тип 3-с неразъемным корпусом и коническим отбортованным днищем, углом при вершине конуса 90° и эллиптической крышкой.

Устанавливается также ряд номинальных объемов и соответст­вующие значения высоты корпуса Н и внутреннего диаметра, аппара­та D. Корпуса аппаратов могут изготовляться с теплообменными устройствами и без них. Обозначение корпусов должно соответст­вовать табл. 2.1.

Таблица 2.1

Обозначения исполнения корпусов

Исполнение корпусов аппарата	Тип аппарата
Без теплообменного устройства
С гладкой приварной рубашкой

В аппаратах всех типов могут применяться внутренние теплообменные устройства - змеевики либо непосредственный обогрев рабочей среды подачей острого пара.

ГОСТ 20680-75 определяет типы, диаметры (d_М) мешалок и их обозначения в сочетании с различными внутренними устройст­вами (табл. 2.2).

Рис. 2.1.Аппарат с турбинной открытой мешалкой

Рис.2.2 Аппарат с неразъемным корпусом

Таблица 1.2

Обозначения мешалок

Тип внутреннего устройства	Тип мешалок
трех- лопаст- ная	турбин- ная открыт.	лопаст- ная	рамная
Без внутреннего устройства
Отражательные перегородки				-
Змеевики
Перегородки, змеевик				-

Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов с мешал­ками, что позволит осуществить компоновку аппарата из типовых элементов.

На рис. 2.1 и 2.2 даны примера конструктивного оформления аппаратов с мешалками согласно действующим нормативным документам.

На рис. 2.1 изображен аппарат с турбинной открытой мешалкой, имеющий корпус с коническим отбортованным днищем 6 и рубашку 5, в которую подается теплоноситель. На отъемной эллиптической крышке установлен привод с клиноременной передачей. Электродвигатель 2 крепится на стойке 3 привода с помощью кожуха I ременной передачи. Выходной вал 10 привода жестко связан фланцевой муфтой 9 с валом 8 мешалки. Частота вращения выходного вала привода составляет n=400...750 мин^-1. Люк 4 служит для осмотра и ремонтных работ внутри аппарата. Четыре отражательные перегородки 7 установлены для ликвидации центральной воронки в перемешиваемой среде и интен­сификации процесса перемешивания.

На рис. 2.2 представлен аппарат с неразъемным корпусом. Для монтажа мешалки и ремонтных работ такие аппарата должны иметьлюк-лаз 3 с диаметром проходного отверстия не менее 400 мм. Так как корпус не имеет сливного штуцера, для вывода продуктов установлена труба передавливания 5. Лопастная мешалка получает вращение от при­вода со встроенными в мотор-редуктор опорами вала мешалки. Привод содержит планетарный редуктор 7 и одноступенчатый цилиндрический редуктор 6, у которого верхний опорный подшипник выходного вала располагается в стакане 1. Привод этого типа имеет частоту вращения выходного вала в диапазоне n=20...320 мин^-1. Внутри опорной стойки 2 привода размещаются фланцевая муфта и уплотнение вала мешалки. Опоры-стойки 4 выполнены по ОСТ 26-665-72 [9].

2.2 Выбор комплектующих элементов и материалов

Эскизная разработка конструкции аппарата сводится к выбору унифицированных комплектующих элементов: корпуса с внутренними устройствами, привода, мешалки, уплотнения вала мешалки. Корпус аппарата с внутренними устройствами выбирается по ОСТ 26-01-1246-75 [7], опоры аппарата - по ОСТ 26-665-72 [9].

Высота цилиндрической обечайки определяется в соответствии с заданным диаметром и номинальным объемом V корпуса аппарата. Толщина стенок оболочки корпуса определяется из расчета.

Привод выбирается по ОСТ 26-01-1225-75 [8] в соответствии с частотой вращения мешалки и номинальным давлением в корпусе аппа­рата. Типоразмер мотор-редуктора выбирается в соответствии с за­данной частотой вращения выходного вала и потребляемой мощностью электродвигателя

,

где N_эл.дв.- мощность, потребляемая приводом, кВт;

N_вых - мощность, потребляемая на перемешивание (по техническо­му заданию), кВт;

η₁ - к.п.д. механической части Привода, η₁=0,85...0.97;

η₂ - к.п.д. подшипников, в которых крепится вел мешалки,

η₃ - к.п.д., учитывающий потери мощности в уплотнении,

η₄ - к.п.д., учитывающий потери в компенсирующих муфтах,

Опорные фланцы стойки привода должны соответствовать разме­рам опорных бобышек на крышке корпуса аппарата.

Вал мешалки выбирается на основании данных эскиза компонов­ки. Диаметр вала мешалки выбирается наименьшим для данного при­вода. Длины отдельных участков вала определяется из эскиза ком­поновки.

Положение ступицы мешалки на валу определяется в зависимос­ти от расстояния мешалки до днища корпуса h_M. Рекомендуемые зна­чения h_M- в зависимости от типа и диаметра h_M мешалки, типа корпуса аппарата, табл. 2.2.

Таблица 2.3

Тип мешалки	Корпус с эллиптическим днищем	Корпус с коническим днищем
Трехлопастная турбин- ная открытая	hM= dM	hM=1,5dM
Лопастная	hM=(0,1…0,3)dM	hM=1,5dM
Рамная	hM=(0,01…0,05)dM	hM=0,3dM

Мешалка (конструктивные размеры) выбирается по ОСТ 26-01-1245-75 [8] в соответствии с заданным типом и диаметром d_M.

Выбор материалов. Материалы, выбранные для деталей и сбороч­ных единиц, должны обеспечить надежность аппарата с мешалкой в работе и экономичность в изготовлении.

При выборе материала необходимо учитывать рабочую (расчет­ную) температуру в аппарате, давление и коррозионную активность рабочей среды. Стали со скоростью коррозии более 0,1...0,5 мм/год применять не рекомендуется.

2.3 Расчет корпуса аппарата на прочность

Расчетная часть курсового проекта должна включать провероч­ные механические расчеты составных частей аппарата с мешалкой по главным критериям работоспособности (прочность, устойчивость, термостойкость, коррозионная стойкость и т.д.).

Расчет обечаек, днищ, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость под действием внутреннего и наружного давления с учетом термостойкости и коррозионной стойкости материалов должен выполняться в соответствии сГОСТ 14249-80.

Для выполнения расчета предварительно необходимо определить ряд параметров.

Расчетное давление - давление, при котором производится расчет на прочность и устойчивость элементов корпуса аппарата.

Расчетное давление для элементов аппарата принимается, как правило, равным рабочему или выше его. Под рабочим давлением понимается максимальное внутреннее избыточное или наружное давле­ние, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды.

Если на элемент аппарата действует гидростатическое давле­ние, составляющее 5%и выше рабочего, то расчетное давление должно быть повышено на эту же величину.

, (2.1)

где р_с - рабочее избыточное давление среды, Па;

g = 9,8 – ускорение свободного падения, м/с²;

ρ – плотность жидкости, кг/м3;

х – расстояние от уровня жидкости до нижней точки рассчитываемого элемента м.

При расчете на прочность стенок рубашки принимается

р_р=р_руб

где р_руб - рабочее давление теплоносителя, Па.

Расчетное наружное деление при проверке стенок корпуса на устойчивость определяется по формулам:

Для элементов корпуса без рубашки

, (2.2)

где Ррн - расчетное наружное давление, Па;

р_α =10⁵ - атмосферное давление, Па;

р_о - остаточное давление вкорпусе (при работе аппарата в условиях вакуума), Па.

Для элементов корпуса, находящихся под рубашкой,

, (2.3)

Расчетная температура. За расчетную температуру принимаем­ся температура среды в аппарате.

Допускаемое напряжение для выбранного материала определяет­ся по формуле , (2.4)

где [σ] -допускаемое напряжение,

η - поправочный коэффициент, учитывающий пожароопасность

и взрывоопасность среды в аппарате;

[σ]* -нормативное допускаемое напряжение. Па.

Для взрыво- и пожароопасных сред η=0,9, в остальных слу­чаях принимают η=1,0.

Прибавка для компенсации коррозии C к расчетным толщинам конструктивных элементов, находящихся в контакте с агрессивной средой, определяется по формуле

, (2.5)

где П - скорость коррозии в рабочей среде, мм/год

L_h - сpoк службы аппарата, количество лет.

2.3.1. Оболочки, нагруженные внутренним давлением.

1) расчет толщины стенки цилиндрической обечайки (рис.2.1).

, (2.6)

при ,

где D - внутренней диаметр корпуса;

Рр - расчетное давление;

[σ] - допускаемое напряжение;

φ - коэффициент прочности продольного сварного шва обечайки;

С - прибавка на коррозию;

Рис. 2.3. Расчетные схемы корпусов аппаратов:

а) с эллиптическим днищем и крышкой;

б) со съемной крышкой, эллиптическим днищем и рубашкой;

в) со съемной крышкой и коническим днищем

С₁ - дополнительная прибавка на округление до стандартной толщины листа, которую определяют по минимальному значению ближайшей меньшей толщины листа сортамента.

Для стыковых и тавровых сварных швов с двухсторонним про­варом, выполненных автоматической сваркой, допускается принимать φ=1,0. а при ручной сварке φ≤0,95. Для односторонних свар­ных швов φ≤0,9 [7];

2) расчет эллиптической крышки (днища) (рис. 2.3. а).

Для стандартных крышек исполнительная толщина стенки

, (2.7)

где S_Э – толщина стенки эллиптической крышки, м.;

3) расчет конического днища с тороидальным переходом (рис. 2.3., в).

Для стандартных днищ при угле конуса α=45^е толщина торо­идальной части S_o принимается равной толщине конического элемента

, (2.8)

где S_K – толщина стенки конического днища, м.;

D_p=0.8D - расчетный диаметр конического днища, м.

2.3 Расчет корпуса при нагружении наружным давлением

Расчетные схемы элементов корпуса представлены на рис. 2.3.

I. Толщина стенки цилиндрической обечайки предварительно определяется по формуле

(2.9)

Коэффициент К₂ определяется по номограмме, приведенной на рис. 2.4, в зависимости от вспомогательных коэффициентов:

Рис.2.4 Номограмма для расчета на устойчивость

в пределах упругости обечаек, работающих под наружным давлением

где n_у= 2,4 - коэффициент запаса устойчивости в рабочем состоянии;

Е - модуль продольной упругости для материала обечайки при расчетной температуре стенки;

L - расчетная длина гладкой обечайки (см. рис. 2.3);

D - внутренний диаметр аппарата.

После предварительного определения толщины стенки обечайки проверяют допускаемое наружное давление по формуле

; (2.10)

где допускаемое давление на условия прочности

(2.11)

а допускаемое давление из условия устойчивости

; (2.12)

где

2. Толщина стенки стандартного эллиптического днища, работающего под наружным давлением, определяется по формулам

. (2.13)

3. Расчет конического днища; Толщину стенки предварительно определяют по формуле (2.9) условно считая оболочку цилиндрической.

После определения толщины стенки проверяют допускаемое наружное давление:

;

где [p_p]- допускаемое давление из условия прочности;

[p_E]- допускаемое давление ив условия устойчивости.

; (2.14)

. (2.15)

Коэффициент .

За расчетную длину принимают

. (2.16)

Расчетный диаметр конической обечайки определяется по формуле

, (2.17)

где D - внутренний диаметр аппарата;

D₀ - внутренний диаметр нижнего штуцера;

α -угол при вершине конуса.

Типы, параметры и размеры корпусов аппаратов

Таблица 2.4

Параметры конструкции

корпуса типа 00 по ОСТ 26-01-1246-75

Номи-нальн. объем, м^3	Размеры, мм
D	H	H1	H2	L	h	h1	b	δ	H6
0,63
1,00
1,25
1,6
2,0
2,5
3,2
4,0
5,0
6,3
8,0
10,0

Таблица 2.5

Параметры конструкции

корпуса типа 01 по ОСТ 26-01-1246-75;

Размеры H₆, h, h₁, b, δ (табл. 2.4)

Номи-нальн. объем, м^3	Размеры, мм
D	D1	H	H1	H2	H3	H4	L	I
0,63								-
1,0
1,25
1,6
2,0
2,5
3,2
4,0
5,0
6,3
8,0
10,0

Дата добавления: 2015-07-19