Курсовая работа с дисциплины РиКМ - файл n1.docx

Курсовая работа с дисциплины РиКМ
скачать (883.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx884kb.03.11.2012 13:31скачать

n1.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

"УКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ"

Курсовая робота с дисциплины «РиКМ »

«Вертикальный цельносварный аппарат с плоским днищем.»

Вариант № 28

Проверил:

ассистент Ведь В.В.

Выполнил:

ст. гр. 4 – М – 16

Чеховый Б.О.

г. Днепропетровск 2010 г.

РЕФЕРАТ

Стр. 30 , табл. 9, ил. 5, лит. 6 наим.
Ключевые слова: ВЕРТИКАЛЬНИЙ АППАРАТ, ПЛОСКОЕ ДНИЩЕ, УСТАНОВКА, РАСЧЕТ, 08Х13, ГОСТ,РАЗМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ.

В исходных данных выбраны дополнительные характеристики материала (08Х13) с которого изготовлен вертикальный цельносварный аппарат с плоским днищем. Определены основные толщины стенок цилиндрической обечайки корпуса, плоского днища и крышки. Произведена проверка аппарата на прочность под воздействием внутреннего давления. Определена толщина патрубков и их укрепление.

Произведен расчет фланцевого соединения патрубка «А1» , расчет узла сопряжения цилиндрического корпуса с плоским днищем. Подобран фундендамент и марка бетона.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….….3

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ…………………………………………...5

  1. Характеристика материала……………………………………..…5

  2. Расчетная температура…………………………………………….6

  3. Расчет допускаемых напряжений…………………………………8

  4. Расчетное давление..................……………… ………… …….…..9

  5. Дополнительные характеристики материала………………….....9

  6. Коэффициент сварного шва…………………………………….…9

  7. Прибавка к расчетным толщинам………………………….….....10



  1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ………………………………………......11

2.1 Расчет корпуса аппрата…………………………………....…..….10

2.2 Расчет толщин патрубков………………………………………...13

2.3 Расчет укрепления отверстий под. штуцер……..………………14

2.4 Расчет фланцевого соединения патрубка «А1»…………… …..19

2.5 Расчет узла сопряжений корпуса аппарата с днищем…..……..25

    1. Расчет фундамента…………….……………………………………28

ВЫВОДЫ…………………………………………………..…….….29

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………30


Введение

безымянный.jpg

Рис 1.Вертикальный цельносварный аппарат с плоским днищем

Аппараты предназначены для приема, хранения и выдачи жидких продуктов при атмосферном давлении.

Основные размеры аппаратов, не зависящие от материального исполнения, и индексы аппаратов приведены на рис.1 и в табл.1.

Диаметры условных проходов штуцеров люков приведены в табл.2.

Основные размеры аппаратов, зависящие от их материального исполнения приведены в табл.3.

Допускаемое внутреннее давление газовой фазы, возникающее при заполнении аппарата продуктом, и равное ему наружное давление на аппарат, возникающее при его опорожнении( или в результате температурных колебаний) приведены в табл.4.

рис 2.jpgрис 32.jpg

Рис 2. Основные размеры (мм), поверхность теплообмена и индексы аппаратов

Таблица 1

рис4.jpg

Таблица 2

рис5.jpg

Таблица 3

рис6.jpg

Таблица 4рис7.jpg

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.1 Характеристика материала

Сталь 08Х13 -сталь коррозионно-стойкая жаропрочная.

Заменитель: 12Х13, 12Х18Н9Т, зарубежный аналог AISI 409.

Назначение: Сталь 08Х13 применяется: для производства лопаток паровых турбин, работающих при температурах до +580 °С; клапанов, болтов и труб, а также деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузам (клапанов гидравлических прессов, предметов домашнего обихода); изделий, подвергающихся воздействию слабоагрессивных сред (атмосферных осадков, водных растворов солей органических кислот при комнатной температуре и пр.); в качестве плакирующего слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов.

Примечание

Сталь коррозионно-стойкая и жаропрочная ферритного класса.

Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение ограниченного времени - до +650 °C. Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде +750 °C.

Наибольшая коррозионная стойкость достигается после термической обработки (закалка с отпуском) и полировки. Сталь марки 08X13 может применяться также после отжига.

