ЗАДАЧА 4. Провести следующие расчеты, связанные с безопасностью при эксплуатации сосудов, работающих под давлением

Провести следующие расчеты, связанные с безопасностью при эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Задача состоит из трех заданий.

Задание 1. Компрессор подает воздух давлением Р 2, кПа, при начальном давлении сжимаемого воздуха Р 1=98 кПа и температуре Т 1=288 К. В компрессоре применяется компрессорное масло марки 12 – М с температурой вспышки не ниже 216 °С.

Согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации воздушных компрессоров и воздухопроводов разница между температурой вспышки масла и температурой сжатого воздуха должна быть не менее 75 °С. Определить температуру сжатого воздуха и сделать заключение о возможности эксплуатации компрессора без охлаждения.

Задание 2. Воздухосборник компрессора имеет объем V, м 3, и рассчитан на давление Р 2, кПа. Определить мощность взрыва этого воздухосборника, принимая время действия взрыва τ=0,1, с.

Задание 3. Произошел взрыв баллона с ацетиленом. Определить, при каком давлении произошел взрыв баллона, если: толщина стенки баллона S = 4 мм; внутренний диаметр баллона D в = 200 мм; материал-сталь 20. по действующим нормам предельное рабочее давление в баллоне должно быть 2942 кПа.

Исходные данные:

Указания к решению задачи

Задание 1. Конечная температура сжатого воздуха определяется из уравнения адиабатического сжатия по формуле:

, К

где: Т1 – абсолютная температура воздуха до сжатия, К; Т2 – абсолютная температура после сжатия, К; Р1 – давление газа до сжатия, кПа; Р2 – давление газа после сжатия, кПа; m – показатель политропы (для воздуха m=1,41).

Полученный результат сопоставить с температурой вспышки компрессорного масла и сделать заключение о необходимости охлаждения компрессора.

Задание 2. Мощность взрыва сосуда находящегося под давлением воздуха определяется по формуле:

, Вт,

где: А – работа взрыва при адиабатическом расширении газа, Дж; τ – время действия взрыва, сек.

Работу взрыва определяют по формуле:

, Дж

где V – объем воздухосборника компрессора, м 3.

2. Толщина стенки цилиндрической части баллона определяется по формуле:

, см,

где: σ р – допустимое сопротивление стали на растяжение при температуре 20-250 °С, равное 137,2 ·10 6 Па; φ=1 – коэффициент прочности для бесшовных труб; С – прибавка на минусовые допуски стали, см зависит от толщины стенки баллона: S<20 мм., С=1 мм; S≥20 мм., С=0.

Преобразуя эту формулу можно определить, при каком давлении – Р кПа произошел взрыв баллона.

Литература: 31; 32.

В качестве виброизоляторов используются стальные пружины со средним диаметром D, см; диаметром прутка d, см; высотой ненагруженной пружины H 0, см и с числом рабочих витков i. Определить количество n стальных виброизоляторов для нормальной работы двигателя массой Q, кг.

Исходные данные:

а) средний диаметр пружины D=13,2 см;

б) диаметр прутка d=1,6 см;

в) модуль упругости на сдвиг G для всех пружинных сталей принимается равным 8 x 10 6 Н/см 2;

г) коэффициент К, учитывающий повышение напряжений в средних точках сечения прутка вследствие деформаций сдвига (для С=8,25 К=1,18);

д) допустимое напряжение при кручении r = 40000 Н/см 2.