Рассчитать и сконструировать выпарной аппарат со встроенным теплообменником жесткого типа

Осевая сила , действующая на кожух:

Поскольку F>0 , то проводиnm проверку кожуха на местную устойчивость от действия сжимающей силы не нужно

 

12.4. Расчетные напряжения в элементах конструкции

Расчетные напряжения в  трубных решетках:

Напряжения в трубной  решетке в месте соединения с  кожухом :

- изгибные : ;

- касательные :

Напряжения в перфорированной  части трубной решетки :

- изгибные :

- касательные :

где M_max - максимальный расчетный изгибающий момент в перфорированной части трубной решетки:

При M_max – определяется по формуле:

где А=0,36 и - см ранее

При и M_max – определяется по формуле:

,

где - определяется в зависимости от:

 и  - см ранее

 

Расчетные напряжения в кожухе в месте присоединения к решетке:

- в меридиональном  направлении:

- мембранные:

- изгибные:

- в окружном направлении:

- мембранные:

 

Расчетные напряжения в  трубах:

- в осевом направлении:

- в окружном направлении:

 

12.5. Расчет трубных решеток на прочность

Условие статической  прочности трубной решетки:

- условие выполняется

 

Проверка трубной решетки  на малоцикловую прочность:

Размах напряжений в  месте соединения с кожухом:

Эффективный коэффициент  концентрации напряжений: Ks=1,7

Амплитуда напряжений:

Условие прочности в месте соединения с кожухом:

- условие выполняется

 

Размах напряжений в  перфорированной части:

Эффективный коэффициент  концентрации напряжений Ks=1

Амплитуда напряжений в  перфорированной части:

Условие прочности в перфорированной части:

 - условие выполняется

 

 

 

12.6.  Расчет кожуха на прочность и устойчивость

Условие статической  прочности кожуха в месте присоединения  к решетке:

- условие выполняется

Проверка кожуха в  месте присоединения к решетке  на малоцикловую прочность:

Размах напряжений кожуха:

Эффективный коэффициент  концентрации напряжений Кσ=1,7

Амплитуда напряжений:

Условие малоцикловой прочности:

 - условие выполняется

 

7.  Проверка прочности крепления трубы в трубной решетке

 

Тип вальцовочного соединения трубы с двумя или более пазами

Допускаемая нагрузка на вальцовочное соединение трубы с  решеткой:

При креплении труб к  решетке способом развальцовки с  обваркой должно выполнятся условие:

где

- условие выполняется

Проверка труб на устойчивость (при Nт<0)

-3124<0

Условие устойчивости

где  φ_т - коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе:

где Кт=1,3 – для рабочих  условий

- условие выполняется

 

13. Расчет массы

 

- Днище ф1500х8: М=510,4 кг

V= 167,1дм³= 0,1671м³; тогда масса воды в днище:

М=V·r=0,167·1000=167кг

 

- Обечайка ф1500х8; L=1500: М=446,3кг

Масса воды в обечайке: М=2651кг

 

- Труба ф25х2; L=6124мм (341штука): М=6,95 кг

 

- Фланец аппаратный 4-1500-1,0 (2шт): М=167,8 кг

 

- Решетка трубная ф1350х60 (2шт): М=592,2 кг

 

- Обечайка ф1200х6; L=6000мм: М=1071 кг

Масса воды в обечайке: М=6786кг

 

- Конический переход:  М=64,5 кг

 

- Коническое днище:  М=117,4 кг

 

- Штуцер d₁ и d₃ (2шт):

- Патрубок ф159х8; L=110мм: М=3,3кг

- Фланец 1-150-1,0: М=6,62кг

 

- Штуцер d₄ и d₅ (2шт)

- Патрубок ф51х4; L=90мм: М=0,42 кг

- Фланец 1-40-1,0: М=1,17 кг

 

- Штуцер d₂

- Патрубок ф08х4; L=110мм: М=1,13 кг

- Фланец 1-100-1,0: М=3,96 кг

 

Масса аппарата (при монтаже): М=510,4+446,3+6,95·341+167,8·2+

+592,2·2+1071+64,5+117,4+3,3·2+6,62·4+0,42·2+1,17·4+1,13+3,96·2=

=6655кг

Масса аппарата (заполненного) М=6655+167+2651+6786=16259кг

 

14. Расчет опоры

Выбираем опоры лапы (4шт) с допускаемой нагрузкой 63кН (тип2).

Нагрузка на 1 лапу:

где

 при 

 при 

- толщина стенки аппарата  в конце службы аппарата

- прибавка для компенсации  коррозии

- дополнительная прибавка

- коэффициенты, зависящие от  числа опор (Z=4 шт.)

- осевая сила относительно  опорной поверхности

- момент 

- расстояние от верхней части  аппарата до опорной поверхности

Проверка прочности  стенки под опорой лапой с накладным листом

Размеры накладного листа 620х300х10

 при  и

Максимальное напряжение изгиба от реакции опоры:

где

Проверка условия прочности:

- условие выполняется

 

 

 

 

Литература

1. ГОСТ Р 52857.1-2007 Сосуды  и аппараты. Нормы и методы  расчета на прочность. Общие  требования 
2. ГОСТ Р 52857.2-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек 
3. ГОСТ Р 52857.3-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер 
4. ГОСТ Р 52857.4-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений

5. ГОСТ Р 52857.7-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты