Расчет геометрических размеров аппарата.
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. Среда в аппарате НNO3 tср=1000С. –высококоррозионная среда Для корпуса аппарата, вала и мешалки выбираем легированную сталь Х18Н10Т (табл.2, Справочные таблицы). Это обеспечит скорость коррозии не более 0,0001 м/год.
Расчет геометрических размеров аппарата. 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 с ГОСТ 14249–80. Для выполнения расчета предварительно необходимо определить ряд параметров: Расчетное давление для элементов аппарат 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 более от рабочего, то расчетное давление должно быть повышено на эту же величину:
где Pгидр– гидростатическое давление столба жидкости, МПа; r – плотность жидкости, кг/м3; g = 9,8 – ускорение свободного падения, м/с; Hж – высота столба жидкости, м. Высота столба жидкости находят перемножением внутреннего диаметра корпуса на отношение Hж/D: Hж=D∙Hж/D=1800∙1,0=1800 мм. Таким образом, гидростатическое давление равно:
Ргидр =1,8∙9,8∙1050∙10-6=0,01852 МПа 5%Ри =0,05∙0,4=0,02 МПа Влияние гидростатического давления можно не учитывать, т.к. оно составляет менее 5% от избыточного. Расчетное наружное давление при проверке стенок корпуса на устойчивость: Рр.н.=Ра–Ро+Рруб, где Рр.н. – расчетное наружное давление, МПа; Ра – атмосферное давление, МПа; Ро – остаточное давление в корпусе, МПа; Рруб – давление в рубашке, МПа.
Рр.н. = 0,1–0,01+0,3=0,39 МПа.
tрасч.=1000C Допускаемое напряжение для выбранного материала: [s] = s* ∙ h, где [s] – допускаемые напряжения, МПа s* – нормативные допускаемые напряжения, МПа h – коэффициент пожаровзрывоопасности s* = 139 МПа, (табл.3, Справочные таблицы) Т.к. НNO3 не пожаро- и взрывоопасная среда, то коэффициент пожароопасности h=1,0. [s] = 139∙1,0 = 139 МПа.
Прибавка на коррозию рассчитывается: Ck = П ∙ Lh, где Ск – прибавка на коррозию, м; П – скорость коррозии, м/год; Lh=20 – заданная долговечность, лет. Ск =20∙0,1=2мм Модуль упругости легированных сталей при 100 0С равен: Е = 2,00∙1011 Па. (табл.4, Справочные таблицы)
1) расчет толщины стенки цилиндрической обечайки: Толщину стенки цилиндрической обечайки, находящуюся под внутренним давлением рассчитывают:
где S – толщина цилиндрической обечайки, мм; Рр – расчетное внутреннее давление, МПа; D – внутренний диаметр, мм; [s] – допускаемые напряжения, МПа; j – коэффициент сварного шва; Ск – прибавка на коррозию, мм; Со – прибавка на округление до стандартного размера, мм. Т.к. корпус аппарата сварной, то необходимо учитывать влияние сварного шва. Примем j =0,9 как для аппарата, сваренного ручной односторонней сваркой.
По сортаменту листовой стали выбираем толщину S=6 мм с учетом допускаемых отклонений от стандартной толщины и Со=1,41 мм. (табл.7, Справочные таблицы)
2) расчет эллиптической крышки: Для стандартных крышек исполнительная толщина стенки:
где Sэ- толщина стенки эллиптической крышки, мм
По сортаменту листовой стали выбираем толщину S=6 мм с учетом допускаемых отклонений от стандартной толщины и Со=1,41 мм. (табл.7, Справочные таблицы)
3) расчет конического днища:
где Sк – толщина стенки конического днища, мм; Dр = 0,8∙D – расчетный диаметр конического днища, мм Dр = 0,8∙1800 =1440мм
|
,
,
