Рассчитать и сконструировать выпарной аппарат со встроенным теплообменником жесткого типа

Федеральное Агентство  по образованию

Ангарская Государственная  Техническая Академия

Кафедра «Машины и  аппараты химических производств»

 

 

 

 

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

По «Расчёту и конструированию  элементов химического оборудования »

 

Тема : «Рассчитать и  сконструировать выпарной аппарат со встроенным теплообменником жесткого типа»

В №1.1.

 

 

Выполнил: студент группы: МАХП-08-1

Савинов  Д.В

Проверил: к.т.н.,доцент

Асламов А.А.

 

 

 

 

 

Ангарск 2012г.

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

 

1. Исходные данные:

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
Диаметр сепарационной  камеры	D1	1500мм
Высота камеры нагревания	L	6000 мм
Высота камеры сепарации	L1	1500 мм
Температура в аппарате	tT	155°С
Температура в межтрубном пространстве	tM	140°С
Угол конуса днища	2	900
Диаметр штуцеров	d1 , d 3	140 мм
Диаметр штуцеров	d4 , d5	36 мм
Диаметр штуцера	d2	100 мм
Количество труб в  теплообменнике	n	341 штук
Конструкционный материал		08Х17Н15М2Т

 

1. Рабочая температура

t _раб = t _T = 155 ⁰C

2. Допускаемые напряжение

 MПа, при t = 20 ⁰C (таб. 1,3  / 1 )

, при t = 155 ⁰С (определяется методом интерполяции );

при t = 150 ⁰C , ,

при t = 200 ⁰C, ( таб.1,3  / 1 )

МПа.- предел текучести при 20 ⁰С

МПа, для гидроиспытания ;

где, -  коэффициент на вид испытание.

3. Модуль упругости: 

Е = 2,00 ^. 10^-5 ( таб. 1,5 / 1  ) ;

E₁₅₅ =1,99^. 10^-5

4. Коэффициент линейного  расширение

= 1,68 ^. 10^-5 ( таб. 1,6  / 1 )

5. Давление в межтрубном  пространстве:

5.1 Давление гидроиспытания P_г.и.;

P_г. = = 1000 ^. 9,81 ^. 6,0 =58860Па = 0,06 МПа.

где, - плотность воды;

- ускорение свободного падения;

= L - высота камеры нагрева.

Р_г > 0,05 ^. Р_раб 0,06 > 0,05 ^. 0,4 0,06  > 0,02

5.2 Расчётное давление P_рас.;

P_рас = Р_раб + Р_г.= 0,4 + 0,06 = 0,46 МПа.

Р_раб = Р_М =0,4 МПа - давление в межтрубном пространстве.

5.3 Условное давление  Р_у ;

Р_у = Р_раб  ^. = 0,4 ^. = 0,4 ^. 1,12 = 0,45МПа

 

2. Расчет эллиптической крышки нагруженной

 внутренним давлением

Таблица 1- Данные для расчета

Наименование	Обоз.
Внутренний диаметр  днища, мм	D	1500
Радиус кривизны в  вершине днища , мм	R=D	1500
Расчетное давление, МПа	P	0,8
Расчетная температура , оС	t	155
Материал	Сталь 08Х17Н15М2Т
Допускаемое напряжение при расчетной   температуре, МПа	σ	147,2
Расчетный коэффициент  прочности сварного шва	φр	0,9
Сумма прибавок к расчетной  толщине стенки , мм	С	2

 

Расчетная толщина стенки днища:

Исполнительная толщина  стенки:

Принятая толщина стенки: S=8мм

 

Допускаемое внутреннее давление

 

3. Расчет укрепления одиночных отверстий для

эллиптического днища

Таблица 2. – Данные для  расчета

Наименование	Обозн.
Внутренний диаметр  днища , мм	D	1500
Исполнительная толщина стенки днища , мм	S	8
Смещение отверстия  от оси днища , мм	x	0
Внутренний диаметр  штуцера , мм	d	100
Сумма прибавок к расчетной  толщине стенки днища , мм	C	2
Сумма прибавок к расчетной  толщине стенки штуцера , мм	Cs	2

 

Расчетный диаметр днища:

Расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления:

Диаметр одиночного отверстия должен удовлетворять условию:

Где

- условие выполняется, укрепление  отверстия не нужно

 

4. Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением D=1500мм

Таблица 3. – Данные для  расчета

Наименование	Обозн.
Внутренний диаметр  аппарата , мм	D	1500
Расчетное давление, МПа	P	0,8
Расчетная температура , оС		155
Материал	Сталь 08Х17Н10М2Т
Допускаемое напряжение при расчетной   температуре, МПа	[σ]	147,2
Расчетный коэффициент прочности сварного шва	φ	0,9
Сумма прибавок к расчетной  толщине стенки , мм	С	2

 

Расчетная толщина стенки обечайки

Исполнительная толщина  стенки обечайки:

Принятая толщина стенки: S=8 мм

 

5. Расчет укрепления отверстия для гладкой цилиндрической обечайки D=1500мм

Таблица 4. – Данные для  расчета

Наименование	Обозн.
Внутренний диаметр  аппарата , мм	D	1500
Расчетная толщина стенки обечайки, мм	Sp	4,54
Исполнительная толщина  стенки   обечайки , мм	S	8
Расчетный диаметр обечайки	Dp=D	1500
Внутренний диаметр  штуцера	d	140
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 не выполняется, укрепление отверстия требуется

 

6. Расчет укрепления отверстия утолщением

толщины стенки штуцера

 

Таблица 5. – Данные для  расчета

Наименование	Обозн.
Внутренний диаметр аппарата , мм	D	1500
Расчетное давление, МПа	P	0,8
Расчетная температура , оС		155
Материал обечайки	Сталь 08Х17Н15М2Т
Допускаемое напряжение материала обечайки   при расчетной температуре	[σ]	147,2
Материал штуцера	Сталь 08Х17Н15М2Т
Допускаемое напряжение материала штуцера,МПа	[σ]1	147,2
Расчетная толщина стенки обечайки, мм	Sp	4,54
Исполнительная толщина стенки   обечайки, мм	S	8
Внутренний диаметр  патрубка, мм	d	140
Исполнительная толщина  стенки патрубка    штуцера, мм	S1	8
Коэффициент прочности  сварного шва патрубка	φ1	0,9
Длина внешней части  штуцера, мм	l1	110
Прибавка для компенсации  коррозии патрубка,  мм	CS	2