Корпус кожухотрубчатого водо-водяного теплообменника с жестким закреплением трубных досок

2 Розрахунок товщини ст нки апарату.docx

Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
КОРПУС КОЖУХОТРУБЧАСТОГО ВОДО-ВОДЯНОГО ТЕПЛООБМННИКА З ЖОРСТКИМ ЗАКРПЛЕННЯМ ТРУБНИХ ДОЩОК
Пояснювальна записка
з дисципліни “ Основи конструювання”
до курсового проекту за спеціальністю
-11.ОК.035.00.000 ПЗ
Керівник курсової роботи
(прізвище та ініціали)
Розробив студент гр. 2ТЕ-06
(підпис прізвище та ініціали)
В даному курсовому проекті проектується корпус кожухотрубчастого водо-водяного теплообмінника з жорстким закріпленням трубних дощок. Корпус оснащений косинками для підйому теплообмінника при транспортуванні двома нижніми і верхніми штуцерами для підводу та відводу речовини що гріє та речовини що нагріває.
Проводиться розрахунок товщини стінок теплообмінника товщини стінки обичайки еліптичних днищ трубної дошки. Підбираються фланці штуцері опори контрольні пристрої. Перевіряються на міцність фланцеві болти та болти кришок проводиться розрахунок опор апарату. Виконуються креслення: загальне складальне та робочі креслення деталей.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК КОЖУХОТРУБЧАСТОГО ТЕПЛООБМНННИКА .
Розрахунок товщини стінки обичайки .
Розрахунок товщини стінки еліптичних днищ
Розрахунок фланцевих болтів кришки на міцність ..
Розрахунок трубної дошки
Укріплення отворів .
ПРИСТРО ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ..
Розрахунок внутрішніх діаметрів штуцерів ..
Перевірка фланцевих болтів на міцність ..
Перевірка зварювального шва штуцера ..
ОПОРИ ТА СТРОПОВ ЕЛЕМЕНТИ ..
Вибір опори апарату ..
Розрахунок опори апарату .
3 Вибір стропових елементів
4 Розрахунок стропових елементів ..
ПДБР КОНТРОЛЬНО - ВИМРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДВ .
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ ..
Теплообмінні апарати знайшли широке застосування як самостійні агрегати або як важливі елементи складних технологічних установок в енергетичній хімічній нафтовій харчовій та інших видах промисловості.
Процеси теплообміну здійснюють для різних цілей і між різними теплоносіями.
По способу передачі тепла теплообмінні апарати розділяють на три групи:
рекуперативні в яких теплопередача здійснюється через стінку що розділяє два теплоносія;
регенеративні в яких тепло гарячого теплоносія віддається твердому тілу-насадці а потім холодний теплоносій омиваючи насадку охолоджує її при цьому нагріваючись;
змішувальні в яких теплообмін відбувається при безпосередньому зіткненні теплоносіїв
Кожухотрубчасті теплообмінники є самими розповсюдженими апаратами в промисловості. Вони складаються з пучків труб закріплених в трубних решітках кожухів кришок патрубків опор і в залежності від призначення – з інших вузлів. Корпус кожухотрубчастого теплообмінника являє собою циліндр зварених між собою з одного або кількох листів (зазвичай сталевих). До країв кожуха приварені фланці для з’єднання з кришками. Трубчатку кожухотрубних апаратів виготовляють з прямих чи вигнутих труб зовнішнім діаметром від 12 до 57 мм. Трубні решітки (дошки) слугують для закріплення в них пучка труб за допомогою розвальцьовки заварки запайки чи сальникових закріплень. Трубні решітки або приварюють до кожуху або затискають болтами між фланцями корпуса і кришки або з’єднують болтами тільки з фланцями вільної камери. Кришки кожухотрубних апаратів мають плоску конічну сферичну а частіше еліптичну форму [1].
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК КОЖУХОТРУБЧАСТОГО ТЕПЛООБМНННИКА
Розрахунок товщини стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарата що працює під внутрішнім тиском розраховуємо на міцність за формулою:
де Sд — товщина стінки обичайки мм;
р — тиск в апараті Нмм2;
Dз — зовнішній діаметр апарата мм;
[] — нормативне допустиме напруження Нмм2;
φ— коефіцієнт міцності зварного подовжнього шва який приймаємо 07 як для стикового одностороннього ручного шва.
Матеріал стінки приймаємо Сталь 10. Допустиме напруження при t=104 С складає [] =12472 Нмм2.
Розрахунок ведемо по тиску 012 МПа оскільки вода що нагріває безпосередньо контактує з обичайкою.
З урахуванням міцності обичайки приймаємо її товщину sоб=6 (мм).
2 Розрахунок товщини стінки еліптичних днищ
Товщину стінки еліптичного днища що працює під внутрішнім тиском розраховують на міцність за формулою
де R – радіус кривини у вершині днища мм;
hв – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для стандартних днищ відношення hвDв = 025 та R=Dв.
Рисунок 1.1 – Днище еліптичне
Тоді товщина стінки днища
Dв=Dз-2Sст [мм](1.5)
Навантаження на кришки апарату створює тиск в трубах з водою що гріється. Розрахунок ведеться по тиску 08 МПа.
Товщину днищ приймаємо 6 мм за ГОСТом 6533-68.
3 Розрахунок фланцевих болтів кришки на міцність
За галузевою нормаллю ГН 26-02-95-68 обираємо фланець
Таблиця 1.1 – Фланець плоский приварний
z кількість болтів М24
Обираємо прокладку плоску для фланцевих з'єднань (за ГН 26-02-105-68)
Таблиця 1.2 – Прокладка паронітова
Розрахункова довжина болта
Площа поперечного перерізу болта
де d – діаметр болта.
де Еб – модуль пружності матеріалу болта (Нмм2). В даному випадку модуль пружності матеріалу болта Еб=215103 (Нмм2).
Площа прокладки що приходиться на один болт.
Піддатливість частини прокладки що приходиться на один болт
Коефіцієнт основного навантаження
Середній діаметр прокладки
Зусилля від тиску в апараті що приходиться на один болт
Сумарне зусилля на болт
де Кст – коефіцієнт запасу проти розкриття тиску. В даному випадку приймаємо Кст=15.
Перевіряємо міцність болтів М24 із Сталі 35 встановлених в кількості z = 8для фланця з умовним діаметром 150 мм.
Допустима сила[Р] для М24 із сталі 35 при 20С – 37 кН тому болтове з’єднання буде надійним.
4 Розрахунок трубної дошки
Для закріплення труб у трубній дошці використовують розвальцьовування. Найбільш поширеним показником степеню розвальцювання є сумарна деформація труби (зменшення товщини її стінки) і отвору що вальцюється в решітці – очка (збільшення його діаметра) яка отримується з моменту дотику стінки труби і стінки очка.
Рисунок 1.2 – Трубна дошка
Для надійної розвальцьовування товщина трубної дошки має бути не менше
hм=dn8+5 мм для стальної трубної решітки
5 Укріплення отворів
В обичайках та днищах апаратів є різні отвори: для штуцерів люків лазів та інших пристроїв. Ці отвори послаблюють стінку апарату. Для відновлення міцності стінки її укріплюють встановлюючи укріплюючи елементи.
Діаметр неукріпленого отвору не повинен перевищувати 06 внутрішнього діаметра циліндра.
Найбільший діаметр який можна проектувати без укріплень при >0.5:
де Dвн – внутрішній діаметр обичайки мм;
- товщина стінки обичайки мм;
С – прибавка на корозію С=3 мм;
Найбільший діаметр який можна проектувати без укріплень при
де Р – тиск в апараті Р=012 Нмм2;
[] – нормативне допустиме напруження (Нмм2) []=124 Нмм2.
Оскільки φ005 рахуємо за формулою (1.7)
Діаметри отворів в апараті не перевищують даний діаметр. Отже їх укріплювати непотрібно.
ПРИСТРО ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ
Умови поставленого завдання найкраще задовольняє фланець плоский приварний з гладкою ущільненою поверхнею. Такий фланець застосовується при тисках до 25 нмм2. За нормаллю ОН 26-02-95-68 підбираємо плоский приварний фланець з гладкою ущільненою поверхнею за ГОСТ 1255-67 [2] оскільки він найбільше відповідає умовам роботи заданому апарату.
Рисунок 2.1 - Фланець плоский приварний
Для забезпечення герметичності фланцевого з’єднання використовують прокладки. Матеріал прокладки м’якший за матеріал фланців. При затягуванні прокладка деформується та заповнює всі заглиблення на поверхні фланців.
Користуючись вихідними даними вибираємо паронітові прокладки 150-10 П ОН 26-02-105-68 та 250-10 П ОН 26-02-105-68.
Рисунок 2.2 – Прокладка паронітова
3 Розрахунок внутрішніх діаметрів штуцерів
При розрахунках масової витрати апарата користуються наступною формулою
де Fтр – площа поперечного перерізу труби пере тискання;
W – швидкість руху рідини що складає 24 мс для води що нагрівається для води що гріє швидкість складає 15 мс;
D – внутрішній діаметр труби пере тискання;
ρ – густина води що складає 9922 кгм3 при t=40 С.
Прийнявши швидкість W=24 мс отримуємо наступну формулу для розрахунку внутрішнього діаметра штуцера.
Для води що нагрівається
d=4111111314100024=0244 м.
За нормаллю ОН 26-02-95-68 вибираємо діаметр штуцера 250 мм.
Для води що гріється
d=42222314992215=0137 м.
Рисунок 2.3 – Штуцер з фланцем приварним плоским
За нормаллю ОН 26-02-95-68 приймаємо діаметр штуцера 150 мм
Таблиця 2.1 – Фланці приварні плоскі
За нормаллю ГН 26-02-106-68 обираємо паронітові прокладки
Таблиця 2.2 – Прокладки паронітові
Умовне позначення прокладок: прокладка 150-10 ОН 26-02-106-68 прокладка 250-10 ОН 26-02-106-68.
4 Розрахунок фланцевих болтів на міцність
За формулами (1.6) – (1.14) перевіряємо міцність болтів М24 із Сталі 35 встановлених в кількості z = 8для фланця з умовним діаметром 150 мм.
Допустима сила [Р] для М24 із сталі 35 при 20С – 37 кН тому болтове з’єднання буде надійним.
Перевіряємо міцність болтів М24 із Сталі 35 встановлених в кількості z = 12для фланця з умовним діаметром 250 мм.
Допустима сила[Р] для М24 із сталі 35 при 200С – 35 кН тому болтове з’єднання буде надійним.
5 Перевірка зварювального шва штуцера
Перевіряємо міцність шва для Сталі 20 з катетом k=s = 6 мм допустиме навантаження ['] = 160 Нмм2. Розрахунок ведеться за наступною формулою:
де – напруження матеріалу зварного шва МПа;
– зовнішній діаметр патрубка мм;
– коефіцієнт проплавлення шва який приймаємо 07;
k – катет зварювального шва;
– допустиме напруження матеріалу зварного шва МПа.
Умова міцності виконується. Зварювальний шов штуцера витримає дане навантаження.
1 Вибір опори апарату
Для встановлення апаратів на фундамент використовують опори. Опора приварюється до апарата суцільним швом. Такого типу опори використовують при встановленні вертикальних апаратів не в приміщенні особливо при співвідношенні висоти апарату та діаметра НD5. Малі апарати іноді встановлюють на трубчатих опорах .
Питоме навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати:
для дерев'яного настилу2 Нмм2;
для цегляної кладки08 Нмм2;
для сталі та чавуну100 Нмм2.
Тому виходячи із вище наведеного обираємо опори з підкладним листом для горизонтальних апаратів.
2 Розрахунок опори апарату
Товщина стінок S=6 мм; маса конструкції заповненої водою m=1200 кг. Опорна поверхня бетонна.
Вага апарату при гідравлічних випробуваннях
G= mg = 120098=11760 (Н).
Площа опорної поверхні
Приймаємо кількість опор n=2 запас для питомого навантаження к=075.
Рисунок 3.1 – Опора апарату
Питоме навантаження на опору
Питоме навантаження на опору не перевищує допустимого. Тому дані опори повністю задовольняють конструкційніим потреби.
Зварювальний шов між обичайкою та підкладним листом виконується внапуск. Катет шва буде дорівнювати товщині підкладного листа k=s=4 (мм).
3 Вибір стропових елементів
Стропові елементи призначені для підйому апарата при транспортуванні. Косинка (рис. 4.5) виготовляється з листової сталі Ст3 тієї ж товщини що і стінка обичайки 6 мм і має вигляд пластини з отвором. Косинка приварюється тавровим з’єднанням до металевої пластини тієї ж товщини зміцнення стику і зменшення навантаження на зварні шви. Пластина в свою чергу вигинається по радіусу кривизни днища і приварюється до нього в напуск.
Рисунок 3.2 Косинка
4 Розрахунок стропових елементів
Умова міцності для зварного шва:
де F сила що діє на зварний шов дорівнює половині ваги апарату тобто – 054300=2150 (Н);
k катет зварного шва який рівний товщині підкладного листа k=6 (мм);
коефіцієнт проплавлення який приймається для ручного зварювання рівним 07;
допустиме напруження матеріалу шва приймається 150 МПа.
За формулою (2.6) перевіряємо шов на міцність
Отже зварювальний шов повністю відповідає конструкційним потребам.
Контрольно-вимірювальні прилади
Гільзи призначені для установки в них скляних термометрів або термопар. х виготовляють із шматка труби з завареним наглухо кінцем і приєднуються до корпусу апарату або до штуцера за допомогою фланців або приварюються. нколи застосовують латунні гільзи які вкручуються в приварений патрубок. Довгі гільзи виготовляють із товстих труб або укріплюють ребрами жорсткості.
Вибираємо термометр П41241291 – це термометр прямого виконання. Діапазон вимірювання від 0 до 100°С з ціною поділки 1°С. Довжина верхньої частини 240мм нижньої – 291мм.
В даному випадку застосовуються приварні гільзи:
Рисунок 4.1 – Гільза приварна
Для визначення тиску робочого середовища кожен теплообмінний апарат оборудують манометрами.
В теплообмінному апараті манометри встановлюють на штуцерах для входу і виходу води що гріє і води що нагрівається.
Манометр має бути встановлений вертикально або з нахилом в перед до добре освітлюватись також повинен бути доступний для повірки. Максимальна висота на якій може бути встановлений манометр складає для манометрів з номінальним діаметром не менше 100 мм – 2 м не менше 160 мм – 5 м не менше 250 мм – більше 5м. На апаратах (в тому числі теплообмінних) установка манометрів на висоті більше 5 м від площадки обслуговування заборонена.
В даному випадку можна використовувати як і трубчасті так і пластинчасті манометри.
Клас точності цих манометрів відносно тиску в апараті буде складати 25.
Манометр потрібно вибирати з такою шкалою щоб при робочому тиску стрілка його знаходилася на середині шкали. На шкалі манометра повинна бути нанесена червона риска яка визначала б найвищий допустимий тиск з врахуванням добавленого тиску від маси стовпа рідини при низько опущених манометрах. Червона риска на шкалі може бути замінена на пластинку покрашену в червоний колір яка прикріплена до корпуса манометра.
Рисунок 4.2 – Встановлення манометра
Отже вибираємо: 1) трубчастий манометр з корпусом діаметром 60 мм класом точності 25 і діапазоном вимірювань 0 6 кгссм2; 2) трубчастий манометр з корпусом діаметром 60 мм класом точності 25 і діапазоном вимірювань 0 2 кгссм2.
Кожна посудина що працює під тиском повинна мати паспорт форматом 210x297 мм у твердій обкладинці. У паспорті вказується реєстраційний номер. При передачі посудини іншому власнику разом з нею передається паспорт. У паспорті наводиться характеристика посудини (робочий тиск МПа температура стінки °С робоче середовище та його корозійні властивості місткість м3) відомості про основні частини посудини (розміри назва основного металу дані про зварювання (паяння) дані про штуцери фланці кришки і кріпильні вироби про термообробку посудини та її елементів). Наводиться перелік арматури контрольно – вимірювальних приладів та приладів безпеки. В паспорті також записуються відомості про місцезнаходження посудини вказується особа відповідальна за справний стан та безпечну дію посудини.
Вимоги щодо техніки безпеки наведені в галузевих правилах. Нагляд за такими об’єктами організовується керівником підприємства який несе відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання робіт по ремонту цих об’єктів. Перед запуском у роботу такі об’єкти мають бути оглянуті органами держнаглядохоронпраці які їх реєструють і видають дозвіл на експлуатацію.
При гідравлічних випробуваннях апарат має перебувати під пробним тиском не менше 10 хв. Апарат обладнують запірною арматурою приладами для вимірювання тиску і температури середовища. Манометр має бути з класом точності не більше 25 і таку шкалу щоб межа вимірювання знаходилась в першій третині шкали.
Виробниче обладнання має бути пожежо – та вибухонебезпечним. Елементи конструкції не повинні мати гострих кутів поверхонь з нерівностями що є джерелом небезпеки. Конструкція повинна виключати можливість дотику працюючих до гарячих частин.

2 Розрахунок товщини ст нки апарату2.docx

Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
КОРПУС КОЖУХОТРУБЧАСТОГО ВОДО-ВОДЯНОГО ТЕПЛООБМННИКА З ЖОРСТКИМ ЗАКРПЛЕННЯМ ТРУБНИХ ДОЩОК
Пояснювальна записка
з дисципліни “ Основи конструювання”
до курсового проекту за спеціальністю
-11.ОК.035.00.000 ПЗ
Керівник курсової роботи
(прізвище та ініціали)
Розробив студент гр. 2ТЕ-06
(підпис прізвище та ініціали)
В даному курсовому проекті проектується корпус кожухотрубчастого водо-водяного теплообмінника з жорстким закріпленням трубних дощок. Корпус оснащений косинками для підйому теплообмінника при транспортуванні двома нижніми і верхніми штуцерами для підводу та відводу речовини що гріє та речовини що нагріває.
Проводиться розрахунок товщини стінок теплообмінника товщини стінки обичайки еліптичних днищ трубної дошки. Підбираються фланці штуцері опори контрольні пристрої. Перевіряються на міцність фланцеві болти та болти кришок проводиться розрахунок опор апарату. Виконуються креслення: загальне складальне та робочі креслення деталей.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК КОЖУХОТРУБЧАСТОГО ТЕПЛООБМНННИКА 6
Розрахунок товщини стінки обичайки 6
Розрахунок товщини стінки еліптичних днищ ..6
Перевірка фланцевих болтів кришки на міцність 7
Розрахунок трубної дошки 10
Укріплення отворів ..10
ПРИСТРО ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ..12
Розрахунок внутрішніх діаметрів штуцерів 13
Перевірка фланцевих болтів штуцерів на міцність 15
Перевірка зварювального шва штуцера на міцність .16
ОПОРИ ТА СТРОПОВ ЕЛЕМЕНТИ .17
Вибір опори апарату .17
Розрахунок опори апарату 17
3 Вибір стропових елементів ..19
4 Розрахунок стропових елементів .19
ПДБР КОНТРОЛЬНО - ВИМРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДВ ..21
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ .23
Теплообмінник кожухотрубчастий водо-водяний
Додаток А Технічне завдання .26
Теплообмінні апарати знайшли широке застосування як самостійні агрегати або як важливі елементи складних технологічних установок в енергетичній хімічній нафтовій харчовій та інших видах промисловості.
Процеси теплообміну здійснюють для різних цілей і між різними теплоносіями.
По способу передачі тепла теплообмінні апарати розділяють на три групи:
рекуперативні в яких теплопередача здійснюється через стінку що розділяє два теплоносія;
регенеративні в яких тепло гарячого теплоносія віддається твердому тілу-насадці а потім холодний теплоносій омиваючи насадку охолоджує її при цьому нагріваючись;
змішувальні в яких теплообмін відбувається при безпосередньому зіткненні теплоносіїв
Кожухотрубчасті теплообмінники є самими розповсюдженими апаратами в промисловості. Вони складаються з пучків труб закріплених в трубних решітках кожухів кришок патрубків опор і в залежності від призначення – з інших вузлів. Корпус кожухотрубчастого теплообмінника являє собою циліндр зварених між собою з одного або кількох листів (зазвичай сталевих). До країв кожуха приварені фланці для з’єднання з кришками. Трубчатку кожухотрубних апаратів виготовляють з прямих чи вигнутих труб зовнішнім діаметром від 12 до 57 мм. Трубні решітки (дошки) слугують для закріплення в них пучка труб за допомогою розвальцьовки заварки запайки чи сальникових закріплень. Трубні решітки або приварюють до кожуху або затискають болтами між фланцями корпуса і кришки або з’єднують болтами тільки з фланцями вільної камери. Кришки кожухотрубних апаратів мають плоску конічну сферичну а частіше еліптичну форму [1].
