Расчет насадочного абсорбера

в) не портит привалочные поверхности;

г) материал достаточно доступен и дешев.

Форму прокладки выбираем - плоскую, это кольца, вырезанные из листа прокладочного материала и имеющие прямоугольное сечение.

 

Рисунок    Сечение  «мягкой» прокладки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.3 Выбор формы привалочной поверхности

 

 

Рисунок  Форма привалочных поверхностей

а) плоская; б) плоская  с рисками; в) выступ-впадина; г) шип-паз; д) с овальным металлическим кольцом; е) с линзой

Выбираем привалочную  поверхность – шип-паз.

Преимущества выбора:

- предусмотрена работа  до Dy=800 мм и р_у=10 МПа,

- возможность самоцентрирования;

- меньшая вероятность  пробоя прокладки

Привалочные поверхности  под прокладку достаточно обработать по четвертому классу чистоты.

   

4.3.4  Расчет одного фланцевого соединения.

 

 

Рисунок        Размеры фланца

 

Комплексный расчет фланцевого соединения состоит из определения  геометрических размеров его основных элементов (фланцев, болтов, прокладки)

1. Расчетная температуру  элементов фланцевого соединения  установим в соответствии с табличными данными ([6]см. табл. 1.37).

 

 

2. Допускаемое напряжение  для материала болтов ([6]см. табл. 1.38).

Материал болтов примем – сталь 35Х

 

 

3. Толщина s₀ втулки фланца

 

Для плоских приварных

s₀ ≥s

s₀ = 4 мм

 

4. Высота h_в втулки фланца

 

Примем h_в = 20 мм

5. Диаметр D_б болтовой окружности фланцев

 

где и – наружный зазор между гайкой и втулкой, и = 4÷6 мм.

Примем и = 4 мм.

s₀ - толщина втулки фланца

s₀ = 4 мм

d_б – наружный диаметр болта, выбираем по таблице ([6]см. табл. 1.40) в зависимости от давления и диаметра аппарата.

d_б = 20 мм

Тогда

6. Наружный диаметр  фланцев

где а – конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца, принимаем по таблице ([6]см. табл. 1.41).

а = 40 мм

7. Диаметр отверстия  под болт, принимаем по таблице ([6]см. табл. 1.41).

d = 23 мм

 

8. Наружный диаметр прокладки

 

где е – нормативный  параметр, зависящий от типа прокладки, принимаем по таблице ([6]см. табл. 1.41).

е = 30 мм

 

9. Средний диаметр прокладки

 

где b – ширина прокладки принимаем по таблице ([6]см. табл. 1.42).

b = 12 мм

10. Количество болтов, необходимого для герметичности  соединения

где t_ш – рекомендуемый шаг расположения болтов, выбираем в зависимости от давления ([6]см. табл. 1.43). Число болтов во фланцах должно быть кратно четырем.

t_ш =(4,2÷5) d_б =(4,2÷5)∙20=84÷100мм

 

11. Высота (толщина)фланца  ориентировочно

где λ_ф – принимаем согласно ([6]см. рис. 1.40).

λ_ф = 0,38

s_эк – эквивалентная толщина втулки

где β₁ – принимается по таблице ([6]см. рис. 1.39).

β₁ = 2,5

12. Болтовая нагрузка, необходимая для обеспечения  герметичности соединения определяется  исходя из схемы нагружения ([6]см. рис. 1.41).

 

Рисунок    Схема  действия нагрузок на фланец в рабочих  условиях

 

Болтовая нагрузка в  условиях монтажа

 

где F_Д – равнодействующая внутреннего давления,

R_П – реакция прокладки,

b₀ – эффективная ширина прокладки,

при b≤15 мм   b₀ = b = 12 мм

к_пр – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки([6]см. табл. 1.44), к_пр = 2,5

f_б – расчетная площадь поперечного сечения болта([6]см. стр. 98),

при d_б = 20 мм  f_б =2,35∙10^-4

[σ]_б20 – допускаемое напряжение для материала болта при 20⁰С([6]см. табл. 1.38),

[σ]_б20 = 130МПа

P_пр – минимальное давление обжатия прокладки([6]см. табл. 1.44),

P_пр = 20 МПа

к_ж – коэффициент жесткости фланцевого соединения

 

где у_п – линейная податливость прокладки,

где h_П – высота прокладки, h_П = 0,002 м,

к_П – коэффициент обжатия прокладки, для паронита к_П = 1,

Е_П – модуль упругости материала прокладки ([6]см. табл. 1.44),

Е_П = 2000 МПа

у_ф – угловая податливость фланца,

где υ, λ_ф – безразмерные параметры

ψ₁, ψ₂ – коэффициенты, определяемые по формулам

 

Е – модуль упругости материала фланца ([6]см. в приложении VII),

Е = 1,99∙10⁵

 

 

у_б – линейная податливость болтов

 

где Е_б – модуль упругости материала болтов ([6]см. в приложении VII),

Е_б = 2∙10⁵

l_б – расчетная длина болта,

где l_б.о – расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки (определяется конструктивно)

l_б.о =0,07 м

d – диаметр отверстия под болт

d =0,023м

Тогда

 

 

 

Болтовая нагрузка в  рабочих условиях

 

где F_t – усилие, возникающее от температурных деформаций

 

где α_ф, α_б – соответственно коэффициенты линейного расширения материала фланцев и болтов ([6]см. в приложении XI),

α_ф =16.6∙10^-6

α_б =13.1∙10^-6

t_ф, t_б – соответственно температура фланца и болтов([6]см. табл. 1.37),

t_ф  = 14,4

t_б  = 14,25

 

13. Условия прочности  болтов

условие выполняется

условие выполняется

14. Условие прочности прокладки

_{где [рпр] – допускаемое давление на прокладку}

([6]см. табл. 1.44),

_{[рпр]=130 МПа}

_{Fбmax = max{Fб1;Fб2}=0,228}

условие выполняется

 

14. Условие прочности  втулки для сечения, ограниченного размером s₀

где σ_о – максимальное напряжение в сечении, ограниченное размером s₀, определяемое по формуле

 

 

f_ф = 5

[σ]_o = 0.003E=0.003∙1.99∙10⁵=597

условие выполняется

15. Условие герметичности  фланцевого соединения определяется  углом поворота фланца

 

[Ө] = 0,013

условие выполняется

 

4.4 Расчет узла сопряжения  оболочек

 

Рисунок    Расчетная  схема соединения цилиндрической обечайки с элипсическим днищем

 

Допускаемое напряжение на краю элемента

 

Уравнение допустимости деформаций для стыка обечайки с эллиптическим днищем

 

где   - соответственно радиальные и угловые перемещения края цилиндрической оболочки под действием нагрузок p, Q₀, M₀;     

 - соответственно радиальные и угловые перемещения края эллиптической оболочки под действием нагрузок p, Q₀, M₀; 

Подставляя значения из таблицы ([6]см. табл. 1.82) получим

 

где

 

Подставляя, получим

 

Откуда

М₀ = 0

Q₀ = 0,001006

 

Суммарное напряжение на краю эллиптического днища

- меридиальное

- кольцевое

 

Суммарное напряжение на краю цилиндрической обечайки

- меридиальное

- кольцевое

 

Максимальное напряжение на краю:

- эллиптического днища

- цилиндрической обечайки

т.е. условие прочности  в месте сопряжения элементов  выполняется. Кроме того, напряжения на краю соединяемых эллиптической и цилиндрической оболочек оказываются меньше напряжений, возникающих от действия р в сечениях оболочек, удаленных от места стыка .

В этом заключается основное достоинство стандартных эллиптических днищ, широко используемых в настоящее время в аппаратостроении.

 

 

5 Требования к испытаниям аппарата и правила Госгортехнадзора.

 

Конструкции и качество машин и аппаратов должны удовлетворять  определенным требованиям, поэтому  их проектируют, изготовляют и эксплуатируют  в соответствии с единой нормативно-технической  документацией, к которой относятся:

• «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (в дальнейшем будем называть сокращенно «Правила Госгортехнадзора»);
• ГОСТы — нормативные требования, единые для всех заводов страны и имеющие силу закона;
• ОСТы — отраслевые стандарты, действие которых распространяется на данную отрасль;
• отраслевые и заводские нормали — нормативные требования, распространяемые на данную отрасль или завод; РТМ -— руководящие технические материалы; ТУ — технические условия.

Правила Госгортехнадзора определяют требования к устройству, изготовлению, монтажу, ремонту и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Правила Госгортехнадзора распространяются на:

• сосуды и аппараты, работающие под давлением свыше 0,07 МПа (без учета гидростатического давления);
• цистерны и бочки для перевозки сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50° С превышает 0,07 МПа;
• баллоны, предназначенные для перевозки и хранения сжатых сжиженных газов под давлением свыше 0,07 МПа. Такие аппараты изготовляют на машиностроительных заводах, которые по организационному и техническому состоянию обеспечивают их качественное изготовление в полном соответствии с требованиями. Правил Госгортехнадзора, ГОСТов, нормалей и ТУ.

Каждый аппарат поставляется заводом-изготовителем заказчику с паспортом установленной формы и инструкцией по монтажу и безопасной эксплуатации. К корпусу аппарата прикрепляют фирменную табличку с указанием следующих паспортных данных: