Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Февраля 2013 в 07:28, курсовая работа
Параметры
Обозначение
Значение
1
2
3
Давление в аппарате
PT
0,8 МПа
Давление в межтрубном пространстве
PM
0.4 МПа
Диаметр аппарата
D
1200 мм
1. Исходные данные 3
2. Расчет эллиптической крышки нагруженной внутренним давлением. 5
3. Расчет укрепления одиночных отверстий для эллиптического днища 6
4. Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением D=1500мм 7
5. Расчет укрепления отверстия для гладкой цилиндрической обечайки D=1500мм 8
6. Расчет укрепления отверстий утолщением толщины стенки штуцера 8
7. Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением D=1200мм 10
8. Расчет укрепления отверстия для гладкой цилиндрической обечайки D=1200мм 11
9. Расчет конического перехода 12
10.Расчет конического днища, нагруженного внутренним избыточным давлением 13
11. Выбор стандартных штуцеров 14
12. Расчет на прочность элементов теплообменного аппарата с неподвижными трубными решетками 15
12.1 Вспомогательные величины и коэффициенты 17
12.2 Определение усилий в элементах аппарата 18
12.3 Усилия в элементах конструкции 19
12.4 Расчетные напряжения в элементах конструкции 21
12.5 Расчет трубных решеток на прочность 22
12.6 Расчет кожуха на прочность и устойчивость 24
12.7 Проверка прочности крепления трубы в трубной решетке 24
13.Расчет массы 26
14. Расчет опоры 27
Литература 29
Расчетная толщина стенки штуцера:
Отношение допускаемых напряжений:
Расчетная длина внешней части штуцера, участвующая в укреплении и учитываемая при расчете по условиям укрепления:
Расчетная ширина зоны укрепления обечайки:
Расчетный диаметр отверстия:
Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда:
При укреплении отверстия утолщением толщины стенки штуцера должно выполняться условие:
- условие выполнено
7. Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением D=1200мм
Таблица 6. – Данные для расчета
Наименование |
Обозн. |
|
Внутренний диаметр аппарата , мм |
D |
1200 |
Расчетное давление, МПа |
P |
0,4 |
Расчетная температура , оС |
140 | |
Материал |
Сталь 108Х178Н15М2Т | |
Допускаемое напряжение
при расчетной |
[σ] |
149,6 |
Расчетный коэффициент прочности сварного шва |
φр |
0,9 |
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки , мм |
С |
2 |
Расчетная толщина стенки обечайки
Исполнительная толщина стенки обечайки:
Принятая толщина стенки: S=6 мм
8. Расчет укрепления отверстия для гладкой цилиндрической обечайки D=1200мм
Таблица 7. – Данные для расчета
Наименование |
Обозн. |
|
Внутренний диаметр аппарата , мм |
D |
1200 |
Расчетная толщина стенки обечайки, мм |
Sp |
1,79 |
Исполнительная толщина стенки обечайки , мм |
S |
6 |
Расчетный диаметр обечайки |
Dp=D |
1200 |
Внутренний диаметр штуцера |
d |
36 |
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки, мм |
С |
2 |
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера , мм |
Сs |
2 |
Расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления:
Диаметр одиночного отверстия должен удовлетворять условию:
Где
- условие выполняется, укрепление отверстия не требуется
9. Расчет конического перехода
Таблица 8. – Данные для расчета
Наименование |
Обоз. |
|
Внутренний диаметр аппарата , мм |
D |
1500 |
Расчетное давление, МПа |
P |
0,8 |
Расчетная температура , оС |
155 | |
Материал |
Сталь 08Х17Н13М2Т | |
Допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа |
[σ] |
167,2 |
Расчетный коэффициент прочности сварного шва |
φ |
0,9 |
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки , мм |
С |
2 |
Половина угла раствора при вершине конической обечайки , десятичные град |
a1 |
50,00 |
Исполнительная толщина обечайки (предварительно принимаемая конструктивно) |
Sк=S1 |
10 |
Расчетная длина переходной части:
Расчетный диаметр гладкой конической обечайки
Расчетная толщина стенки конической обечайки:
Проверка толщины стенки конической обечайки:
- условие выполняется.
10. Расчет конического днища, нагруженного внутренним избыточным давлением
Таблица 9. – Данные для расчета
Наименование |
Обоз. |
|
Внутренний диаметр аппарата , мм |
D |
1200 |
Расчетное давление, МПа |
P |
0,8 |
Расчетная температура , оС |
155 | |
Материал |
Сталь 10Х17Н13М2Т | |
Допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа |
[σ] |
167,2 |
Расчетный коэффициент прочности сварного шва |
φ |
0,9 |
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки , мм |
С |
2 |
Половина угла раствора при вершине конической обечайки , десятичные град |
a1 |
45,00 |
Исполнительная толщина обечайки (предварительно принимаемая конструктивно) |
Sк=S1 |
8 |
Расчетная длина переходной части:
Расчетный диаметр гладкой конической обечайки
Расчетная толщина стенки конической обечайки:
Проверка толщины стенки конической обечайки:
- условие выполняется.
11. Выбор стандартных штуцеров
По ГОСТ8732-78 выбираем патрубок ф159х8, стандартный вылет для штуцера 110мм. Устанавливаем плоские приварные фланцы 1-150-1,0.
По ГОСТ8732-78 выбираем патрубок ф51х4, стандартный вылет для штуцера 110мм. Устанавливаем плоские приварные фланцы 1-40-1,0.
3. Штуцер :
По ГОСТ8732-78 выбираем патрубок ф108х4, стандартный вылет для штуцера 110мм. Устанавливаем плоские приварные фланцы 1-100-1,0.
12. Расчет на прочность элементов теплообменного аппарата с неподвижными трубными решетками
Таблица 10. – Данные для расчета
Наименование |
Обозн. |
|
1 |
2 |
3 |
Расчетное давление в межтрубном пространстве, МПа |
Рм |
0,4 |
Расчетное давление в трубном пространстве , МПа |
Ртр |
0,8 |
Средняя температура стенки кожуха, оС |
tк |
140 |
Средняя температура стенки труб, оС |
tт |
155 |
Средняя температура сборки, оС |
tо |
20 |
Расчетная длина обечайки кожуха, мм |
L |
6000 |
Толщина стенки кожуха, мм |
Sк |
8 |
Расчетная прибавка на коррозию к толщине стенки кожуха , мм |
Ск |
2 |
Диаметр трубы , мм |
dт |
25 |
Толщина стенки трубы , мм |
Sт |
2 |
Количество труб |
i |
341 |
Половина длины трубы , мм |
l |
3062 |
Максимальный пролет трубы между решеткой и перегородкой , мм |
l1R |
6000 |
Максимальный пролет трубы между перегородками , мм |
l2R |
6000 |
Глубина развальцовки труб , мм |
lв |
26 |
Высота сварного шва в месте приварки трубы к решетке , мм |
d |
2 |
Диаметр отверстий в решетке , мм |
do |
25,5 |
Шаг расположения отверстий в решетке , мм |
tp |
50 |
Диаметр окружности, вписанной
в максимальную |
DЕ |
168 |
Расстояние от оси
кожуха до оси наиболее удаленной |
a1 |
590 |
Внутренний диаметр тарелки фланца кожуха , мм |
D |
1200 |
Внутренний радиус тарелки фланца кожуха , мм |
а |
600 |
Наружный диаметр тарелки фланца кожуха , мм |
Dн |
1350 |
Толщина тарелки фланца кожуха , мм |
h1 |
60 |
Расчетная прибавка на коррозию
к толщине трубной |
С |
2 |
Продолжение таблицы 10.
1 |
2 |
3 |
Расчетная температура стенки кожуха , оС |
Тк |
140 |
Расчетная температура
стенки труб и трубной |
Тт |
155 |
Материал кожуха |
Сталь 08Х17Н10М2Т | |
Допускаемое напряжение
при расчетной температуре |
149,6 | |
Модуль продольной упругости материала кожуха, МПа |
Ек |
1,99E+05 |
Коэффициент линейного расширения материала кожуха, 1/оС |
aк |
1,68E-05 |
Материал труб |
Сталь 08Х17Н10М2Т | |
Допускаемое напряжение при расчетной температуре материала труб, МПа |
147,2 | |
Допускаемая амплитуда напряжений при N |
460 | |
Модуль продольной упругости материала труб , МПа |
Ет |
1,99E+05 |
Коэффициент линейного
расширения материала труб , |
aт |
1,68E-05 |
Материал трубной решетки |
Сталь 08Х17Н10М2Т | |
Материал фланца камеры |
Сталь 08Х17Н10М2Т | |
Допускаемое напряжение при расчетной температуре материала трубной решетки, МПа |
147,2 | |
Модуль продольной упругости материала трубной решетки , МПа |
Ер |
2,0E+05 |
Модуль продольной упругости материала фланца камеры , МПа |
Е2 |
2,0E+05 |
Расчетная прибавка на коррозию
материала трубной |
С |
2 |
Толщина стенок кожуха и камеры в месте соединения с решеткой или с фланцем , мм |
S1 |
8 |
S2 |
8 | |
Количество циклов нагружения за расчетный срок службы |
N |
2000 |
Допускаемая амплитуда напряжений при N |
460 | |
Условное давление фланца кожуха |
Pу |
1 |
Тип прокладки |
Плоская |
Расчетное, максимально возможное давление на решетку:
Радиус центра тяжести тарелки фланца кожуха:
Ширина тарелки фланца кожуха:
Толщина трубной решетки из условия прочности беструбной зоны:
Принятая толщина 60мм.
12.1. Вспомогательные величины и коэффициенты
Относительная характеристика беструбного края:
Коэффициенты влияния давления на трубную решетку:
- по межтрубному пространству:
- по трубному пространству:
Коэффициент ослабления трубной решетки:
Коэффициент жесткости перфорированной плиты:
Модуль упругости основания (системы труб):
Приведенное отношение жесткости труб к жесткости кожуха:
Коэффициенты изменения жесткости системы трубы – кожух:
- для аппаратов с неподвижными трубными решетками
Приведенное давление:
где
12.2. Определение усилий в элементах аппарата
Характеристики жесткости элементов конструкции:
Коэффициент системы решетка – трубы:
Коэффициенты системы кожух - решетка и обечайка - фланец камеры:
Жесткость фланцевого соединения:
где
где
Коэффициенты влияния давления на изгиб фланцев:
Приведенное отношение жесткости труб к жесткости фланцевого соединения:
Коэффициенты, учитывающие влияние беструбного края решетки и поддерживающие влияние труб:
Ф1= |
5,932 |
Ф2= |
3,956 |
Ф3= |
6,024 |
Коэффициенты Т1, Т2, Т3 :
12.3 Усилия в элементах конструкции
Усредненное давление:
Приведенная длина труб:
Момент инерции поперечного сечения трубы:
Изгибающий момент M , Н мм/мм, и перерезывающая сила Q , Н/мм распределенные по краю трубной решетки:
Изгибающий момент Ma, Н мм/мм , и перерезывающая сила Qa, Н/мм распределенные по периметру перфорированной зоны трубной решетки:
Осевая сила NT (Н) и изгибающий момент МT ( Н мм) действующие на трубу :
Усилия в кожухе:
Усилие, распределенное по периметру кожуха:
Изгибающий момент, распределенный по периметру кожуха: