Расчет толщины корпуса химического аппарата

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный нефтяной технический университет     Кафедра «Механика и конструирование машин»                         Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту   Расчет толщины корпуса химического аппарата   Вариант 35                 Студент гр БТС-12-02                   ________________     Гайсина Л. И.                                             (подпись, дата)       Проверил доцент кафедры МКМ         ________________     Моисеев К. В.                                            (подпись, дата)         Уфа,2013

           Дано:

 

     Номинальный объем V, м3       3,2

 

Внутренний диаметр D, мм       1600

 

Исполнение корпуса              10

 

 

Давление в корпусе

 

Избыточное Ри, МПа             0,95

Остаточное Ро, МПа        0,05

Давление в рубашке, избыточное Рруб, МПа     -

Уровень жидкости в корпусе       0,8

 

Параметры среды

 

Наименование              НNО3

Температура t, оС        130

Плотность               1480

 

Найти : толщину стенок корпуса.

 

 

      Выбор материала

 

Материалы, выбранные для деталей и сборочных единиц, должны обеспечить надежность аппарата и мешалки в работе и экономичность в изготовлении.

При выборе материала необходимо учитывать рабочую температуры в аппарате, давление и коррозионную активность рабочей среды. Учитывая эти условия, выбираем материал:

 

Для корпуса – Сталь OX23H28 M3Д3T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определение расчетного давления в аппарате.

 

Расчетное давление – давление, при котором производится расчет на прочность и устойчивость элементов корпуса аппарата. По стандарту за рабочее давление принимается внутреннее давление среды в аппарате.

 

,

 

где Ризб – избыточное давление среды. Задается условиями технологического процесса.

- гидростатическое давление;

ρ – плотность жидкой среды, .

.

g=9,8 - ускорение свободного падения.

Нж – высота столба жидкости.

Ргидр учитывается, если оно превышает 5% от давления .

- не учитывается.

Расчетное внутреннее давление

.

 

2. Расчет наружного давления, для проверки стенок корпуса на устойчивость.

 

Определим расчётное наружное давление при проверке стенок корпуса на устойчивость:          ,

      где Ра – атмосферное давление, Ра=0,1МПа.

      Ро – остаточное давление. Ро=0,05МПа.

 

3. Определяем допускаемое напряжение для выбранного материала

 

 

 

,

где - допускаемое напряжение

- поправочный коэффициент, учитывающий взрывоопасность среды  ;

- нормативное допускаемое  напряжение  .

 

 

4. Поправка на коррозию.

 

,

где П – скорость коррозии в рабочей среде. П=0,1 ;

- срок службы аппарата.

 

5. Расчет оболочек, нагруженных внутренним давлением

 

Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки

,

где D – внутренний диаметр корпуса;

- расчетное давление;

- допускаемое напряжение;

- коэффициент прочности  продольного сварного шва обечайки, для стыковых и тавровых швов  с двусторонним проваром и  выполненных автоматической сваркой:

C – поправка на коррозию;

С0 – прибавка для округления до стандартного значения.

 

6. Расчет эллиптической крышки и днища.

 

 

 

7. Расчет оболочек, нагруженных наружным давлением.

 

Определяем предварительно толщину стенки цилиндрической обечайки.

     

nу = 2.4 – коэффициент запаса устойчивости в рабочем состоянии;

Е = 1,94∙105 МПа – модуль продольной расчетной упругости для материала обечайки при расчетной температуре;

L – длина гладкой обечайки;

D – внутренний диаметр аппарата;

L = H2 – H6 = 1425 – 425 = 1000 мм

 

           

K2 определяем по номограмме .

K2 = 0,08

 

8. Проверяем допускаемое наружное давление.

9. Допускаемое давление из условия прочности:

 

 

10. Вспомогательный коэффициент:

 

 

11. Допускаемое давление из условия устойчивости:

 

 

 

 

12. Определяем допускаемое наружное давление:

 

 

Условие выполняется если

0,05 МПа < 0,0715 МПа – условие выполняется.