Рассчитать и сконструировать выпарной аппарат со встроенным теплообменником жесткого типа

Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Февраля 2013 в 07:28, курсовая работа

Описание работы

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

Содержание

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

Работа содержит 1 файл

1.1.doc

— 620.00 Кб (Скачать)

 

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  
температуре, МПа

[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

  1. Штуцер и :

По ГОСТ8732-78 выбираем патрубок ф159х8, стандартный вылет для штуцера 110мм. Устанавливаем плоские приварные фланцы 1-150-1,0.

  1. Штуцер и :

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

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  
беструбную площадь, мм

DЕ

168

Расстояние от оси  кожуха до оси наиболее удаленной  
трубы , мм

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  
решетки , мм

С

2


Продолжение таблицы 10.

1

2

3

Расчетная температура  стенки кожуха , оС

Тк

140

Расчетная температура  стенки  труб и трубной  
решетки , оС

Тт

155

Материал кожуха

Сталь 08Х17Н10М2Т

Допускаемое напряжение при расчетной температуре  
материала кожуха, МПа

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 , 
1/оС

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  
решетки , мм

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:

Информация о работе Рассчитать и сконструировать выпарной аппарат со встроенным теплообменником жесткого типа