Аппарат с мешалкой
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
А3=37,5*(702-2*1)=26250 мм2
Условие укрепления отверстия за счет стенки люка и оболочки выполняется если
А?А0+А1+А3(35)
А=3425 мм2 < 312+69433+26250=95995 мм2
.1.7 Фланцевые соединения
Герметичность фланцевого соединения обеспечивается правильным подбором материала прокладки и учетом действующих усилий. Элементы фланцевого соединения (болты и прокладки) проверяются на прочность.
Ширина прокладок b принимается в зависимости от типа и размеров фланцев.
Толщина прокладок sп зависит от марки материала.
Материал фланцев с учетам коррозионной стойкости принимается таким же, как и материал корпуса аппарата соприкасающийся с рабочей средой. Материал болтов (шпилек) выбирается по ГОСТ 28759.5 - 90 в зависимости от материала элементов корпуса аппарата.
Предварительно необходимо определить податливость болтов и прокладки (податливость - величина обратная жесткости, равна отношению деформации к вызывающей ее силе). Поскольку жесткость фланцев, как правило, значительно больше жесткости прокладки, податливостью фланцев можно пренебречь.
Таблица 9
Характеристика материала прокладки
МатериалsпКп[q], МПаqmin, МПаЕп, МПаК0Паронит по ГОСТ 481-80: ПМБ - маслобензостойкий32,51302020000,9
Податливость болтов соединения, м/н:
?б=eб/(zбEб20Аб)(36)
где h - высота диска фланца, м;
л=2h+sп+1мм=(2*35+3+1)*10-3=74*10-3 м - общая высота дисков фланцевого соединения;
dб - наружный диаметр резьбы болта, м;
eб=hл+0,5dб=(74+0,5*23)*10-3=85,5*10-3 м - приведенная длина для болтов, м;
б20 - модуль упругости материала болта при 200С, Па;б - число болтов в соединении(zб=32);
Аб минимальная площадь поперечного сечения болта(Аб=225*10-6 м2), м2
?б=85,5*10-3/32*2,15*1011*225*10-6=5,5*10-11 м/н
Податливость прокладки, м/н:
?п=К0sп/(?Dп.срbЕп20)(37)
где К0 - коэффициент обжатия (см. таблицу 9);=а-1мм=(14-1)*10-3=13*10-3 - ширина прокладки, м;
Dп - наружный диаметр прокладки, м;
Dп.ср=(Dп-b)=(763-13)*10-3=750*10-3 - средний диаметр прокладки, м;
Eп20 - модуль упругости материала болта при 200С, Па (см. таблицу 9);
?п=0,9*3*10-3/3,14*750*10-3*13*10-3*2000*106=4,4*10-11 м/н
Коэффициент внешней нагрузки ?, т.е. доля усилия от давления рабочей среды, передаваемая на болты соединения, рассчитывается с учетом податливости болтов и прокладки
?=?п/(?б+?п)(38)
?=4,4*10-11/(5,5*10-11+4,4*10-11)=0,44
Усилие от давления рабочей среды, Н:
Fд=pрв?D2п.ср/4(39)
Fд=0,9*106*3,14*(750*10-3)2/4=397406 Н
Усилие в болтах от температурных деформаций элементов фланцевого соединения (в условиях эксплуатации), Н:
Ft=[?лhл(tл-t0)-?бhл(tб-t0)]/(?п+?бЕб/Еб20)(40)
где tб, tл - температура болтов и люка соответственно
(tл=tр=1000С,
tб=0,97tр=0,97*100=970с ? 200С
при наличии теплоизоляции на аппарате;
t0=200С - начальная температура;
?л,?б - коэффициенты линейного расширения материалов люка и болтов (?л(20)=11,6*10-6 1/0С, ?б(20ХНЗА)=11,0*10-6 1/0С), 1/0С;
Еб,Еб20 - модуль упругости материалов болтов при температуре 200С и при рабочей температуре (Еб=Еб20=2,15*1011 Па,), Па;
Ft=[(11,6*10-6*74*10-3*(100-20)-11*10-6*74*10-3*(97-20)]/(4,4*10-11+
,5*10-11*2,15*1011/2,15*1011)=605,5 Н
Усилие, которое должно быть приложено к прокладке, чтобы обеспечивалась герметичность в рабочих условиях, Н:
Fп2=?Dп.срb0pрвКп(41)
где Кп - коэффициент материала прокладки (см. табл. 9);
b0 - эффективная ширина прокладки (b0=b при b ? 0,015 м), м.
Fп2=3,14*750*10-3*13*10-3*0,9*106*2,5=68884 Н
Усилие затяжки Fб1, действующее как на болты, так и на прокладку при монтаже, принимается наибольшим из двух значений, Н:
Fб1=Fп1=?Dп.ср0,5b0qmin(42а)
где qmin - минимальная удельная нагрузка на контактной поверхности прокладки, необходимая для заполнения неровностей уплотнительных поверхностей фланцев (см. табл. 9);
Fб1=Fп1=3,14*750*10-3*0,5*13*10-3*20*106=306150 Н
Fб1=Fп1=Fп2+(1-?)Fд+|Ft|(42б)
где температурное усилие Ft учитывается только в том случае, если оно меньше нуля (линейное расширение болтов больше, чем люка, что может привести к разгерметизации), тем самым предусматривается компенсация снижения усилия на прокладку в условиях повышенной температуры, путем увеличения усилия затяга болтов.
Fб1=Fп1=68884+(1-0,44)*397406=291431 Н
Fб1=max{Fб1;Fб1}(42в)
Fб1=306150 Н
При действии рабочего давления усилие на болты возрастает
Fб2=Fб1+?Fд+Ft(43)
где температурный коэффициент Ft учитывается в том случае, если оно больше нуля (линейное расширение болтов меньше, чем у люка, что приводит к увеличению нагрузки на болты в рабочих условиях).
Fб2=306150+0,44*397406+605,5=481614 Н
Запас герметичности проверяется по формуле:
nr=Fб1/(1-?)Fд ? [nr](44)
где [nr]=1,2 - нормальный запас герметичности.
nr=306150/(1-0,44)*397406=1,38 > [nr]=1,2
Проверка прочности болтов в условиях монтажа:
?б=1.3Fб1/zбАб ? [?б]20(45)
где коэффициент 1,3 учитывает крутящий момент, возникающий при затяжке болта из-за трения в резьбе;
[?б]20 - допускаемое напряжение в материале болтов при 200С, Па.
?б=1.3*306150/32*225*10-6=55,3*106 Па < [?б]20=230*106Па
Проверка прочности болтов в рабочих условиях:
?б=Fб2/zбАб ? [?б](46)
где [?б] - допускаемое напряжение в материале болтов при рабочей температуре, Па.
?б=481614/32*225*10-6=66,9*106 Па < [?б]=230*106Па
Проверка прочности материала прокладки:
q=Fб1/?Dп.срb ? [q](47)
где [q] - допускаемая удельная нагрузка на прокладку (см. табл. 9), Па.
q=306150/3,14*750*10-3*13*10-3=10*10