Обработка металлов давлением. Поковки : ГОСТ 25054-81, ОСТ 26-01-135-81

Классификация, номенклатура и общие нормы : ГОСТ 5632-72

Сортовой и фасонный прокат : ГОСТ 5949-75, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73, ГОСТ 18968-73, ГОСТ 19442-74, ТУ 14-11-245-88 ,ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006

Листы и полосы: ГОСТ 4405-75, ГОСТ 5582-75, ГОСТ 7350-77, ГОСТ 10885-85, ТУ 14-1-3620-83

Трубы стальные и соединительные части к ним:ГОСТ 9940-81, ГОСТ 9941-81

Болванки. Заготовки. Слябы: ОСТ 108.020.03-82, ОСТ 3-1686-90

Термическая и термохимическая обработка металлов: СТП 26.260.484-2004

Химический состав

Таблица 1.1

Химический элемент

%

Кремний (Si), не более

0.8

Медь (Cu), не более

0.30

Марганец (Mn), не более

0.8

Никель (Ni), не более

0.6

Титан (Ti), не более

0.2

Фосфор (P), не более

0.030

Хром (Cr)

12.0-14.0

Сера (S), не более

0.025


1.2 Расчетная температура

(1.1)

Расчетную температуру принимаем

Температуру испытаний принимаем

Механические свойства

Таблица 1.3

Термообработка, состояние поставки

Сечение, мм

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

HB

Прутки. Закакла 1000-1050 °С, масло. Отпуск 700-800 °С, масло.

60

410

590

20

60



Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закакла 960-1020 °С, вода или воздух. Отпуск 680-780 °С, воздух или печь. (Образцы поперечные)

>4

294

422

23





Лист. Закалка 1000-1002 °С. Без тепловой выдержки.



314-353

500-510

29-31

73-75



Отпуск 680-700 °С, 12 ч. Тепловая выдержка 450 °С, 5000 ч.



310

490

35

74



Механические свойства при повышенных температурах

Таблица 1.3

t испытания, °C

sт, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

Лист сечением 20 мм. Закалка 1000-1020 °С, вода. Отпуск 680-700 °С, выдержка 12 ч, воздух. При 20 °С НВ 148-156.

20

350

550

25-37

73-80

100

350

550

28-29

77-79

150

340

530

27-29

75-78

200

330

510

22-27

73-77

250

325

505

23-26

71-79

300

320

500

23-30

72-77

350

310

480

26-37

73-84

400

290

460

34-45

87-89


Технологические свойства

Таблица 1.4

Свариваемость

Ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, АрДС и КТС. Подогрев и термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции.

Обрабатываемость резанием

В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 149-159 и sB = 590 МПа Ku тв.спл. = 0,7, Ku ?.ст. = 1,4.

Отпуск

склонна при температурах 400-500 ْС



1.3 Расчет допускаемых напряжений

(1.2)

где , – коєффициенти прочности ,

, – минимальные значения пределов прочности и текучести материала при расчетной температуре , ,


Допускаемое напряжение для условий испытаний

(1.3)

1.4 Расчетное давление
Расчетное давление принимаем

Давление испытаний

(1.4)



Давление для испытаний принимаем
1.5 Дополнительные характеристики материала

Таблица 1.4

Температура испытания, °С

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

217

212

206

198

189

180









Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

85

80

80

77

73

68

62







Плотность, pn, кг/см3

7760

7740

7710















Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)



28

28

28

28

27

26

26

25

27

Уд. электросопротивление (p, НОм · м)

506

584

679

769

854

938

1021

1103





Температура испытания, °С

20- 100

20- 200

20- 300

20- 400

20- 500

20- 600

20- 700

20- 800

20- 900

20- 1000

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

10.5

11.1

11.4

11.8

12.1

12.3

12.5

12.8





Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

462




















1.6 Коэффициент сварного шва

Свариваемость:

1.без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

2.ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

3.трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг.

Ограниченно свариваемая .Хромистые стали с содержанием хрома 4…13 % склонны при сварке к воздушной закалке в зоне сварного шва. Твердость металла околошовной зоны сварного шва повышается из-за появления в его структуре высокопрочной мартенситной составляющей, которая определяет степень закаливаемости сталей при сварке.

Структурные напряжения, возникающие при образовании мартенсита, вместе с термическими напряжениями могут привести к возникновению трещин в малопластичном металле шва (если сварка осуществлялась электродами из стали того же класса, что и основной металл) и переходной околошовной зоны. Во избежание этого сварку хромистых сталей рекомендуется производить с предварительным и сопутствующим подогревом свариваемого стыка до 250…400°С. После сварки сварные соединения подвергают термической обработке — высокому отпуску.

При сварке стали 08X13 возможно образование мартенсита в зоне термического влияния, поэтому сварку этой стали рекомендуется выполнять хромистыми электродами с подогревом до 150…260°С и последующим отпуском при 700…760°С. В таблице 10 приведены марки электродов, режимы подогрева и термической обработки сварных соединений стали 08Х13.

1.7 Прибавка к расчетным толщинам

Прибавка к расчетным толщинам конструктивных элементов определяется по формуле

; (1.5)

где —прибавка для компенсации коррозии и эрозии; —прибавка для компенсации минусового допуска; —технологическая прибавка.

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии

(1.6)

Где - прибавка для компенсации эрозии, ;

П — проницаемость среды в материал (скорость коррозии) П=0,05мм/год;

—срок службы аппарата .





2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет корпуса аппарата
Расчетная длина цилиндрической обечайки корпуса :H=3,6 м

Расчетная толщина цилиндрической обичайки корпуса:

(2,1)

где Pp -расчетное давление, МПа

D- внутренний диаметр обечайки ,м

?- коэффициент сварного шва ,

[?]-допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа

Pu- пробное давление при гидравлических испытаниях, МПа

[?]u-допускаемое напряжение при гидравлических испытаниях, МПа



(2,2)

Принимаем большее стандартное значение



Допускаемое внутренне давление на обечайку корпуса

(2,3)



Условие выполняется
Расчетная толщина плоской крышки :

(2,4)

где К- коэффициент, учитывающий тип закрепления крышки, принимаем по табл1 [1 ];

Dp-расчетный диаметр, принимаем по табл1 [ 1];

Ко-коэффициент ослабления, принимаем по табл1 [ 1];


;

Принимаем
Допускаемое давление на плоскую кришку:




Условие выполняется,

Так, как днище отличается от крышки только наличием отверстий, соотвественно, только коэффициентом К0 , который в днище уменьшится до К0=1. Принимаем толщину днища равной толщине крышки .
Расчетная товщина смотрового люка :




;

Принимаем
Допускаемое давление на люк




Условие выполняется
2.2 Расчет толщин патрубков
Толщина патрубка отверстия «А1» диаметр которого равен

(2,5)



Принимаем по ГОСТ 19903-74

Толщина патрубка отверстия «А2» диаметр которого равен

Так как , то соответственно

Толщина патрубка отверстия «В» диаметр которого равен





Принимаем по ГОСТ 9940-81

Толщина патрубка отверстия «К» диаметр которого равен





Принимаем по ГОСТ 9940-81

2.3 Расчет укрепления отверстий под штуцер

c:\documents and settings\xxx\мои документы\рикм\3.jpg

Рис 2.1. Расчетная схема для укрепления отверстий

Расчитываем укрепления отверстия «А1»

Расчетный диаметр круглого отверстия штуцеров

(2.6)



Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления

(2.7)



– поэтому укрепление требуется

Условие прочности укрепления выреза

(2.8)

Расчетная площадь металла поперечного сечения стенки, удаленного вырезом

(2.9)



Площадь поперечного сечения металла стенки, избыточного над расчетным

(2.10)







Площадь поперечного сечения патрубка штуцера которую можно рассматривать как укрепление

(2.11)





Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца

(2.12)



(2.13)









Условие выполняется, значит и удовлетворяют условию укрепления
Расчитываем укрепления отверстия «А2»

Расчетный диаметр круглого отверстия штуцеров





Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления





– поэтому укрепление требуется

Условие прочности укрепления выреза



Расчетная площадь металла поперечного сечения стенки, удаленного вырезом





Площадь поперечного сечения металла стенки, избыточного над расчетным









Площадь поперечного сечения патрубка штуцера которую можно рассматривать как укрепление







Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца















Условие выполняется, значит и удовлетворяют условию укрепления
Расчитываем укрепления отверстия «B»

Расчетный диаметр круглого отверстия штуцеров





Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления





– поэтому укрепление требуется

Условие прочности укрепления выреза



Расчетная площадь металла поперечного сечения стенки, удаленного вырезом





Площадь поперечного сечения металла стенки, избыточного над расчетным









Площадь поперечного сечения патрубка штуцера которую можно рассматривать как укрепление







Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца















Условие выполняется, значит и удовлетворяют условию укрепления
Расчитываем укрепления отверстия «К»

Расчетный диаметр круглого отверстия штуцеров





Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления





– поэтому укрепление не требуется
2.4 Расчет фланцевого соединения патрубока «А2»

c:\documents and settings\xxx\мои документы\рикм\4.jpg

Рис 2.2. Фланцевое соединения

Высота втулки фланца

(2.14)

Принимаем

Диаметр болтовой окружности

(2.15)



где – наружный диаметр болта,

- нормативный зазор между гайкой и втулкой,

Наружный диаметр фланцев

(2.16)

где –конструктивная добавка,

Наружный диаметр прокладки

(2.17)

где – нормативный параметр,

Средний диаметр прокладки

(2.18)

где – ширина прокладки,

Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения

(2,19)

где - шаг пассположения болтов,

(2.20)

Принимаем

Высота фланца

(2,21)



где – эквивалентная толщина втулки,

Равнодействующая внутреннего давления

(2,22)

Реакция прокладки

(2.23)

где – коэффициет, зависящий от материала и конструкции прокладки

– эффетивная ширина прокладки,

(2.24)

Линейная податливость прокладки

(2,25)

где - высота прокладки, ,

- коэффициент обжатия прокладки,

Угловая податливость фланца

(2.26)



(2.27)



(2.28)

(2.29)

Линейная податливость болтов

(2.30)

Расчетная длина болта

(2.31)



где - диаметр отверстия под болт,



(2.32)



Болтовая нагрузка в условиях монтажа

(2.33)

Болтовая загрузка в робочих условиях

(2.34)



где – усилие, возникающее от температурних деформаций





Где - коэффициенты линейного расширения материала фланцев и болтов



– температура фланцев и болтов



Приведенный изгибающий момент





Проверка прочности и герметичности соединения





Условие прочности для неметаллических прокладок из паронита



Максимальное напряжение в сечении ограниченном размером

(2.41)



где при

(2.42)



Максимальное напряжение в сечении ограниченном размером

(2.43)

Окружное напряжение в кольце фланца

(2.44)



Напряжение во втулке от внутреннего давления

тангенциальное





меридиональное

(2.46)



Условие прочности для сечения фланца, ограниченного размером

(2.47)





Условие прочности для сечения , ограниченного размером

(2.47)

(2.49)



Условие герметичности фланцевого соединения

(2.50)



2.5 Расчет узла сопряжений корпуса аппарата с днищем

сопряжения.jpg

Рис 2.3. Расчетная схема соединения цилиндрической

обечайки с плоским днищем

Допускаемое напряжение на краю элемента

(2.51)

Уравнение совместимости деформаций для места стыка обечайки и эллиптическим днищем

(2.52)

где - соответственно радиальные и угловые перемещения края цилиндрической оболочки под действием нагрузок и

- соответственно радиальные и угловые деформации края плоской круглой пластины под действием нагрузок и

(2.53)

где







Суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки

меридиональное

(2.54)



кольцевое

(2.55)

(2.56)





Максимальные напряжения

(2.57)

Условие прочности в месте сопряжение элементов

(2.58)



2.6 Расчет фундамента

Аппарат устанавливают на бетонный фундамент.

Общий вес сосуда:

(2.59)

–вес аппарата;

=159602 H – вес воды;



Максимальное напряжение сжатия бетона:

(2.60)



Принимаем бетон марки М100 , класса В3,5 с пределом прочности [?б]=9,8 МПа
Условие прочности

?б ? [?б] (2.61)

0,416МПа <9,8МПа

Условие прочности выполняется.
ВЫВОДЫ

В данной курсовой роботе произведен расчет вертикального цельносварного аппарата с плоским днищем. Принятые толщины стенок аппарата () обеспечивают надежную работу под внутренним. Определена толщина патрубков и их укрепление. Произведен расчет фланцевого соединения патрубка «А1» , расчет узла сопряжения цилиндрического корпуса с плоским днищем. Подобран фундамент и выбрана марка бетона для него.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Методические указания к курсовой работе по курсу «Основы расчета и конструирования химического оборудования» для студентов 4 курса специальности 17.05 / Сост. П.П. Ермаков, Ю.С. Дашко.- Днепропетровск: ДХТИ, 1991. – 92 с.

  2. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1981.- 382 с.

  3. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник. - М. - Л.: Машиностроение, 1971.-748с.

  4. Вихман Г.Л..Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов . - Л.: Машиностроение, 1978.- 328с.

  5. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств : Примеры и задачи . М.Ф.Михалев. Н.П. Мильниченко и др.. - Л.: Машиностроение, 1984.- 301 с.

6. Вихман Г.Л. Бабицкий И.Ф. Вольфсон С.И. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов.-М.:Недра , 1965.-905с.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации