Расчет теплообменного аппарата
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
p>Аппарат считается выдержавшим гидравлическое испытание при условии, что при осмотре не было обнаружено разрывов, течи, а также видимых остаточных деформаций.
4. Механический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата
Конструктивный механический расчет обеспечивает прочность элементов в процессе эксплуатации. Для цилиндрических теплообменных аппаратов производится расчет следующих элементов конструкции: толщины стенок корпуса, крышек и днищ; трубных досок; фланцевых соединений.
В качестве материала корпуса используем сталь марки Ст20.
При выполнении расчета за нормативное допускаемое напряжение принимается наименьшее из двух напряжений и :
МПа;
МПа,
где и - значения предела прочности и предела текучести при расчетной температуре, МПа.
Расчет корпуса аппарата. Толщина стенки корпуса S цилиндрического аппарата, работающего с избыточным давлением P, определяется выражением:
, м
Величину прибавки С суммируют из трех поправок:
С = С1 +С2 +С3
С1 - прибавка на коррозию, исходя из условий разъединения материала стенки и срока службы аппарата, м;
С2 - прибавка на эрозию, если таковая имеет место при работе аппарата, м;
С3 - прибавка на минусовый допуск по толщине листа, из которого изготовлен корпус, м.
Величина прибавки С принимаю 3 мм;
- коэффициент прочности сварного шва, =0,65 ;
Dвн = 500 мм - внутренний диаметр корпуса;
Pизб = 0,7 МПа;
м.
Принимаем стандартную толщину стенки S = 5 мм.
Во всех случаях принятая толщина стенки подлежит контрольной поверке на напряжение в ней ?и при гидравлическом испытании аппарата:
Расчет днищ и крышек.
Днища и крышки изготавливаются из того же металла, что и корпус аппарата. В теплообменных аппаратах чаще всего применяются эллиптические или сферические днища с отбортовкой для обеспечения качественной сварки iилиндрической части корпуса или крышки.
Расчетная толщина стенки крышки, м, подверженной внутреннему давлению, определяется по формуле:
м
hв =0,250,530=0,1325 м - высота выпуклой части крышки, м;
k - коэффициент, ,
d - наибольший диаметр неукрепленного отверстия в крышке;
- коэффициент прочности сварного шва, ;
С - прибавка на коррозию, м.
Принятая толщина S=6 мм стенки крышки подлежит контрольной проверке на допустимые напряжения при гидравлическом испытании аппарата:
Расчетная толщина стенки днища, м, подверженной внутреннему давлению, определяется по формуле:
м
hв =0,1325 м - высота выпуклой части днища, м;
k - коэффициент, ,
- коэффициент прочности сварного шва, ;
С - прибавка на коррозию, м.
Принятая толщина S=5 мм стенки днища подлежит контрольной проверке на допустимые напряжения при гидравлическом испытании аппарата:
Расчет трубных решеток.
Для теплообменных аппаратов жесткой конструкции толщина решетки, м, определяется по выражению
,
где К = 0,162 - конструктивный коэффициент;
р - разница давлений по сторонам доски, Па, принимается равному наибольшему из избыточных давлений теплоносителей:
p = 0,49 МПа;
Коэффициент ослабления доски отверстиями ? определяется по формуле:
- минимальный шаг между отверстиями.
м
полученная величина проверяется на допустимые напряжения от изгиба:
.
Условие выполняется.
Расчет укрепления отверстий.
Неукрепленными считаются отверстия под развальцовку, под резьбу, а также отверстия, уплотненные лазовыми лючками или другими затворами, но не имеющие укреплений по контуру.
Наибольший диаметр, м, неукрепленных отверстий сосудов и аппаратов, работающих под давлением не должен превышать предельное значение, определяемое по формуле:
,
- предельный диаметр, м, неукрепленного отверстия. Отверстия, имеющие больший диаметр, укрепляются штуцерами или накладками, либо тем и другим вместе. Для корпуса:
м
Расчетная высота, м, внешней части укрепляющего штуцера и наименьшая толщина стенки штуцера, м, вычисляются по формулам:
м;
м, принимаем Sш=4 мм
где d - диаметр укрепляемого отверстия, м;
- нормативное допускаемое напряжение, МПа.
Для крышки:
м
м;
м, принимаем Sш=4 мм
Расчет фланцевых соединений.
Расчет фланцевых соединений состоит из расчета фланцев и болтов.
Нагрузка на болты в рабочих условиях складывается из силы QР, компенсирующей силу внутреннего давления, и силы R, создающей давление на прокладку, обеспечивающее герметичность соединения, которые определяются по формулам:
,
Dср.п. - средний диаметр прокладки;
b - ширина прокладки, м;
qп - предварительное удельное давление на прокладку, МПа; для прокладок из паронита q = 15 МПа;
Р - расчетное давление, Па;
Расчет толщины тарелки плоского приварного фланца h для корпуса аппарата.
0,160тАв106 Н;
Н,
Задаемся диаметром болта Dб=0,024 м, определяем допускаемую нагрузку, Н, на один болт:
,
и число болтов:
, принимаем nб=20 шт.
плечи моментов сил, действующих на фланец, м: для паронитовых прокладок
=0,5(0,62-0,545-0,024)=0,0255 м;
=0,5(0,62-0,545)=0,0375 м;
=0,5(0,62-0,545-2тАв0,006)=0,0325;
S= 0,006 м - толщина стенки обечайки;
Dвн = 0,5 м - внутренний диам