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК КОЖУХОТРУБЧАСТОГО ТЕПЛООБМНННИКА
Розрахунок товщини стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарата що працює під внутрішнім тиском розраховуємо на міцність за формулою:
де Sд — товщина стінки обичайки мм;
р — тиск в апараті Нмм2;
Dз — зовнішній діаметр апарата мм;
[] — нормативне допустиме напруження Нмм2;
φ— коефіцієнт міцності зварного подовжнього шва який приймаємо 07 як для стикового одностороннього ручного шва.
Матеріал стінки приймаємо Сталь 10. Допустиме напруження при t=104 С складає [] =12472 Нмм2.
Розрахунок ведемо по тиску 012 МПа оскільки вода що нагріває безпосередньо контактує з обичайкою.
Виконавши розрахунок приймаємо товщину обичайки sоб=6 (мм). Дана товщина стінки забезпечить міцність конструкції. Дані розрахунку округлюються до найбільшого парного значення. В будь-якому випадку товщину стінок апаратів рекомендовано приймати не менше 3-4 мм.
2 Розрахунок товщини стінки еліптичних днищ
Товщину стінки еліптичного днища що працює під внутрішнім тиском розраховують на міцність за формулою
де R – радіус кривини у вершині днища мм;
hв – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для стандартних днищ відношення hвDв = 025 та R=Dв.
Рисунок 1.1 – Днище еліптичне
Тоді товщина стінки днища
Dв=Dз-2Sст [мм](1.5)
Навантаження на кришки апарату створює тиск в трубах з водою що гріється. Розрахунок ведеться по тиску 08 МПа.
Округливши отримане значення до більшого парного числа приймаємо товщину днища S=6 мм.
3 Перевірка фланцевих болтів кришки на міцність
За галузевою нормаллю ГН 26-02-95-68 обираємо фланець
Таблиця 1.1 – Фланець плоский приварний
z кількість болтів М24
Обираємо прокладку плоску для фланцевих з'єднань (за ГН 26-02-105-68)
Таблиця 1.2 – Прокладка паронітова
Розрахункова довжина болта
Площа поперечного перерізу болта
де d – діаметр болта.
де Еб – модуль пружності матеріалу болта (Нмм2). В даному випадку модуль пружності матеріалу болта Еб=215103 (Нмм2).
Площа прокладки що приходиться на один болт.
Піддатливість частини прокладки що приходиться на один болт
Коефіцієнт основного навантаження
Середній діаметр прокладки
Зусилля від тиску в апараті що приходиться на один болт
Сумарне зусилля на болт
де Кст – коефіцієнт запасу проти розкриття тиску. В даному випадку приймаємо Кст=15.
Перевіряємо міцність болтів М24 із Сталі 35 встановлених в кількості z = 8для фланця з умовним діаметром 150 мм.
Допустима сила[Р] для М24 із сталі 35 при 20С – 37 кН тому болтове з’єднання буде надійним.
4 Розрахунок трубної дошки
Для закріплення труб у трубній дошці використовують розвальцьовування. Найбільш поширеним показником степеню розвальцювання є сумарна деформація труби (зменшення товщини її стінки) і отвору що вальцюється в решітці – очка (збільшення його діаметра) яка отримується з моменту дотику стінки труби і стінки очка.
Рисунок 1.2 – Трубна дошка
Для надійної розвальцьовування товщина трубної дошки має бути не менше
hм = dn + 5 мм для стальної трубної решітки
5 Укріплення отворів
В обичайках та днищах апаратів є різні отвори: для штуцерів люків лазів та інших пристроїв. Ці отвори послаблюють стінку апарату. Для відновлення міцності стінки її укріплюють встановлюючи укріплюючи елементи.
Діаметр неукріпленого отвору не повинен перевищувати 06 внутрішнього діаметра циліндра.
Найбільший діаметр який можна проектувати без укріплень при >0.5:
де Dвн – внутрішній діаметр обичайки мм;
- товщина стінки обичайки мм;
С – прибавка на корозію С=3 мм;
Найбільший діаметр який можна проектувати без укріплень при
де Р – тиск в апараті Р=012 Нмм2;
[] – нормативне допустиме напруження (Нмм2) []=124 Нмм2.
Оскільки φ005 рахуємо за формулою (1.7)
Діаметри отворів у апараті не перевищують даний діаметр. Отже їх укріплювати непотрібно.
ПРИСТРО ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ
Умови поставленого завдання найкраще задовольняє фланець плоский приварний з гладкою ущільненою поверхнею. Такий фланець застосовується при тисках до 25 нмм2. За нормаллю ОН 26-02-95-68 підбираємо плоский приварний фланець з гладкою ущільненою поверхнею за ГОСТ 1255-67 [2] оскільки він найбільше відповідає умовам роботи заданому апарату.
Рисунок 2.1 - Фланець плоский приварний
Для забезпечення герметичності фланцевого з’єднання використовують прокладки. Матеріал прокладки м’якший за матеріал фланців. При затягуванні прокладка деформується та заповнює всі заглиблення на поверхні фланців.
Користуючись вихідними даними вибираємо паронітові прокладки 150-10 П ОН 26-02-105-68 та 250-10 П ОН 26-02-105-68.
Рисунок 2.2 – Прокладка паронітова
3 Розрахунок внутрішніх діаметрів штуцерів
При розрахунках масової витрати апарата користуються наступною формулою
де Fтр – площа поперечного перерізу труби пере тискання;
W – швидкість руху рідини що складає 24 мс для води що нагрівається для води що гріє швидкість складає 15 мс;
D – внутрішній діаметр труби пере тискання;
ρ – густина води що складає 9922 кгм3 при t=40 С.
Прийнявши швидкість W=24 мс отримуємо наступну формулу для розрахунку внутрішнього діаметра штуцера.
Для води що нагрівається
d=4111111314100024=0244 м.
За нормаллю ОН 26-02-95-68 вибираємо діаметр штуцера 250 мм.
Для води що гріється
d=42222314992215=0137 м.
Рисунок 2.3 – Штуцер з фланцем приварним плоским
За нормаллю ОН 26-02-95-68 приймаємо діаметр штуцера 150 мм
Таблиця 2.1 – Фланці приварні плоскі
За нормаллю ГН 26-02-106-68 обираємо паронітові прокладки
Таблиця 2.2 – Прокладки паронітові
Умовне позначення прокладок: прокладка 150-10 ОН 26-02-106-68 прокладка 250-10 ОН 26-02-106-68.
4 Розрахунок фланцевих болтів штуцерів на міцність
За формулами (1.6) – (1.14) перевіряємо міцність болтів М24 із Сталі 35 встановлених в кількості z = 8для фланця з умовним діаметром 150 мм.
Допустима сила [Р] для М24 із сталі 35 при 20С – 37 кН тому болтове з’єднання буде надійним.
Перевіряємо міцність болтів М24 із Сталі 35 встановлених в кількості z = 12для фланця з умовним діаметром 250 мм.
Допустима сила[Р] для М24 із сталі 35 при 200С – 35 кН тому болтове з’єднання буде надійним.
5 Перевірка зварювального шва штуцера на міцність
Перевіряємо міцність шва для Сталі 20 з катетом k=s = 6 мм допустиме навантаження ['] = 160 Нмм2. Розрахунок ведеться за наступною формулою:
де – напруження матеріалу зварного шва МПа;
– зовнішній діаметр патрубка мм;
– коефіцієнт проплавлення шва який приймаємо 07;
k – катет зварювального шва;
– допустиме напруження матеріалу зварного шва МПа.
Умова міцності виконується. Зварювальний шов штуцера витримає дане навантаження.
1 Вибір опори апарату
Для встановлення апаратів на фундамент використовують опори. Опора приварюється до апарата суцільним швом. Такого типу опори використовують при встановленні вертикальних апаратів не в приміщенні особливо при співвідношенні висоти апарату та діаметра НD5. Малі апарати іноді встановлюють на трубчатих опорах .
Тому виходячи із вище наведеного обираємо опори з підкладним листом для горизонтальних апаратів.
2 Розрахунок опори апарату
Вага апарату при гідравлічних випробуваннях
G= mg = 120098=11760 (Н).
Площа опорної поверхні
Приймаємо кількість опор n=2 запас для питомого навантаження к=075.
Рисунок 3.1 – Опора апарату
Питоме навантаження на опору
Питоме навантаження на опору не перевищує допустимого. Тому дані опори повністю задовольняють конструкційніим потреби.
Зварювальний шов між обичайкою та підкладним листом виконується внапуск. Катет шва буде дорівнювати товщині підкладного листа k=s=4 (мм).
3 Вибір стропових елементів
Стропові елементи призначені для підйому апарата при транспортуванні. Вухо (рис. 3.2) виготовляється з листової сталі Ст3 тієї ж товщини що і стінка обичайки 6 мм і має вигляд пластини з отвором. Вухо приварюється тавровим з’єднанням до металевої пластини тієї ж товщини зміцнення стику і зменшення навантаження на зварні шви. Пластина в свою чергу вигинається по радіусу кривизни днища і приварюється до нього в напуск.
4 Розрахунок стропових елементів
Умова міцності для зварного шва:
де F сила що діє на зварний шов дорівнює половині ваги апарату тобто – 054300=2150 (Н);
k катет зварного шва який рівний товщині підкладного листа k=6 (мм);
коефіцієнт проплавлення який приймається для ручного зварювання рівним 07;
допустиме напруження матеріалу шва приймається 150 МПа.
За формулою (2.6) перевіряємо шов на міцність
Отже зварювальний шов повністю відповідає конструкційним потребам.
Контрольно-вимірювальні прилади
Гільзи (рис 4.1) призначені для установки в них скляних термометрів або термопар. х виготовляють із шматка труби з завареним наглухо кінцем і приєднуються до корпусу апарату або до штуцера за допомогою фланців або приварюються. нколи застосовують латунні гільзи які вкручуються в приварений патрубок. Довгі гільзи виготовляють із товстих труб або укріплюють ребрами жорсткості.
Рисунок 4.1 – Гільза приварна
90190506730Вибираємо термометр П51241 291 – це термометр прямого виконання №5. Діапазон вимірювання від 0 до 160°С з ціною поділки 1°С. Довжина верхньої частини 240мм нижньої – 291мм (рис. 4.2).
Рисунок 4.2 - Термометр
Для визначення тиску робочого середовища кожен теплообмінний апарат оборудують манометрами.
В теплообмінному апараті манометри встановлюють на штуцерах для входу і виходу води що гріє і води що нагрівається.
Манометр має бути встановлений вертикально або з нахилом в перед до добре освітлюватись також повинен бути доступний для повірки. Максимальна висота на якій може бути встановлений манометр складає для манометрів з номінальним діаметром не менше 100 мм – 2 м не менше 160 мм – 5 м не менше 250 мм – більше 5м. На апаратах (в тому числі теплообмінних) установка манометрів на висоті більше 5 м від площадки обслуговування заборонена.
В даному випадку можна використовувати як і трубчасті так і пластинчасті манометри.Клас точності цих манометрів відносно тиску в апараті буде складати 25.
Манометр потрібно вибирати з такою шкалою щоб при робочому тиску стрілка його знаходилася на середині шкали. На шкалі манометра повинна бути нанесена червона риска яка визначала б найвищий допустимий тиск з врахуванням добавленого тиску від маси стовпа рідини при низько опущених манометрах. Червона риска на шкалі може бути замінена на пластинку покрашену в червоний колір яка прикріплена до корпуса манометра.
Рисунок 4.3 – Встановлення манометра
Отже вибираємо: 1) трубчастий манометр з корпусом діаметром 60 мм класом точності 25 і діапазоном вимірювань 0 6 кгссм2; 2) трубчастий манометр з корпусом діаметром 60 мм класом точності 25 і діапазоном вимірювань 0 2 кгссм2.
Кожна посудина що працює під тиском повинна мати паспорт форматом 210x297 мм у твердій обкладинці. У паспорті вказується реєстраційний номер. При передачі посудини іншому власнику разом з нею передається паспорт. У паспорті наводиться характеристика посудини (робочий тиск МПа температура стінки °С робоче середовище та його корозійні властивості місткість м3) відомості про основні частини посудини (розміри назва основного металу дані про зварювання (паяння) дані про штуцери фланці кришки і кріпильні вироби про термообробку посудини та її елементів). Наводиться перелік арматури контрольно – вимірювальних приладів та приладів безпеки. В паспорті також записуються відомості про місцезнаходження посудини вказується особа відповідальна за справний стан та безпечну дію посудини.
Вимоги щодо техніки безпеки наведені в галузевих правилах. Нагляд за такими об’єктами організовується керівником підприємства який несе відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання робіт по ремонту цих об’єктів. Перед запуском у роботу такі об’єкти мають бути оглянуті органами держнаглядохоронпраці які їх реєструють і видають дозвіл на експлуатацію.
При гідравлічних випробуваннях апарат має перебувати під пробним тиском не менше 10 хв. Апарат обладнують запірною арматурою приладами для вимірювання тиску і температури середовища. Манометр має бути з класом точності не більше 25 і таку шкалу щоб межа вимірювання знаходилась в першій третині шкали.
Виробниче обладнання має бути пожежо – та вибухонебезпечним. Елементи конструкції не повинні мати гострих кутів поверхонь з нерівностями що є джерелом небезпеки. Конструкція повинна виключати можливість дотику працюючих до гарячих частин.
В даному курсовому проекті було спроектовано корпус кожухотрубачстого водо-водяного теплообмінного апарату який працює під тиском.
В процесі розрахунку отримали значення товщини стінки обичайки та еліптичних днищ Sоб=6 мм і Sдн=6 мм товщину трубної дошки hм=7 мм внутрішніх діаметрів штуцерів d1=150 мм d2=250 мм.
Також було підібрано опори та стропові елементи фланці та контрольно-вимірювальні прилади.
Креслення апарату подано на форматі А1.
Анурьев В.И Справочник конструктора-машиностроителя — М.: Машиностроение 1979 в 3 т.
Проектирование монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок: Учеб. пособие для вузов А. М. Бакластов В. А. Горбенко П. Г. Удыма; Под ред. А. М. Бакластова -М. : Энергоатомиздат 1981 - 336 с.
Промышленные тепломасообменные процесы и установки: Учебник для вузовА.М.Бакластов О. Л. Данилов и др.; Под ред. А. М. Бакластова. - М.: Энергоатомиздат 1986. –382 с.
Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник А. М. Бакластов В.М. Бродянский В.М. Голубев и др.; Под общ. ред. В. А. Григорьева и В. М. Зорина. - М.: Энергоатомиздат 1983. - 552 с. (Теплоенергетика й теплотехника).
Гальперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия 1981.-312 с.
Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств Под ред. В. Н. Стабникова. -К.: Вища школа 1982. - 199 с.
Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни “Низькотемпературні теплотехнологічні процеси і устаткування” для студентів бакалаврського напрямку 6.0905 – “Енергетика” Укладач С. Й. Ткаченко. - Вінниця ВДТУ 1997. - 54 с.
Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни “Високо- і середньотемпературні теплотехнологічні процеси і устаткування” для студентів бакалаврського напрямку 6.0905 - "Енергетика” Укладач С. Й. Ткаченко. - Вінниця ВДТУ 1997.-44с.
Міністерство освіти та науки України
Керівник старший викладач
На розробку корпуса кожухотрубчастого водо-водяного теплообмінника з жорстким закріпленням трубної дошки
(витрата води 400 тгод)
Область застосування виробу — підготовка технологічної води на підприємствах теплопостачання.
Основа для розробки – робочий навчальний план з Основ конструювання (ОК).
Мета та призначення розробки: а) мета розробки – отримання практичних навиків розрахунків та конструювання апаратів та вузлів теплотехнологічних апаратів та пристроїв; б) призначення розробки – навчальний курсовий проект з дисципліни ОК.
Джерела розробки – індивідуальне завдання на курсовий проект з дисципліни ОК літературні патентні та інші технічні матеріали з розрахунку та конструювання деталей машин та теплотехнологічного устаткування.
1 Склад виробу та вимоги до конструктивної будови
1.1 Корпус – циліндричний з’єднаний з днищами фланцевим з’єднанням
1.2 До обечайки приварені дві опори для встановлення корпуса на фундамент
1.3 В обичайці передбачені два штуцери для подачі та відводу води що гріє Dу=150 мм
1.4 В днищі передбачені два штуцери для подачі та відводу води що нагрівається Dу=250 мм
1.5 В нижній частині корпусу розміщений штуцер для вивантаження твердих часток
1.6 До обичайки приварені косинки для транспортування апарату
Додаток А (продовження)
2 Показники призначення
2.1 Зовнішній діаметр апарату мм.480.
2.2 Довжина апарату мм. 2655.
2.7 Форма нижнього та верхнього днищ еліптична
3 Вимоги до надійності
3.1 Термін служби привода рок.10.
3.3 Корпус повинен відповідати вимогам збереженості і ремонтопридатності
4 Вимоги до рівня уніфікації та стандартизації
4.1 При конструюванні корпуса слід максимально використовувати стандартні і уніфіковані деталі (однакових розмірів і конструкцій в різних вузлах корпуса)
4.2 Графічна та текстова документація розробленого привода повинна відповідати всім діючим стандартам України
Стадії та етапи розробки привода включають елементи технічної пропозиції ескізного та технічних проектів
Крайні терміни виконання КП
Порядок контролю та прийняття
Виконання етапів графічної та розрахункової документації курсового проекту контролюється викладачем згідно з графіком виконання проекту.
Прийняття проекту здійснюється комісією затвердженою зав. кафедрою згідно з графіком захисту.
Коректування технічного завдання допускається з дозволу керівника проекту.

Додаток А.docx

Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
Керівник доц. к.т.н.
На розробку корпуса кожухотрубчастого водо-водяного теплообмінника з жорстким закріпленням трубної дошки
(витрата води 400 тгод)
Область застосування виробу — підготовка технологічної води на підприємствах теплопостачання.
Основа для розробки – робочий навчальний план з Основ конструювання (ОК).
Мета та призначення розробки: а) мета розробки – отримання практичних навиків розрахунків та конструювання апаратів та вузлів теплотехнологічних апаратів та пристроїв; б) призначення розробки – навчальний курсовий проект з дисципліни ОК.
Джерела розробки – індивідуальне завдання на курсовий проект з дисципліни ОК літературні патентні та інші технічні матеріали з розрахунку та конструювання деталей машин та теплотехнологічного устаткування.
1 Склад виробу та вимоги до конструктивної будови
1.1 Корпус – циліндричний з’єднаний з днищами фланцевим з’єднанням
1.2 До обечайки приварені дві опори для встановлення корпуса на фундамент
1.3 В обичайці передбачені два штуцери для подачі та відводу води що гріє Dу=150 мм
1.4 В днищі передбачені два штуцери для подачі та відводу води що нагрівається Dу=250 мм
1.5 В нижній частині корпусу розміщений штуцер для вивантаження твердих часток
1.6 До обичайки приварені косинки для транспортування апарату
2 Показники призначення
2.1 Зовнішній діаметр апарату мм.480.
2.2 Довжина апарату мм. 2655.
Додаток А (продовження)
2.7 Форма нижнього та верхнього днищ еліптична
2.9 Опорна поверхня бетонна
3 Вимоги до надійності
3.1 Термін служби привода рок.10.
3.3 Корпус повинен відповідати вимогам збереженості і ремонтопридатності
4 Вимоги до рівня уніфікації та стандартизації
4.1 При конструюванні корпуса слід максимально використовувати стандартні і уніфіковані деталі (однакових розмірів і конструкцій в різних вузлах корпуса)
4.2 Графічна та текстова документація розробленого привода повинна відповідати всім діючим стандартам України
Стадії та етапи розробки привода включають елементи технічної пропозиції ескізного та технічних проектів
Крайні терміни виконання КП
Порядок контролю та прийняття
Виконання етапів графічної та розрахункової документації курсового проекту контролюється викладачем згідно з графіком виконання проекту.
Прийняття проекту здійснюється комісією затвердженою зав. кафедрою згідно з графіком захисту.
Коректування технічного завдання допускається з дозволу керівника проекту.
(підпис прізвище та ініціали)

Чертеж.cdw

кожухотрубчастий водо-водяний
-11.ОК.035.00.000 СК
Розташування отворів

Спецификация.spw

кожухотрубчастий водо-водяний
-11.ОК.035.00.000 СК
Болт М24х100 ГОСТ 7798-70
Гайка М24 ГОСТ 5915-70
Пароніт ГОСТ 2850-58