Головченко, С.Г.Конструкционные материалы в нефтехимии и нефтепереработке - файл n1.doc

Головченко, С.Г.Конструкционные материалы в нефтехимии и нефтепереработке
скачать (301.1 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1169kb.22.12.2008 20:33скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

С.Г. Головченко
Конструкционные материалы

в нефтехимии и нефтепереработке
Конспект лекций

Омск

Издательство ОмГТУ

2008

УДК 665.6 (075)

ББК 35.514 я73

Г 61


Рецензенты:
Боярников А.В. гл.инж. ЗАО ИПФ «ТУРБУЛЕНТ»,

канд. техн. наук
Оськин Д.А. ген. директор ООО «ДиМакСтрой»

канд. техн. наук
Головченко, С.Г.

Г61 Конструкционные материалы в нефтехимии и нефтепереработке: учеб.

пособие / С.Г. Головченко. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – 94с.


В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с применением конструкционных материалов в нефтехимии и нефтепереработке, приведены общие сведения о конструировании машин и аппаратов отрасли. Рассмотрено влияние конструкционного материала и технологии изготовления на конструкцию машин и аппаратов.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 240100 «Химическая технология и биотехнология».
Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

УДК 665.6 (075)

ББК 35.514 я73
© Омский государственный

технический университет, 2008

ВВЕДЕНИЕ



Проектирование химического и нефтехимического оборудования начинается с установления технических требований, которым оно должно удовлетворять. Каждый аппарат должен быть прочным, безопасным и удобным в эксплуатации, экономичным и при этом обеспечивать высокую производительность для заданных условий.

Условия работы химико-технологической аппаратуры достаточно специфичны. Эти условия характеризуются значительным диапазоном давлений от глубокого вакуума до избыточных давлений порядка 250 МПа, температурным интервалом от -269 до 1000є С и выше, а также агрессивным воздействием обрабатываемых сред.

В данном учебном пособии рассмотрены некоторые вопросы выбора конструкционных материалов в нефтехимии и нефтепереработке. Приведены сведения о конструировании машин и аппаратов отрасли. Дано описание некоторых методов получения заготовок. Рассмотрено влияние конструкционного материала и технологии изготовления на конструкцию машин и аппаратов.

Химическая, нефтехимическая и нефтеперерабатывающая промышленности оснащены самыми разнообразными машинами и аппаратами, стандартным, нестандартным и оборудованием специального назначения. В них обрабатывается сырье и целевые продукты различного агрегатного состояния, агрессивные и коррозионно-активные вещества, используются разнообразные виды энергии.

Развитие и техническое совершенствование химических и нефтехимических производств определяется значительным прогрессом в оформлении технологических процессов, появлением новых видов и конструкций оборудования, повышенными требованиями к его расчету и проектированию.

В результате изучения дисциплины студенты должны приобрести определенный объем знаний об особенностях применения конструкционных материалов в отрасли и требованиях, предъявляемых к химической аппаратуре.

Данное пособие может быть полезно при подготовке по направлению «Химическая технология и биотехнология» и специальности «Машины и аппараты химических производств».

Автор выражает искреннюю благодарность профессору В.С. Калекину за помощь при подготовке рукописи к изданию.

1. ОБЩИЕ СВЕДИНИЯ О КОНСТРУИРОВАНИИ МАШИН

И АППАРАТОВ ОТРАСЛИ




1.1. Общие сведения о конструктивных элементах машин и аппаратов отрасли



Оборудование, применяющееся в промышленности, в частности, нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, металлургической, пищевой и других можно условно разделить на машины и аппараты.

К машинам обычно относят оборудование, в котором значительный удельный вес занимают механические узлы, совершающие возвратно-поступательное, вращательное или другой вид движений.

Классификацию аппаратов производят по следующим признакам. По назначению: емкости; реакционные аппараты. По способу изготовления: сварные; литые; паяные; клепаные; кованые. По форме: цилиндрические; сферические; конические; комбинированные. По схеме нагрузки: работающие при атмосферном давлении; нагруженные внутренним давлением; нагруженные наружным давлением. По условиям коррозионного воздействия: работающие в условиях умеренного разъедания; работающие в условиях интенсивного разъедания. По положению в пространстве: вертикальные; горизонтальные; наклонные. По способу сборки: разъемные; неразъемные. По толщине стенки: тонкостенные (); толстостенные (); с цельной стенкой; с многослойной стенкой.

Классификация машин производится по следующим признакам. По назначению: насосы; компрессоры; вентиляторы; турбины; детандеры; пневматические двигатели; гидропривод. По принципу действия: объемного действия; динамического действия. По виду движения рабочих органов: поступательного движения (свободно-поршневые дизель-компрессоры, элементы гидро- и пневмоавтоматики); преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательное (кривошипно-шатунные, кривошипно-кулисные, аксиально-поршневые); вращательного движения (роторные машины).

Аппараты состоят в основном из неподвижных элементов: корпуса, представляющего собой обечайку или литую бочку, крышек, днищ, опор, фланцев и др. Эти элементы в большинстве своем нормализованы и стандартизированы.

Главной составной частью корпуса аппарата является обечайка. Это наиболее ответственная деталь любого аппарата, обеспечивающая его прочность и герметичность. В зависимости от технологических требований, форма корпуса аппарата, а, следовательно, и обечайки может быть цилиндрической, конической, коробчатой и сферической. В химическом машиностроении наибольшее распространение получили цилиндрические обечайки (простота изготовления, рациональный расход материала, хорошая сопротивляемость давлению среды) вертикального и горизонтального исполнения. Причем предпочтение следует отдавать (особенно для тонкостенных аппаратов) вертикальному исполнению. В этом случае исключаются дополнительные изгибающие напряжения в обечайке от действия силы тяжести.

Цилиндрические обечайки изготавливают несколькими способами: из листового проката вальцеванием с последующей сваркой продольных швов встык и калибровкой; из листового проката штамповкой двух полуцарг с последующей сваркой продольных швов; из готовых труб; литьем.

Для аппаратов высокого избыточного давления (10 МПа и более) цилиндрические обечайки изготавливают преимущественно из поковок заодно с днищем (цельных и сварных).

Эллиптические днища получили наибольшее распространение при избыточных давлениях до 10 МПа и под вакуумом благодаря рациональной форме и надежности в работе. В зависимости от размеров днища изготавливают из цельных – диаметром до 1600 мм (рис.1.1а) или сварных листовых штампованных заготовок (рис.1.1б) с внутренним или наружным базовым диаметром.



а) б)
Рис. 1.1. Конструкция эллиптического днища: а) цельноштампованного; б) сварного из отдельных штампованных частей (1 - центральный сегмент; 2 - штампованный лепесток)
Полусферические днища выполняются как с отбортовкой, так и без нее. Рекомендуется применять их в стальных сварных цилиндрических аппаратах больших диаметров (D > 4000 мм), работающих под избыточным давлением свыше 0,07 МПа. Полусферические днища выполняют сваркой между собой шарового сегмента и штампованных шаровых лепестков (рис. 1.2).



Рис. 1.2. Конструкция полусферического днища с отбортовкой:

шаровый сегмент; 2 - штампованный лепесток
Сферические отбортованные (коробовые) днища в ГОСТ именуются как торосферические (рис. 1.3а). Внутренняя поверхность представляет собой сферу, края которой отбортованы. Сферические неотбортованные (тарельчатые) днища (рис.1.3б) представляют собой шаровой сегмент без отбортовки, который приваривается непосредственно к обечайке или фланцу.




а) б)


Рис. 1.3. Конструкция сферических днищ: а) – отбортованного;

б) – неотбортованного

Конические днища представляют собой усеченные конические обечайки, привариваемые расширенной частью к цилиндрической части корпуса (рис.1.4). Днища применяют чаще всего в конструкциях вертикальных аппаратов, из нижней части которых по условиям технологического процесса необходимо периодически или непрерывно выводить сыпучие, кусковые или вязко-текучие среды, а также в тех случаях, когда необходимо перейти от цилиндрической части одного диаметра к цилиндрической части другого диаметра. Наиболее распространены конические днища с углом при вершине 2 = 60 и 90, применяют также днища с углом 2 = 120 и 140. Конические днища делают, в основном, отбортованными, что снижает местные напряжения в месте приварки к обечайке.

Стандартные конические днища изготавливают в соответствии с ГОСТ вальцовкой с последующей сваркой специальной развертки, вырезаемой из цельного или составного листа, с углом при вершине 2? = 60o, 90o, 120o, толщиной стенки
4-30 мм для аппаратов диаметром 280-3000 мм.

Рис. 1.4. Конструкция отбортованного конического днища
Плоские крышки и днища применяются при небольших давлениях из-за худшего распределения нагрузок по их поверхности. Это приводит к повышенному расходу металла при том же объеме аппарата. По технологическим соображениям изготавливать аппараты с плоскими крышками также не рекомендуется из-за коробления при сварке. Плоские днища представляют собой круглые пластины (отбортованные или не отбортованные), приваренные по контуру к обечайке или присоединенные с помощью болтов или шпилек. Поэтому эти днища (крышки) применяют в аппаратах больших размеров, работающих под наливом или при малых избыточных давлениях. По экономическим и технологическим соображениям плоские крышки (днища) применяют в конструкциях толстостенных аппаратов высокого давления. Плоские днища (крышки) больших диаметров, как правило, укрепляют ребрами жесткости, которые приваривают по радиусам от центрально-расположенного кольца (или отверстия).

Характерной особенностью машин является наличие неподвижных и движущихся элементов, включающих в себя рабочие органы, валы, подшипники, корпуса (станины), привод и т.п.


Рис. 1.5. Конструкции плоских днищ

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


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