Расчет и подбор фланцевых соединений и элементов аппаратов под давлением

т тулка (2).doc

Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики і газопостачання
АПАРАТ ДЛЯ ОБРОБКИ НЕАГРЕСИВНИХ В’ЯЗКИХ РДИН
Пояснювальна записка
з дисципліни “Основи конструювання”
до курсового проекту за спеціальністю
-11.ОК.006.00.000 ПЗ
Керівник курсового проекту
ктн. доц. Пішенін В.О.
Розробив студент гр.ТЕ-04

ГАВУРА ЗАПИСКА.doc

Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
ПРОЕКТУВАННЯ КОРПУСА ФЛЬТРА ВЕРТИКАЛЬНОГО ОДНОКАМЕРНОГО
Пояснювальна записка
з дисципліни ” Основи конструювання ”
до курсового проекту за спеціальністю
Керівник курсової роботи
Розробив студент гр. ТЕ-04
В даному курсовому проекті проектується корпус фільтра вертикального
однокамерного. При проектуванні розраховуються товщини стінки апарата
об’єм проводяться розрахунки на міцність апарата. Також при проектуванні
підбираються ряд деталей до апарата. По закінченню розрахунків та по
підібраних деталях кресляться два креслення на форматі А1. На першому листі
повинен бути накреслений корпус фільтра вертикального однокамерного а на
іншому – деталь з апарата на вибір викладача.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКИ
1 Розрахунок товщини стінки обичайки
2 Розрахунок товщини стінки еліптичного днища ..
3 Розрахунок товщини елементів кришки
ПДБР ФЛАНЦЯ ДЛЯ КРПЛЕННЯ КРИШКИ ДО ОБЕЧАЙКИ..
1 Підбір фланця по розмірах ..
2 Підбір прокладки для фланцевих з’єднань
3 Перевірка болтів на міцність ..
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ
1 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів
2 Підбір штуцерів ..
3 Розрахунок закріплених кілець .
4 Розрахунок опори апарату .
ВУЗЛИ ТА ДЕТАЛ ПЕРЕМШУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ
1 Розрахунок мішалки лопатевої ..
2 Підбір торцевого ущільнення .. ..
3 Підбір опори та стойки під
ЗАХОДИ ОХОРОНИ ПРАЦ
В багатьох технологічних процесах застосовуються об’ємні апарати з
мішалками які працюють під тиском.
Основним елементом апарата є циліндрична обичайка. Вертикальні
обичайки закриваються знизу і зверху а горизонтальні – з боків деталями
які називаються днищами. На відміну від днищ які мають з обичайкою
нероз’ємне з’єднання кришки є від’ємними частинами апаратів. Днища і
кришки виготовляють з тих же матеріалів що й обичайки.
Приєднання до апаратів кришок і з’єднання окремих частин апаратів
здійснюється за допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками.
Приєднання до апаратів трубопроводів і контрольно-вимірювальних
пристроїв здійснюється за допомогою штуцерів. Великим поширенням
користуються фланцеві штуцери рідше зустрічаються штуцери різьбові.
Для огляду апарата завантаження сировиною і очищення апарата а
також для збирання та розбирання внутрішніх пристроїв використовуються люки
і лази. При з’ємних кришках апарати можуть бути без люків.
Встановлення апаратів на фундаменті здійснюється за допомогою лап і
Видаляється рідина з апарата через нижній штуцер або по трубі
Апаратура під тиском пошкодження якої може призвести до нещасного
випадку повинна відповідати вимогам інспекції Державного гірничотехнічного
нагляду. Апарати з токсичними і вибухонебезпечними середовищами знаходяться
під особливим наглядом. х експлуатація виконується по спеціальним
Обігрів апаратів зазвичай здійснюють за допомогою сорочок діаметр
яких приймають на 40 100 мм більше діаметра апарату.
До корпуса сталевого апарату приварюють сорочку. Обігріваючу рідину
подають в сорочку через нижній штуцер а видаляють через верхній щоб
сорочка була завжди заповнена теплоагентом. Обігріваючий пар подають в
сорочку через верхній штуцер а через нижній відводять конденсат.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК
1 Розрахунок товщини стінки обичайки
Для розрахунків з довідника підбираємо:
- коефіцієнт міцності зварного поздовжнього шва - [pic](для
одностороннього при автоматичному зварюванні).
- прибавку для компенсацій корозії - С. Величина С прибавки
встановлюється з урахуванням швидкості корозії і терміна слугування
апарата(зазвичай 15-20 років). Зазвичай назначають С=1 мм в
відповідальних випадках С=2-3 мм. Для даного випадку було вибрано С=1 мм.
- нормативне допустиме напруження [pic].
Значення допустимого напруження вибирається по виду сталі та по
температурі стінки апарату. Для вироблення апарату було підібрано сталь 20
а температура стінки задана за умовою [pic]. За цими параметрами підбираємо
Товщину стінки обичайки апарата який працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність по формулі
де S – товщина стінки обичайки мм;
p – тиск в апараті [p
С – прибавка для компенсації корозії;
Підставивши значення в формулу (1.1) отримаємо:
Розрахунок товщини еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища що працює під тиском (рис 1.3)
де R - радіус кривизни в вершині днища мм;
Значення [pic] вибираємо з довідника в залежності від внутрішнього
діаметра апарату [pic] - [pic].
Рисунок 1.2 – Днище еліптичне
Радіус кривизни в вершині днища розраховуємо по формулі
Підставивши відповідні значенні в формулу (1.9) отримаємо
ПДБР ФЛАНЦЯ ДЛЯ КРПЛЕННЯ КРИШКИ ДО ОБЕЧАЙКИ
2 Визначення розмірів фланця
За допомогою фланців здійснюються роз'ємні з’єднання апаратів і
трубопроводів. Найбільше поширення мають фланці плоскі приварні з гладкою
ущільненою поверхнею і фланці приварні в стик з ущільненою поверхнею
виступ - впадина". Плоскі приварні фланці застосовують головним чином при
тисках до 25 Нмм2. При більш високих тисках перевагу віддають фланцям
приварним в стик які мають стовщену шийку яка придає фланцю велику
Приєднувальні розміри фланців всіх типів уніфіковані чим
забезпечується взаємозаміна. В основі уніфікації лежать поняття про умовний
тиск і умовний діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на любий
допустимий тиск і любий можливий діаметр обичайки весь неперервний ряд
тисків і діаметрів розбитий на ряд умовних тисків і діаметрів.
Для апаратів з вуглецевих і низьколегованих сталей які призначенні
для роботи до 64 Нмм2 дають перевагу приймати тиск наприклад 03; 06;
; 16; 25; 40; 64 і інші. Таким чином якщо потрібно вибрати фланець
на тиск якого немає в ряді умовних тисків то слідує вибирати фланець на
наступний більший тиск.
з збільшенням температури механічна міцність сталі понижується. Тому
із збільшенням температури допустимі робочі тиски в апаратах виявляються
нижче умовних. ноді для апаратів з високою температурою середовища
необхідно вибирати фланці на більший умовний тиск.
Ряд діаметрів (умовних проходів) встановлений ГОСТом 9617-67. Слідує
пам'ятати що поняття умовного переходу введено для уніфікації
приєднувальних розмірів. До фланця з визначеним умовним проходом можна
приєднати не одну а декілька труб з розмірами які знаходяться в деяких
допустимих межах. Для апаратів діаметри умовний і внутрішній можуть
Фланці апаратів із вибухо- отруто- і пожежонебезпечними речовинами
розраховують на тиск 1 - 16Нмм2 навіть якщо тиск в апараті менший.
Фланці підібрані по ГОСТу або по нормалі в розрахунку не
потребують. х розміри такі що забезпечується міцність і щільність
Вибираємо матеріал фланця - Сталь20 при температурі 10-200°С.
Матеріал болтів при р=16Нмм2-Сталь 35Х гайки із Сталі 35.
Умовне позначення фланця - Фланець 1400 – 16-Сталь 20 ГН 26-0297-68.
Приєднувальні розміри фланця наведені в Таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 – Приєднувальні розміри фланця приварного в стик з
ущільненою поверхнею виступ - впадина
[pic] [pic] [pic] [pic][pic]
Умовне позначення прокладки – 1400-16 ГН 26-02-106-68
3 Перевірка болтів на міцність
Болти для з’єднання фланців приймають при тиску в апараті до 16
Нмм2. При більш високих тисках болти приймати не варто через те що у
головки болта виникають місцеві напруження.
В роботі фланцевих болтів можна спостерігати три стадії:
Стадія перша(рис 2.4 а) – початок зборки; гайка торкається фланця;
болт не затягнутий; прокладка не стиснута.
Стадія друга(рис 2.4 б) – з’єднання зібране: болт затягнутий силою V
і видовжився на [p прокладка зжата силою V її товщина зменшилась на
Стадія третя(рис 2.4 в) – подається тиск: кришка віджимається від
фланця; болт додатково видовжується на [p на цю ж величину [pic]
зменшується деформація прокладки.
Рисунок 2.4 – Стадії роботи фланцевих болтів
Розглянемо додатково рівняння деформацій [pic] і вводячи коефіцієнт
головного навантаження [pic] і коефіцієнт запасу проти розкриття стика
[pic] отримуємо вираз для сумарної болтової сили
Коефіцієнт головного навантаження
де [pic]- піддатливість прокладки рівна деформації від одиничної
[pic] - піддатливість болта
[pic] - площа прокладки на один болт і проща поперечного перерізу
[pic] - модулі пружності матеріла прокладки і болта ([pic][pic])
Перевіряємо міцність болтів М22 із сталі 35Х які встановлені в
а) піддатливість болта:
де розрахункова довжина болта(див. Рис. 2.1)
де а – товщина прокладки.
б) піддатливість частини прокладки яка приходиться на один болт:
де площа прокладки яка приходиться на один болт
в) коефіцієнт головного навантаження
г) зусилля від тиску в апараті що припадає на один болт
де середній діаметр прокладки
д) сумарне зусилля на болт
де коефіцієнт запасу міцності затяжки проти розкриття стика приймаємо
З розрахунків можна зробити висновок що болти із сталі 35Х у
кількості [pic]при температурі 30°С працювати не будуть. Тому потрібно
збільшити кількість болтів для цього виконаємо наступні дії враховуючи що
допустиме навантаження на один болт дорівнює [pic]:
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ УСТАНОВКИ
1 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів
Люки і лази призначаються для огляду очистки і ремонту внутрішньої
порожнини апаратів а також для монтажу і демонтажу вузлів які знаходяться
в середині апарата і для загрузки сировини.
Апарати діаметром 800 мм і більше повинні мати лаз для огляду. Лази
мають діаметр 450-500мм і лише в крайньому випадку 400мм.
Якщо потрібно проводити монтаж внутрішніх пристроїв без залізання в
апарат то застосовують люки діаметром не менше 150мм щоб в них вільно
проходила рука робочого.
Кришку лаза роблять у вигляді заглушки на болтах коли лазом
користуються рідко. Коли часто відкривати люки і лази то вони мають
кришки на відкидних болтах. Люки для загрузки сировини які необхідно
постійно відкривати і закривати забезпечують для швидкого притискання
Обичайки люків виготовлять з тих же матеріалів що й обичайки
апаратів. Фланці і заглушки - з тих же матеріалів що й фланці апаратів.
На поперечних зварювальних швах отвори робити не рекомендують на
повздовжніх - забороняють. Закріплюючі кільця виготовляють з того ж
матеріалу що й сам апарат.
Щоб розрахувати лаз потрібно підібрати його діаметр [pic]по
внутрішньому діаметрі [pic]. Враховуючи те що [pic] можна підібрати -
Розрахункові дані лаза табл.3.1.
Таблиця 3.1 – Розрахункові розміри кришки лаза і фланця стального плоского
Штуцера використовують для приєднаня до апарату трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних
прииборів.Штуцера(рис.3.2) складається з патрубка(короткого відрізка труби)
і фланця. Зазвичай їх приварюють до апарату по варіанту 1. В тих випадках
коли в середині апарата повинна бути гладка поаерхня зварювання
здійснюється по варіанту 2.
Рисунок 3.2 – Штуцер зварний
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручну заводку
фланцевих болтів зі сторони апарата. Виготовляють штуцера з фланцями
приварними плоскими гладкими на [pic] по нормалі Н 999-65 штуцера з
фланцями приварними в стик гладкими на [pic] по нормалі Н 1001-65.
Так як арматуру яка приєднується до фланця зазвичай не випускають
на умовний тиск менше [pic] то вибирають їх до апаратів низького тиску.
Умовний прохід [pic] приймаємо 300 мм.
Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл.
Таблиця 3.3 – Данні для розрахунку штуцера
мм Отвори під болти [pic] Кількість болтів М20
Рисунок 3.3 – Штуцер з фланцем приварним плоским
4 Розрахунок опори апарату
Опори служать для встановлення апаратів на фундамент. Опора має
обичайку циліндричної або конічної форми і фундаментне кільце із полосової
сталі яка приварена до обичайки. Опору приварюють до корпусу апарата
суцільним швом. Такого типа опори застосовують головним чином при
встановлені вертикальних апаратів із зовні приміщення особливо при
співвідношенні висоти апарата і діаметра [pic]. Малі опори іноді
встановлюють на трубчастих опорах.
При встановлені апарата всередині приміщення на полу застосовують
окремі опорні лапи. Зазвичай апарати встановлюють на чотири лапи рідко на
три. Вибирають лапи по нормалі в залежності від навантаження. При
підвішуванні апарата на несучій конструкції або між перекриттями
застосовують бокові підвісні лапи які вибирають по МХ 64-56 .
В даному курсовому проекті використовуються опори з еліптичною
обичайкою(рис. 3.5).
Рисунок 3.5 –Опори вертикальних апаратів
Для того щоб уникнути вм'ятин обичайки між лапою і обичайкою
апаратів іноді розміщують прокладку. Питоме навантаження на опорній
поверхні лап не повинно перевищувати 100 Нмм2(для сталі і чавуна).
Для подальших розрахунків потрібно визначити об’єм апарата V що
знаходиться за формулою:
де [pic] - об’єм обичайки м3
[pic] - об’єм еліптичної кришки апарата м3
Підставивши відповідні значення в формулу 3.2 отримаємо:
Вага чистого металу навантаження на бетон:
Знаходимо вагу апарата при гідравлічному досліді:
Знаходимо навантаження на опору:
Знаходимо питоме навантаження на опору:
Що є менше допустимого навантаження.
ЗАХОДИ ОХОРОНИ ПРАЦ.
Вимоги до техніки безпеки наведені в галузевих правилах вони
підлягають реєстрації в органах Держнагляду охорони праці України. Нагляд
за такими об’єктами організовує керівник підприємства який несе
відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання ремонтних робіт. Для
своєчасного виявлення можливих дефектів обладнання що працює під тиском
воно підлягає технічному контролю перед запуском в роботу періодично і
позачергово. Перед запуском у роботу такі апарати мають бути оглянуті
органами Держнагляду охорони праці України які їх реєструють і видають
дозвіл на експлуатацію. Періодичний технічний контроль існує двох видів:
- зовнішній та внутрішній огляд один раз на чотири роки.
- гідравлічне випробування один раз на вісім років.
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджують в порядку
встановленої вище вказаною організацією. На корпусі апарату прикріплюють
пластину на якій нанесені паспортні дані:
- назва підприємства виробника номер рік виготовлення робочий
та пробний тиск і допустима температура стінки.
Під час гідравлічних випробувань апарат має перебувати під тиском не
Апарат обладнують запірною арматурою приладами для вимірювання тиску
і температури середовища. Манометри повинні мати клас точності 25 і таку
шкалу щоб межа вимірювання тиску знаходилась в першій третині шкали.
Перевірку манометрів та їх опломбування проводять один раз в рік а через
шість місяців проводять перевірку контрольними манометрами.
В даному курсовому проекті було розраховано корпус фільтра
вертикального однокамерного який працює під тиском.
Основним із елементів апарата є циліндрична обичайка яка розташована
вертикально та закривається із однієї сторони еліптичною кришкою а з іншої
Підрахувавши товщини обичайки днища і кришки було визначено та
підібрано за даними параметрами: штуцер лаз опори фланці болти для
Зробивши всі розрахунки апарат було спроектовано на форматі А1.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин:
Справочное пособие. –М: Вышэйшая школа 1978. -469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора. –М: Машиностроение 1982 -576 с
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –М: Вышэйшая
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –М:
Вышэйшая школа 1961. -582 с

Додаток А (2).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)

Лаз а3.cdw

-11.OK.010.02.02.000 CK

СпецификацияК.spw

-11.ОК.029.00.000 СК
Складальне креслення

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.

на тему.doc

«Альтернативні джерела енергії»
Розділ 1. Світ шукає енергію. 4
Енергія - з чого все почалося 8
Скільки потрібно енергії 12
Розділ 2. Альтернативні джерела енергії. 15
Зберігання вітрової енергії 19
Енергія світового океану 27
Теплова енергія океану 27
Енергія приливів і відливів. 28
Енергія морських течій 30
Воднева енергетика 40
Сучасні і перспективні методи виробництва водню 41
Використання водню 42
Список літератури 46
Енергія - не тільки одне з найчастіше обговорюваних сьогодні понять; крім
свого основного фізичного (а в ширшому сенсі - природничонаукового) змісту
вона має численні економічні технічні політичні і інші аспекти.
Людству потрібна енергія причому потреби в ній збільшуються з кожним
роком. Разом з тим запаси традиційних природних палив (нафти вугілля газу
і ін.) кінцеві. Кінцеві також і запаси ядерного палива - урану з якого
можна отримувати в реакторах плутоній. Практично невичерпні запаси
термоядерного палива - водню проте керовані термоядерні реакції поки не
освоєні і невідомо коли вони будуть використані для промислового отримання
енергії в чистому вигляді тобто без участі в цьому процесі реакторів
ділення. Залишаються два шляхи: строга економія при витрачанні
енергоресурсів і використання нетрадиційних поновлюваних джерел енергії.
Дана дипломна робота є коротким але обширним оглядом сучасного стану
енергоресурсів людства. У роботі розглянутий розвиток енергетики як галузі
народного господарства еволюція джерел енергії а також проблеми освоєння
і використання нових ресурсів енергії (альтернативні джерела енергії). Мета
роботи - перш за все ознайомитися з сучасним положенням справ в цій
незвичайно широкій проблематиці аналіз нових шляхів отримання практично
корисних форм енергії.
До нових форм первинної енергії в першу чергу відносяться: сонячна і
геотермальна енергія приливна атомна енергія вітру і енергія хвиль. На
відміну від викопних палив ці форми енергії не обмежені геологічно
накопиченими запасами (якщо атомну енергію розглядати разом з
термоядерною). Це означає що їх використання і споживання не веде до
неминучого вичерпання запасів.
Розглянуті в роботі нові схеми перетворення енергії можна об'єднати єдиним
терміном “екоенергетика” під яким маються на увазі будь-які методи
отримання чистої енергії що не викликають забруднення навколишнього
середовища. Розділ 1. Світ шукає енергію
Це вислів відомого індійського ученого ніколи не звучав так актуально як в
наші дні коли людство не зважаючи на величезні фінансові витрати
докладає всі зусилля для пошуку нових шляхів отримання енергії.
Проблеми пов'язані з походженням економічністю технічним освоєнням і
способами використання різних джерел енергії були і будуть невід'ємною
частиною життя на наший планеті. Прямо або побічно з ними стикається кожен
житель Землі. Розуміння принципів виробництва і споживання енергії складає
необхідну передумову для успішного вирішення тих що набувають все велику
гостроту проблем сучасності і в ще більшому ступені - найближчого
Світ в якому ми живемо можна вивчати з самих різних крапок зір. Нові
знання ведуть до постійного їх звуження до все більшій диференціації
наукових дисциплін і відповідних ним областей людської діяльності.
Результати об'єктивної оцінки “стану справ” в цих областях вельми різні.
Чому ж саме зараз як ніколи гостро встало питання: що чекає людство -
енергетичний голод або енергетичний достаток? Не сходять із сторінок газет
і журналів статті про енергетичну кризу. з-за нафти виникають війни
розцвітають і бідніють держави змінялися уряди. До розряду газетних
сенсацій стали відносити повідомлення про запуск нових установок або про
нові винаходи в області енергетики. Розробляються гігантські енергетичні
програми здійснення яких зажадає величезних зусиль і величезних
матеріальних витрат.
Рівень матеріальної а кінець кінцем і духовної культури людей знаходиться
в прямій залежності від кількості енергії наявної в їх розпорядженні. Щоб
добути руду виплавити з неї метал побудувати будинок зробити будь-яку
річ потрібно витратити енергію. А потреби людини весь час ростуть та і
людей стає все більше.
Так за чим же зупинка? Учені і винахідники вже давно розробили численні
способи виробництва енергії в першу чергу електричної. Давайте тоді
будувати все більше і більше електростанцій і енергії буде стільки
скільки знадобиться! Таке здавалося б очевидне рішення складної задачі
виявляється таїть в собі немало підводних каменів.
Невблаганні закони природи стверджують що отримати енергію придатну для
використання можна тільки за рахунок її перетворень з інших форм. Вічні
двигуни нібито що проводять енергію і що нізвідки не її беруть на жаль
неможливі. А структура світового енергогосподарства до сьогоднішнього дня
склалася таким чином що чотири з кожних п'яти проведених кіловат виходять
в принципі тим же способом яким користувалася первісна людина для
зігрівання тобто при спалюванні палива або при використанні запасеної в
нім хімічної енергії перетворенні її в електричну на теплових
Звичайно способи спалювання палива стали набагато складнішими і досконало.
Нові чинники - збільшені ціни на нафту швидкий розвиток атомної
енергетики зростання вимог до захисту навколишнього середовища зажадали
нового підходу до енергетики.
У розробці енергетичної програми взяли участь видні учені країни фахівці
різних міністерств і відомств. За допомогою новітніх математичних моделей
електронно-обчислювальні машини розрахували декілька сотень варіантів
структури майбутнього енергетичного балансу. Були знайдені принципові
рішення що визначили стратегію розвитку енергетики на прийдешні
На жаль запаси нафти газу вугілля зовсім не нескінченні. Природі щоб
створити ці запаси було потрібно мільйони років витрачені вони будуть за
сотні років. Сьогодні в світі сталі серйозно замислюватися над тим як не
допустити хижацького розграбування земних багатств. Адже лише за цієї умови
запасів палива може вистачити на століття. На жаль багато нафтовидобувних
країн живуть сьогоднішнім днем. Вони нещадно витрачають даровані їм
природою нафтові запаси. Зараз багато з цих країн особливо в районі
Персидської затоки буквально купаються в золоті не замислюючись що через
декілька десятків років ці запаси вичерпаються. Що ж відбудеться тоді - а
це рано чи пізно трапиться - коли родовища нафти і газу будуть вичерпані?
Підвищення цін на нафту необхідну не тільки енергетиці але і транспорту
і хімії що відбулося примусило задуматися про інші види палива придатні
для заміни нафті і газу. Особливо замислювалися тоді ті країни де немає
власних запасів нафти і газу і яким доводиться їх купувати.
А поки в світі все більше вчених інженерів займаються пошуками нових
нетрадиційних джерел які могли б узяти на себе хоч би частина турбот по
постачанню людства енергією. Рішення цієї задачі дослідники шукають на
різних шляхах. Найпринаднішим звичайно є використання вічних
поновлюваних джерел енергії-енергії поточної води і вітру океанських
приливів і відливів тепла земних надр сонця. Багато уваги приділяється
розвитку атомної енергетики учені шукають способи відтворення на Землі
процесів що протікають в зірках і забезпечують їх колосальними запасами
Енергія - з чого все почалося
Сьогодні нам може здаватися що розвиток і вдосконалення людини відбувався
неймовірно поволі. Йому в буквальному розумінні слова доводилося чекати
милостей від природи. Він був практично беззахисний перед холодом йому
невпинно загрожували дикі звіри його життя постійно висіло на волоску. Але
поступово людина розвинулася настільки що зумів знайти зброю яка у
поєднанні із здатністю мислити і творити остаточно прославило його над всім
живим оточенням. Спочатку вогонь здобували випадково - наприклад з дерев
що горять в які ударила блискавка потім стали здобувати свідомо: за
рахунок тертя один об одного двох відповідних шматків дерева чоловік вперше
запалив вогонь 80-150 тисяч років назад.
Після цього люди вже не відмовлялися від можливості використовувати вогонь
в боротьбі проти суворих холодів і хижих звірів для приготування здобутої
їжі. Скільки спритності наполегливість досвіду та і просто везіння це
вимагало! Уявимо собі людину оточену незайманою природою - без споруд
які б його захищали без знання хоч би елементарних фізичних законів із
запасом слів що не перевищує декількох десятків. До цього відкриття людина
йшла дуже довго і розповсюджувалося Воно повільно але ознаменувало собою
один з найважливіших переломних етапів в історії цивілізації.
Впродовж сторіч ступінь використання нових джерел енергії - домашніх
тварин вітру і води - залишалася дуже низькою. Головним же джерелом
енергії за допомогою якої людина будувала житло обробляла поля
“подорожувала” захищалася і нападала служила сила його власних рук і ніг.
так тривало приблизно до середини нашого тисячоліття. Правда вже в 1470
р. був спущений на воду перший великий чотирьохщогловий корабель; близько
00 р. геніальний Леонардо да Вінчі запропонував не тільки вельми дотепну
модель ткацького верстата але і проект споруди машини що літає. Йому ж
належать багато інших для того часу просто фантастичні ідеї і задуми
здійснення яких повинне було сприяти розширенню знань і продуктивних сил.
Але справжній перелом в технічній думці людства наступив порівняно недавно
небагато чим більше трьох сторіч тому.
Одним з перших гігантів на шляху наукового прогресу людства поза сумнівом
був . Ньютон. Цей видатний англійський природодослідник все своє довге
життя і неабиякий талант присвятив павуку: фізиці астрономії і математиці.
Він сформулював основні закони класичної механіки розробив теорію тяжіння
заклав основи гідродинаміки і акустики значною мірою сприяв розвитку
оптики разом з Лейбніцем створив початки теорії числення нескінченно малих
і теорії симетричних функцій. Фізику XVIII і XIX сторіч по праву називають
ньютонівською. Праці Ньютона багато в чому допомогли помножити силу
людських м'язів і творчі можливості людського мозку.
Промислова революція - так ми часто називаємо цю епоху великих відкриттів -
істотно змінила перебіг життя на наший планеті. Одним з її наслідків було
остаточне падіння феодалізму який вже не міг пристосуватися до розвитку
нових продуктивних сил і зміцнення капіталістичних виробничих відносин.
Потім відбулося безліч відкриттів пов'язаних з магнітними властивостями
електричного струму. Французький фізик Андре Ампер став основоположником
нової науки - вчення про електромагнетизм. Звідси залишався один крок до
створення електродвигуна. Цей вирішальний крок допомогли зробити великий
англійський фізик і хімік колишній учень палітурника Майкл Фарадей
німецький фізик що жив і працював в Росії. Герман Якобі і багато інших
відомих і невідомих механіків фізики і хіміки. Перші електродвигуни
працювали від вдосконалених елементів вольтів. Вони володіли малою
потужністю і поступово були витіснені двигунами змінного струму. Для цього
потрібно було створити нові джерела такого струму - генератори а потім
турбіни щоб приводити їх в рух.
Шлях до загальної електрифікації проходив через безліч крупних і дрібних
відкриттів і винаходів. Але це був логічний і цілеспрямований шлях.
Електричну енергію легко можна передавати на великі відстані і
безпосередньо використовувати для найрізноманітніших цілей. Всі колишні
машини і механізми вимагали “палива” тобто джерела енергії безпосередньо
на місці: парова машина не в змозі працювати без достатньої кількості
палива вітряний млин - без вітру водяний млин - без потоку води. А
електричний двигун працює і за сотні кілометрів від джерела споживаної ним
Скільки людям потрібно енергії
Народження енергетики відбулося декілька мільйонів років тому коли люди
навчилися використовувати вогонь. Вогонь давав їм тепло і світло був
джерелом натхнення і оптимізму зброєю проти ворогів і диких звірів
лікувальним засобом помічником в землеробстві консервантом продуктів
технологічним засобом і т.д.
Впродовж багатьох років вогонь підтримувався шляхом спалювання рослинних
енергоносіїв (деревини чагарників очерету трави сухих водоростей і
т.п.) а потім була виявлена можливість використовувати для підтримки вогню
викопні речовини: кам'яне вугілля нафта сланці торф.
Прийшов час пояснити що ж таке енергія тобто величина вимірювана
кілоджоулями. Відома і інша фізична величина - робота що має ту ж
розмірність що і енергія.
Виявляється питання має принципове значення. Енергія - слово грецьке
таке що означає в перекладі діяльність.. Терміном "енергія" позначають
єдину скалярну міру різних форм руху матерії. Енергію можна отримати при
згоранні 1кг вугілля або 1кг нафти які називаються енергоносіями. Закони
фізики затверджують: та робота яку можна отримати в реальних машинах і
використовувати на наші потреби буде завжди менше енергії в енергоносії.
Енергія - це по суті справи енергетичний потенціал (або просто
потенціал) а робота - це та частина потенціалу яка дає корисний ефект. До
цих пір за традицією ще застосовують поняття потенційної і кінетичної
енергії хоча насправді із-за величезної різноманітності видів енергії було
б доцільно користуватися єдиним терміном - енергія. Таким чином робота
здійснюється в процесі перетворення одних видів енергії в інших і
характеризує корисну її частину отриману в процесі такого перетворення.
Розсіяна в процесі здійснення роботи енергія незмінно перетворюється на
тепло яке повідомляється навколишньому простору. Оскільки процеси
перетворення одних видів енергії в інших нескінченні будь-яка робота
врешті-решт переходить в тепло тобто знецінюється. Це означає що чим
більше людство здобуває вугілля нафти і інших енергоресурсів тим більше
воно зрештою нагріває навколишнє середовище.
Прогноз зростання потреби в енергії найчастіше пов'язують із зростанням
чисельності населення Землі.
Світ наповнений енергією яка може бути використана для здійснення роботи
різного характеру. Енергія може знаходитися і знаходиться в людях і
тваринах в каменях і рослинах у викопному паливі деревах і повітрі в
річках і озерах а ми у свою чергу розглянемо способи витягання цієї
енергії і її перетворення.
Розділ 2.Альтернативні джерела енергії.
Ми живемо на дні повітряного океану в світі вітрів. Люди давно це
зрозуміли вони постійно відчували на собі дію вітру хоча довгий час не
могли пояснити багато явищ.
Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж в
сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Постійно і
всюди на землі дмуть вітри - від легкого вітерцю що несе бажану прохолоду
в літню спеку до могутніх ураганів що приносять незліченну утрату і
руйнування. Завжди неспокійний повітряний океан на дні якого ми живемо.
Вітри що дмуть на просторах наший країни могли б легко задовольнити всі
її потреби в електроенергії! Чому ж такий рясний доступний та і екологічно
чисте джерело енергії так слабо використовується? В наші дні двигуни що
використовують вітер покривають всього одну тисячну світових потреб в
Середньорічна швидкість вітру на висоті 20-30 м над поверхнею Землі повинна
бути чималою щоб потужність повітряного потоку що проходить через
належним чином орієнтований вертикальний перетин досягала значення
прийнятного для перетворення. Вітроенергетична установка розташована на
майданчику де середньорічна питома потужність повітряного потоку складає
близько 500 Втм2 (швидкість повітряного потоку при цьому рівна 7 мс)
може перетворити в електроенергію близько 175 з цих 500 Втм2.
Енергія що міститься в потоці рухомого повітря пропорційна кубу швидкості
вітру. Проте не вся енергія повітряного потоку може бути використана навіть
за допомогою ідеального пристрою. Теоретично коефіцієнт корисного
використання енергії повітряного потоку може бути рівний 593 %. На
практиці згідно з опублікованими даними максимальний коефіцієнт корисного
використання енергії вітру рівний приблизно 50 % проте і цей показник
досягається не при всіх швидкостях а тільки при оптимальній швидкості
передбаченій проектом. Крім того частина енергії повітряного потоку
втрачається при перетворенні механічної енергії в електричну яке
здійснюється з ККД зазвичай 75-95 %. Враховуючи всі ці чинники питома
електрична потужність складає 30-40 % потужності повітряного потоку. Проте
іноді вітер має швидкість що виходить за межі розрахункових швидкостей.
Новітні дослідження направлені переважно на отримання електричної енергії з
енергії вітру. Прагнення використання вітру як енергії привело до появи на
світло безлічі агрегатів. Деякі з них досягають десятків метрів у висоту
і як вважають з часом вони могли б утворити справжню електричну мережу.
Споруджуються спеціальні станції переважно постійного струму. Вітряне
колесо приводить в рух динамо-машину - генератор електричного струму який
одночасно заряджає паралельно сполучені акумулятори. Акумуляторна батарея
автоматично підключається до генератора в той момент коли напруга на його
вихідних клемах стає більше ніж на клемах батареї і також автоматично
відключається при протилежному співвідношенні.
Широкому застосуванню агрегатів для перетворення вітру в енергію в
звичайних умовах поки перешкоджає їх висока собівартість. Навряд чи
потрібно говорити що за вітер платити не потрібно проте машини потрібні
для того щоб запрягти його в роботу обходяться дуже дорого.
Зберігання вітряної енергії.
При використанні вітру виникає серйозна проблема: надлишок енергії в
легковажну погоду і недолік її в періоди безвітря. Як же накопичувати і
зберегти про запас енергію вітру? Простий спосіб полягає в тому що вітряне
колесо рухає насос який накачує воду в розташований вище резервуар а
потім вода стікаючи з нього приводить в дію водяну турбіну і генератор
постійного або змінного струму. снують і інші способи і проекти: від
звичайних хоч і малопотужних акумуляторних батарей до розкручування
гігантських маховиків або нагнітання стислого повітря в підземні печери і
аж до виробництва водню як паливо. Особливо перспективним представляється
останній спосіб. Електричний струм розкладає воду на кисень і водень.
Водень можна зберігати в зрідженому вигляді і спалювати в топках теплових
електростанцій у міру потреби.
Багато тисячоліть вірно служить людині енергія води. Запаси її на Землі
колосальні. Недаремно деякі учені вважають що нашу планету правильніше
було б називати не Земля а Вода - адже близько трьох чвертей поверхні
планети покрито водою. Величезним акумулятором енергії служить Світовий
океан що поглинає велику її частину що поступає від Сонця. Тут
відбуваються приливи і відливи виникають могутні океанські течії.
Народжуються могутні річки що несуть величезні маси води в моря і океани.
Зрозуміло що людство у пошуках енергії не могло пройти мимо таких
гігантських її запасів. Раніше всього люди навчилися використовувати
Вода була першим джерелом енергії і ймовірно першою машиною в якій
людина використовувала енергію води була примітивна водяна турбіна. Понад
00 років тому горці на Ближньому Сході вже користувалися водяним колесом
у вигляді валу з лопатками. Суть пристрою зводилася до наступного. Потік
води відведений із струмка або річки тисне на лопатки передаючи їм свою
кінетичну енергію. Лопатки приходять в рух а оскільки вони жорстко
скріпляють з валом вал обертається. З ним у свою чергу скріпляє млинове
жорно яке разом з валом обертається по відношенню до нерухомого нижнього
жорна. Саме так працювали перші “механізовані” млини для зерна. Але їх
споруджували тільки в гірських районах де є річки і струмки з великим
перепадом і сильним натиском. На поволі поточних потоках водяні колеса з
горизонтально розміщеними лопатками малоефективні.
У сучасній гідроелектростанції маса води з великою швидкістю спрямовується
на лопатки турбін. Вода із-за дамби тече - через захисну сітку і
регульований затвор - по сталевому трубопроводу до турбіни над якою
встановлений генератор. Механічна енергія води за допомогою турбіни
передається генераторам і в них перетвориться в електричну. Після
здійснення роботи вода стікає в річку через тунель що поступово
розширюється втрачаючи при цьому свою швидкість.
Гідроелектростанції класифікуються по потужності на дрібних (зі
встановленою електричною потужністю до 02 Мвт) малих (до 2 Мвт) середніх
(до 20 Мвт) і великих (понад 20 Мвт). Другий критерій по якому
розділяються гідроелектростанції - натиск. Розрізняють низьконапірні
(натиск до 10 м) середнього натиску (до 100 м) і високонапірні (понад 100
м). У окремих випадках дамби високонапірних ГЕС досягають висоти 240 м.
Такі дамби зосереджують перед турбінами водну енергію накопичуючи воду і
піднімаючи її рівень.
Турбіна - енергетично дуже вигідна машина тому що вода легко і просто
міняє поступальну ходу на обертальну. Той же принцип часто використовують і
в машинах які зовні зовсім не схожі на водяне колесо (якщо на лопатки
впливає пара то мова йде про паровій турбіні).
Переваги гідроелектростанцій очевидні - постійно поновлюваний самою
природою запас енергії простота експлуатації відсутність забруднення
навколишнього середовища. Проте споруда дамби крупної гідроелектростанції
виявилася завданням куди складнішою ніж споруда невеликої. Щоб привести в
обертання могутні гідротурбіни потрібно накопичити за дамбою величезний
запас води. Для споруди дамби потрібно укласти таку кількість матеріалів
що об'єм гігантських єгипетських пірамід в порівнянні з ним покажеться
Але поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу
землі. Щорічно величезні потоки води що утворилися від дощів і танення
снігів стікають в моря невикористаними. Якби вдалося затримати їх за
допомогою дамб людство отримало б додатково колосальну кількість енергії.
Енергія світового океану
Різке збільшення цін на паливо труднощі з його отриманому повідомлення
про виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи
викликали останніми роками в багатьох країнах значний інтерес до нових
джерел енергії зокрема до енергії Світового океану.
Теплова енергія океану
Відомо що запаси енергії в Світовому океані колосальні адже дві третини
земної поверхні (361 млн. км2) займають моря і океани - акваторія Тихого
океану складає 180 млн. км2. Атлантичного - 93 млн. км2 ндійського - 75
Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використанні
теплової енергії океану. Так створені установки міні-ОТЕС і ОТЕС-1 (ОТЕС -
початкові букви англійських слів Осеаn Тhеrmal Energy Conversion тобто
перетворення теплової енергії океану - мова йде про перетворенні в
електричну енергію). У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала
працювати теплоенергетична установка міні-ОТЕС. Пробна експлуатація
установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню
надійність. При безперервній цілодобовій роботі не було зривів якщо але
вважати дрібних технічних неполадок що зазвичай виникають при
випробуваннях будь-яких нових установок. ї повна потужність складала в
середньому 487 кВт максимальна -53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка
віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження точніше - на зарядку
акумуляторів. Решта потужності що виробляється витрачалася на власні
потреби установки. До їх числа входять витрати анергії на роботу трьох
насосів втрати в двох теплообмінниках турбіні і в генераторі електричної
Три насоси було потрібно з наступного розрахунку: один - для подачі теплою
види з океану другий - для підкачки холодної води з глибини близько 700м
третій - для перекачування вторинної робочої рідини усередині самої
системи тобто з конденсатора у випарник. Як вторинна робочий рідини
застосовується аміак.
Вперше в історії техніки установка міні-ОТЕС змогла віддати в зовнішнє
навантаження корисну потужність одночасно покривши і власні потреби.
Досвід отриманий при експлуатації міні-ОТЕС дозволив швидко приступити до
проектування ще могутніших систем подібного типу.
Енергія приливів і відливів.
Століттями люди роздумували над причиною морських приливів і відливів.
Сьогодні ми достовірно знаємо що могутнє природне явище - ритмічний рух
морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. У морських просторах
приливи чергуються з відливами теоретично через 6 год. 12 хв. 30 с. Якщо
Місяць Сонце і Земля знаходяться на одній прямій Сонце своїм тяжінням
підсилює дію Місяця і тоді наступає сильний прилив. Коли ж Сонце стоїть
під прямим кутом до відрізка Земля-Місяць (квадратура) наступає слабкий
прилив (квадратура або мала вода). Сильний і слабкий приливи чергуються
Проте дійсний хід приливу і відливу вельми складний. На нього впливають
особливості руху небесних тіл характер берегової лінії глибина води
морські течії і вітер.
Найвищі і сильніші приливні хвилі виникають в дрібних і вузьких затоках або
гирлах річок що впадають в моря і океани. Приливна хвиля ндійського
океану котиться проти перебігу Гангу на відстань 250 км. від його гирла.
Приливна хвиля Атлантичного океану розповсюджується на 900 км. вгору по
Амазонки. У закритих морях наприклад Чорному або Середземному виникають
малі приливні хвилі заввишки 50-70 див.
Максимально можлива потужність в одному циклі підливши - відливши тобто
від одного приливу до іншого виражається рівнянням:
де р - щільність води g - прискорення сили тяжіння S - площа приливного
басейну R - різниця рівнів при приливі.
Як видно з (формули для використання приливної енергії найбільш
відповідними можна рахувати такі місця на морському побережжі де приливи
мають велику амплітуду а контур і рельєф берега дозволяють влаштувати
великі замкнуті “басейни”.
Потужність електростанцій в деяких місцях могла б скласти 2-20 Мвт.
Перша морська приливна електростанція потужністю 635 кВт була побудована в
13 р. в бухті Ліверпуля.
Енергія морських течій
Невичерпні запаси кінетичної енергії морських течій накопичені в океанах і
морях можна перетворювати на механічну і електричну енергію за допомогою
турбін занурених у воду (подібно до вітряних млинів “занурених” в
Найважливіша і найвідоміша морська течія - Гольфстрім.
В даний час у ряді країн і в першу чергу в Англії ведуться інтенсивні
роботи по використанню енергії морських хвиль. Британські острови мають
дуже довгу берегову лінію до в багатьох місцях море залишається бурхливим
протягом тривалого часу.
Один з проектів використання морських хвиль заснований на принципі водяного
стовпа що коливається. У гігантських “коробах” без дна і з отворами вгорі
під впливом хвиль рівень води то піднімається то опускається. Стовп води
діє на зразок поршня: засмоктує повітря і нагнітає його в лопатки турбін.
Головну трудність тут складає узгодження інерції робочих коліс турбін з
кількістю повітря в коробах так щоб за рахунок інерції зберігалася
постійною швидкість обертання турбінних валів в широкому діапазоні умов на
Для стародавніх народів Сонце було богом.
Своєю життєдайною силою Сонце завжди викликало у людей відчуття поклоніння
і страху. Народи тісно пов'язані з природою чекали від нього милостивих
дарів - урожаю і достатку гарної погоди і свіжого дощу або ж кари -
негоди бур граду. Тому в народному мистецтві ми усюди бачимо зображення
Сонця: над фасадами будинків на вишивках в різьбленні і т.п.
Майже всі джерела енергії про які ми до цих пір говорили так або інакше
використовують енергію Сонця: вугілля нафта природний газ суть не що
інше як “законсервована” сонячна енергія. Вона поміщена в цьому паливі з
незапам'ятних часів; під дією сонячного тепла і світла на Землі росли
рослини накопичували в собі енергію а потім в результаті тривалих
процесів перетворилися на паливо що вживалося сьогодні. Сонце щороку дасть
людству мільярди тонн зерна і деревини. Енергія річок і гірських водопадів
також походить від Сонця яке підтримує кругообіг води на Землі.
У всіх приведених прикладах сонячна енергія використовується побічно через
багато проміжних перетворень. Принадно було б виключити ці перетворення і
знайти спосіб безпосередньо перетворювати теплове і світлове випромінювання
Сонця падаюче на Землю в механічну або електричну енергію. Всього за три
дні Сонце посилає на Землю стільки енергії скільки її міститься у всіх
розвіданих запасах викопних палив а за 1 з - 170 млрд. Дж. Велику частину
цієї енергії розсіює або поглинає атмосфера особливо хмари і лише третина
її досягає земній поверхні. Вся енергія що випускається Сонцем більше
тієї її частині яку отримує Земля в 5000000000 разів. Але навіть така
“нікчемна” величина в 1600 разів більше енергії яку дає решта всіх джерел
разом узяті. Сонячна енергія падаюча на поверхню одного озера
еквівалентна потужності крупної електростанції.
Сьогодні для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію ми
маємо в своєму розпорядженні дві можливості: використовувати сонячну
енергію як джерело тепла для вироблення електроенергії традиційними
способами (наприклад за допомогою турбогенераторів) або ж безпосередньо
перетворювати сонячну енергію в електричний струм в сонячних елементах.
Сонячну енергію використовують також після її концентрації за допомогою
дзеркал - для плавлення речовин дистиляції води нагріву опалювання і
Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена за великою площею
(іншими словами має низьку щільність) будь-яка установка для прямого
використання сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій (колектор) з
достатньою поверхнею.
Простий пристрій такого роду - це колектор чорна плита добре ізольована
знизу. Вона прикрита склом або пластмасою яка пропускає світло але не
пропускає інфрачервоне теплове випромінювання. У просторі між плитою і
склом найчастіше розміщують чорні трубки через які течуть вода масло
ртуть повітря сірчистий ангідрид і т.п. Сонячне випромінювання
проникаючи через скло або пластмасу в колектор поглинається чорними
трубками і плитою і нагріває робочу речовину в трубках. Теплове
випромінювання не може вийти з колектора тому температура в нім значно
вища (па 200-500°С) ніж температура навколишнього повітря. У цьому
виявляється так званий парниковий ефект. Звичайні садові парники по суті
справи є простими колекторами сонячного випромінювання. Але чим далі від
тропіків тим менш ефективний горизонтальний колектор а повертати його
услід за Сонцем дуже важко і дорого. Тому такі колектори як правило
встановлюють під певним оптимальним кутом на південь.
Складнішим і дорожчим колектором є увігнуте дзеркало яке зосереджує
падаюче випромінювання в малому об'ємі біля певної геометричної крапки -
фокусу. Відзеркалювальна поверхня дзеркала виконана з металізованої
пластмаси або складена з багатьох малих плоских дзеркал прикріплених до
великої параболічної підстави. Завдяки спеціальним механізмам колектори
такого типу постійно повернені до Сонця це дозволяє збирати можливо більшу
кількість сонячного випромінювання. Температура в робочому просторі
дзеркальних колекторів досягає 3000°С і вище.
Сонячна енергетика відноситься до найбільш матеріаломістких видів
виробництва енергії.
На думку фахівців найпривабливішою ідеєю щодо перетворення сонячної
енергії є використання фотоелектричного ефекту в напівпровідниках.
Але для прикладу електростанція на сонячних батареях поблизу екватора з
добовим виробленням 500 МВт·ч (приблизно стільки енергії виробляє досить
велика ГЕС). Ясно що таке величезна кількість сонячних напівпровідникових
елементів може. окупитися тільки тоді коли їх виробництво буде дійсне
дешево. Ефективність сонячних електростанцій в інших зонах Землі була б
мала із-за нестійких атмосферних умов щодо слабкої інтенсивності сонячної
радіації яку тут навіть в сонячні дні сильніше поглинає атмосфера а також
коливань обумовлених чергуванням дня і ночі.
Проте сонячні фотоелементи вже сьогодні знаходять своє специфічне
застосування. Вони виявилися практично незамінними джерелами електричного
струму в ракетах супутниках і автоматичних міжпланетних станціях а на
Землі - в першу чергу для живлення телефонних мереж в не електрифікованих
районах або ж для малих споживачів струму (радіоапаратура електричні
бритви і запальнички і т.п.).
При дослідженні розпаду атомних ядер виявилось що кожне ядро важить менше
ніж сума мас його протонів і нейтронів. Це пояснюється тим що при
об'єднанні протонів і нейтронів в ядро виділяється багато енергії. Спад
маси ядер на 1г еквівалентний такій кількості теплової енергії яке вийшло
б при спалюванні 300 вагонів кам'яного вугілля. Не дивно тому що
дослідники доклали всіх сил прагнучи знайти ключ який дозволив би
“відкрити” атомне ядро і вивільнити приховану в нім величезну енергію.
Спочатку це завдання здавалося нерозв'язним. Як інструмент учені не
випадково вибрали нейтрон. Ця частинка електрично нейтральна і на неї не
діють електричні сили відштовхування. Тому нейтрон легко може проникнути в
атомне ядро. Нейтронами бомбардували ядра атомів окремих елементів. Коли ж
черга дійшла до урану виявилося що цей важкий елемент поводиться інакше
ніж інші. До речі слід нагадати що уран що зустрічається в природі
містить три ізотопи: уран-238 (238U) уран-235 (235U) і уран-234 (234U)
причому цифра означає масове число.
Атомне ядро урану-235 виявилося значно менш стійким чим ядра інших
елементів і ізотопів. Під дією одного нейтрона наступає ділення
(розщеплювання) урану його ядро розпадається па два приблизно однакових
уламка наприклад на ядра криптону і барію. Ці осколки з величезними
швидкостями розлітаються у різних напрямах.
Але головне в цьому процесі що при розпаді одного ядра урану виникають два-
три нові вільні нейтрони. Причина полягає в тому що важке ядро урану
містить більше нейтронів чим їх потрібний для утворення двох менших
атомних ядер. “Будівельного матеріалу” дуже багато і атомне ядро повинне
від нього позбавитися.
Кожен з нових нейтронів може зробити те ж що зробив перший коли розщепнув
одне ядро. Насправді вигідна калькуляція: замість одного нейтрона
отримуємо два-три з такою ж здатністю розщепнути наступні два-три ядра
урану-235. так продовжується далі: відбувається ланцюгова реакція і
якщо нею не управляти вона набуває лавинного характеру і закінчується
щонайпотужнішим вибухом - вибухом атомної бомби. Навчившись регулювати цей
процес люди дістали можливість практично безперервно отримувати енергію з
атомних ядер урану. Управління цим процесом здійснюють в ядерних реакторах.
Ядерний реактор - пристрій в якому протікає керована ланцюгова реакція.
При цьому розпад атомних ядер служить регульованим джерелом і тепла і
Перший проект ядерного реактора розробив в 1939 р. французький вчений
Фредерік Жоліо-кюрі. Але незабаром Францію окуповували фашисти і проект не
Ланцюгова реакція ділення урану вперше була здійснена в 1942 р. в США в
реакторі який група дослідників на чолі з італійським ученим Енріко Фермі
побудувала в приміщенні стадіону університету Чікаго. Цей реактор мав
розміри 6х6х67 м і потужність 20 кВт; він працював без зовнішнього
Небаченими темпами розвивається сьогодні атомна енергетика.
В принципі енергетичний ядерний реактор влаштований досить просто - в нім
так само як і в звичайному казані вода перетворюється на пару. Для цього
використовують енергію що виділяється при ланцюговій реакції розпаду
атомів урану або іншого ядерного палива. На атомній електростанції немає
величезного парового казана що складається з тисяч кілометрів сталевих
трубок по яких при величезному тиску циркулює вода перетворюючись на
Атомні реактори на теплових нейтронах розрізняються між собою головним
чином по двох ознаках: які речовини використовуються як сповільнювач
нейтронів і які як теплоносій за допомогою якого проводиться відведення
тепла з активної зони реактора.
Але все-таки майбутнє ядерної енергетики мабуть залишиться за реакторами-
розмножувачами. Звичайні реактори використовують сповільнені нейтрони які
викликають ланцюгову реакцію в досить рідкісному ізотопі - урані-235 якого
в природному урані всього біля одного відсотка. Саме тому доводиться
будувати величезні заводи на яких буквально просівають атоми урану
вибираючи з них атоми лише одного сорту урану-235. Решта урану в звичайних
реакторах використовуватися не може. Виникає питання: а чи вистачить цього
рідкісного ізотопу урану на скільки-небудь тривалий час або ж людство знов
зіткнеться з проблемою браку енергетичних ресурсів ?
Немає сумніву в тому що атомна енергетика зайняла міцне місце в
енергетичному балансі людства. Вона безумовно розвиватиметься і надалі без
відмовлено поставляючи таку необхідну людям енергію. Проте знадобляться
додаткові заходи по забезпеченню надійності атомних електростанцій їх
безаварійної роботи а учені і інженери зуміють знайти необхідні рішення.
Багато фахівців висловлюють побоювання по приводу все зростаючій тенденції
до суцільної електрифікації економіки і господарства: на теплових
електростанціях спалюється все більше хімічного палива а сотні нових
атомних електростанцій як і сонячні вітряні і геотермальні станції що
зароджуються у все ширшому масштабі (і врешті-решт виключно) працюватимуть
для виробництва електричної енергії. Тому учені зайняті пошуком принципово
нових енергетичних систем.
Передача електроенергії по проводах обходиться дуже дорого: вона складає
біля третини собівартості енергії для споживача. Щоб понизити витрати
будують лінії електропередачі все більш високої напруги - воно скоро
досягне 1500 кВ. Але повітряні високовольтні лінії вимагають відчуження
великої земельної площі до того ж вони уразливі для дуже сильних вітрів і
інших метеорологічних чинників. А підземні кабельні лінії обходяться в 10 -
разів дорожче і їх прокладають лише у виняткових випадках (наприклад
коли це викликано міркуваннями архітектури або надійності).
Серйозну проблему складає накопичення і зберігання електроенергії оскільки
електростанції найекономічніше працюють при постійній потужності і повному
навантаженні. Тим часом попит на електроенергію міняється протягом доби
тижні і роки так що потужність електростанцій доводиться до нього
пристосовувати. дину можливість зберігати про запас великі кількості
електроенергії в даний час дають гідроакумулюючі електростанції але і вони
у свою чергу пов'язані з безліччю проблем.
Всі ці проблеми що стоять перед сучасною енергетикою могло б - на думку
багатьох фахівців - вирішити використання водню як паливо і створення так
званого водневого енергетичного господарства.
Водень найпростіший і легший зі всіх хімічних елементів можна вважати
ідеальним паливом. Він є усюди де є вода. При спалюванні водню утворюється
вода яку можна знову розкласти на водень і кисень причому цей процес не
викликає ніякого забруднення навколишнього середовища. Водневе полум'я не
виділяє в атмосферу продуктів якими неминуче супроводжується горіння будь-
яких інших видів палива: вуглекислого газу окислу вуглецю сірчистого
газу вуглеводнів золи органічних перекисів н т.п. Водень володіє дуже
високою теплотворною здатністю: при спалюванні 1 г водню виходить 120 Дж
теплової енергії а при спалюванні 1 г бензину - тільки 47 Дж.
Водень можна транспортувати і розподіляти по трубопроводах як природний
газ. Трубопровідний транспорт палива - найдешевший спосіб дальньої передачі
енергії. До того ж трубопроводи прокладаються під землею що не порушує
ландшафту. Газопроводи займають менше земельної площі чим повітряні
електричні лінії. Передача енергії у формі газоподібного водню по
трубопроводу діаметром 750мм на відстань понад 80км. обійдеться дешевшим
ніж передача тоги ж кількості енергії у формі змінного струму по підземному
кабелю. На відстанях більше 450км. трубопровідний транспорт водню дешевший
ніж використання повітряної лінії електропередачі постійного струму з
напругою 40кВ а па відстані понад 900км. - дешевше за повітряну лінію
електропередачі змінного струму з напругою 500 кВ.
Водень - синтетичне паливо. Його можна отримувати з вугілля нафти
природного газу або шляхом розкладання води. Згідно оцінкам сьогодні в
світі проводять і споживають близько 20 млн. т водню в рік. Половина цієї
кількості витрачається на виробництво аміаку і добрив а інша - на
видалення сірки з газоподібного палива в металургії для гідрогенізації
вугілля і інших палив. У сучасній економіці водень залишається швидше
хімічним ніж енергетичною сировиною.
Сучасні і перспективні методи виробництва водню
Зараз водень проводять головним чином (близько 80%) з нафти. Але це
неекономічний для енергетики процес тому що енергія що отримується з
такого водню обходиться в 35 разу дорожче ніж енергія від спалювання
бензину. До того ж собівартість такого водню постійно зростає у міру
підвищення цін на нафту.
Невелику кількість водню отримують шляхом електролізу. Виробництво водню
методом електролізу води обходиться дорожчим ніж вироблення його з нафти
але воно розширюватиметься і з розвитком атомної енергетики стане дешевше.
Поблизу атомних електростанцій можна розмістити станції електролізу води
де вся енергія вироблена електростанцією піде на розкладання води з
утворенням водню. Правда ціна електролітичного водню залишиться вищою за
ціну електричного струму зате витрати на транспортування і розподіл водню
настільки малі що остаточна ціна для споживача буде цілком прийнятна в
порівнянні з ціною електроенергії.
Сьогодні дослідники інтенсивно працюють над здешевленням технологічних
процесів великотоннажного виробництва водню за рахунок ефективнішого
розкладання води використовуючи високотемпературний електроліз водяної
пари застосовуючи каталізатори і т.п.
Коли водень стане таким же доступним паливом як сьогодні природний газ
він зможе усюди його замінити. Водень можна буде спалювати в кухонних
плитах у водонагрівачах і опалювальних печах забезпечених пальниками які
майже або зовсім не відрізнятимуться від сучасних пальників вживаних для
спалювання природного газу.
Як ми вже говорили при спалюванні водню не залишається ніяких шкідливих
продуктів згорання. Тому відпадає потреба в системах відведення цих
продуктів для опалювальних пристроїв що працюють на водні Більш того
водяну пару що утворюється при горінні можна вважати корисним продуктом --
він зволожує повітря (як відомо в сучасних квартирах з центральним
опалюванням повітря дуже сухе). А відсутність димарів не тільки сприяє
економії будівельних витрат але і підвищує до. п. д. опалювання на 30%.
Водень може служити і хімічною сировиною в багатьох галузях промисловості
наприклад при виробництві добрив і продуктів харчування в металургії і
нафтохімії. Його можна використовувати і для вироблення електроенергії на
місцевих теплових електростанціях.
Незаперечна роль енергії в підтримці і подальшому розвитку цивілізації. У
сучасному суспільстві важко знайти хоч би одну область людської діяльності
яка не вимагала б - прямо або побічно - більше енергії чим її можуть дати
За час існування наший цивілізації багато раз відбувалася зміна традиційних
джерел енергії на нових досконаліших. не тому що старе джерело було
Сонце світило і обігрівало людину завжди: і проте одного разу люди
приручили вогонь почали палити деревину. Потім деревина поступилася місцем
кам'яному вугіллю. Запаси деревини здавалися безмежними але парові машини
вимагали калорійнішого "корму".
Але і це був лише етап. Вугілля незабаром поступається своїм лідерством на
енергетичному ринку нафти.
ось новий виток в наші дні провідними видами палива поки залишаються
нафта і газ. Але за кожним новим кубометром газу або тонної нафти потрібно
йти все далі на північ або схід зариватися все глибше в землю. Зрозуміло
що нафта і газ з кожним роком коштуватимуть нам все дорожче.
Заміна? Потрібний новий лідер енергетики. Ним поза сумнівом стануть
Запаси урану якщо скажімо порівнювати їх із запасами вугілля начебто не
так вже і великі. Та зате на одиницю ваги він містить в собі енергії в
мільйони разів більше ніж вугілля.
А підсумок такий: при отриманні електроенергії на АЕС потрібно витратити
вважається в сто тисяч разів менше засобів і праці чим при витяганні
енергії з вугілля. ядерне пальне приходить на зміну нафти і вугіллю
Завжди було так: наступне джерело енергії було і могутнішим. То була якщо
можна так виразитися "войовнича" лінія енергетики.
У гонитві за надлишком енергії чоловік все глибше занурювався в стихійний
світ природних явищ і до якоїсь пори не дуже замислювався про наслідки
своїх справ і вчинків.
Але часи змінилися. Поза сумнівом в майбутньому паралельно з лінією
інтенсивного розвитку енергетики отримають широкі права громадянства і
лінія екстенсивна: розосереджені джерела енергії не дуже великої
потужності та зате з високим ККД екологічно чисті зручні в обігу.
Розповідь про енергію може бути нескінченна необчислені альтернативні
форми її використання за умови що ми повинні розробити для цього ефективні
і економічні методи. Не так важливо яке ваша думка про потреби енергетики
про джерела енергії її якість і собівартість. Нам мабуть. слід лише
погодитися з тим що сказав вчений мудрець ім'я якого залишилося
невідомим: "Немає простих рішень є тільки розумний вибір".

ЛОПАТЕВА МИШАЛКА.cdw

ВНТУ.7.090510.126.03.01.000

Опора рпивода(А3).cdw

ВНТУ.7.090510. .00.00.000 СК
Сталь 20 ГОСТ 1050-88

СПЕЦИФИКАЦИЯ КРИШКА.frw

терм.frw

записка.doc

В багатьох технологічних процесах
застосовуються об’ємні апарати з
мішалками які працюють під тиском.
Основним елементом апарата є
циліндрична обичайка. Вертикальні
обичайки закриваються знизу і зверху а
горизонтальні – з боків деталями які
називаються днищами. На відміну від
днищ які мають з обичайкою нероз’ємне
з’єднання кришки є від’ємними
частинами апаратів. Днища і кришки
виготовляють з тих же матеріалів що й
Приєднання до апаратів кришок і
з’єднання окремих частин апаратів
здійснюється за допомогою фланців.
Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками.
Приєднання до апаратів трубопроводів і
контрольно-вимірювальних пристроїв
здійснюється за допомогою штуцерів.
Великим поширенням користуються
фланцеві штуцери рідше зустрічаються
Для огляду апарата завантаження
сировиною і очищення апарата а також
для збирання та розбирання внутрішніх
пристроїв використовуються люки і
лази. При з’ємних кришках апарати
можуть бути без люків.
Встановлення апаратів на фундаменті
здійснюється за допомогою лап і опор.
Видаляється рідина з апарата через
нижній штуцер або по трубі
Апаратура під тиском пошкодження якої
може призвести до нещасного випадку
повинна відповідати вимогам інспекції
Державного гірничотехнічного нагляду.
Апарати з токсичними і
вибухонебезпечними середовищами
знаходяться під особливим наглядом. х
експлуатація виконується по
спеціальним інструкціям.
Обігрів апаратів зазвичай здійснюють
за допомогою сорочок діаметр яких
приймають на 40 100 мм більше діаметра
До корпуса сталевого апарату
приварюють сорочку. Обігріваючу рідину
подають в сорочку через нижній штуцер
а видаляють через верхній щоб сорочка
була завжди заповнена теплоагентом.
Обігріваючий пар подають в сорочку
через верхній штуцер а через нижній
відводять конденсат.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК ОБИЧАЙКИ
1 Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарат що
працює під внутрішнім тиском
розраховуємо на міцність:
Sоб ? товщина стінки обичайки мм;
P ? тиск в апаратіНмм2;
DВ ? внутрішній діаметр апарата мм;
[у] ? нормативна допустима напруга
Нмм2 яку обираємо за даними ГОСТу 1050-60;
ц ? коефіцієнт міцності зварного
поздовжнього шва який характеризує
міцність зварювального шва в
порівнянні з міцністю основного
Для Сталі 20 [у]=14575 Нмм2. Прибавка для
компенсації корозії для неагресивної
рідини обираємо 1 мм. За формулою (1.1)
знаходимо товщину стінки обичайки:
Товщину стінки розраховану за
формулою (1.1) округлюємо у бік
збільшення до цілого парного значення
і приймаємо Sоб=8 мм.
2.Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища
(рис.1.1) що працює під внутрішнім
тиском розраховуємо на міцність за
R- радіус кривизни у вершині днища:
Отже радіус еліптичного днища за
формулою (1.3) дорівнює:
Рисунок 1.1 ? Днище нижнє еліптичне
hв= 500- внутрішня висота еліптичної
частини днища мм. [1].
За формулою (1.2) визначаємо товщину
3. Товщина верхнього еліптичного днища
Товщину стінки верхнього еліптичного
днища (рис. 1.2)розраховуємо за формулою
(1.2) що й для нижнього днища:
Рисунок 1.2 ? Днище верхнє еліптичне
і приймаємо Sкр=8 мм.
РОЗРАХУНОК ВИСОТИ АПАРАТУ
1 Розрахунок висоти обичайки
Для даного апарату розрахуємо висоту
обичайки за формулою:
? внутрішній діаметр апарату м
? ємність апарату мі
2 Розрахунок висоти апарату
Для даного внутрішнього діаметру
обичайки ми підібрали верхнє та нижнє
днища висота яких складає hд=500мм. Отже
висота апарату знаходиться за
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ
Фланці – деталі масового виготовлення
і їх обирають згідно ГОСТу.
За допомогою фланців виконують
роз’ємне з’єднання апаратів та
трубопроводів. Найбільш поширені
фланці плоскі приварні з гладкою
ущільненою поверхнею і фланці приварні
в стик з ущільненою поверхнею виступ -
западина”. Плоскі приварні фланці
застосовують головним чином при тисках
до 25Нмм2. При більш високих тисках
перевагу надають фланцям привареним в
стиск які мають стовщену шийку що
надає фланцю більшу жорсткість.
Зі збільшенням температури механічна
міцність сталі зменшується при цьому
зі збільшенням температури значення
допустимих робочих тисків в апаратах
опускаються нижче умовних. ноді для
апаратів з високою температурою
середовища приходиться обирати фланці
на більш високий умовний тиск.
Приєднувальні розміри фланців усіх
типів уніфіковані що забезпечує
взаємозаміну. В основі уніфікації
лежить поняття про умовний тиск (або
умовний діаметр). Для того щоб не
виготовляти фланці на любий можливий
тиск і будь-який можливий діаметр
обичайки весь неперервний ряд тисків і
діаметрів розбитий на ряд умовних
тисків та діаметрів.
Для Сталі 20 обираємо фланець (рис.3.1)
приварний в стик з ущільненою
поверхнею виступ - западина” згідно
робочого тиску в залежності від
температури і самого середовища.
Таблиця 3.1. ? Параметри фланця
привареного в стик з ущільнюючою
поверхнею ”вступ-впадина”
Розміри ммDвПриєднувальні розміри
Hмм2DнD1D2D3DnDmd0200022052160212121252034210027
Продовження таблиці 3.1
ммb1b2H1H2ШпилькиРізьбаКількість8085185190М2776
Рисунок 3.1 – Фланець приварний в стиск
з ущільнюючою поверхнею
2. Вибір прокладки для фланцевого
Прокладки забезпечують геометричність
фланцевого з’єднання. х виготовляють
з більш м’якого матеріалу ніж
матеріал фланців і при затягуванні
з’єднань вони деформуються і
заповнюють усі подряпини та
заглиблення на поверхні фланців.
Зі збільшенням тиску на прокладку
збільшується геометричність
з’єднання. Зі зменшенням ширини
прокладки збільшується тиск на неї
тому прокладки для фланцевих з’єднань
високого тиску виготовляють більш
Найбільш поширені матеріали прокладок:
картон гума пароніт азбест
фторопласт мідь алюміній м’яка сталь
та інші. Картон використовують при
низьких тисках та температурах для
води та інших нейтральних середовищ;
пароніт – для гарячої води пари та
багатьох хімічних речовин; гуму – для
кислих середовищ; металеві прокладки
Для тиску 10 Нмм2 і температури до 40?С
обираємо паронітову прокладку (рис.3.2.).
Рисунок 3.2 ? Прокладка плоска
паронітову для фланцевого з’єднання.
Таблиця 3.2.?Прокладка плоска для
фланцевого з’єднання мм
3. Розрахунок фланцевих з’єднання
Болти для з’єднання фланців
використовують при тиску в апараті до
Нмм2. При більш високих тисках болти
застосовувати не рекомендується із-за
того що біля головки болта виникають
місцеві напруги. При тисках вище 16
Нмм2 а також при високих температурах
використовують шпильки .
В роботі фланцевих з’єднань можна
Стадія перша: початок зборки; гайка
дотикається до фланця; шпилька не
затягнута; прокладка не стиснена.
Стадія друга: з’єднання зібрано
шпилька затягнена силою V та
подовжилася на Д прокладка стиснена
силою V її товщина зменшилася на Дlп.
Стадія третя: поданий тиск; кришка
намагається піднятися: шпилька
додатково подовжується на Дна цю
ж величину зменшується деформація
Сила що діє на одну шпильку від тиску в
z- кількість шпильок шт.;
Dсп- середній діаметр прокладки мм
Розглядаючи додатково рівняння
деформацій та виводячи коефіцієнт
основного навантаження ч та коефіцієнт
запасу проти розкриття стиску
Кст=125ч15 отримуємо вираз для сумарної
Коефіцієнт основного навантаження:
лп ? податливість прокладки що
дорівнює деформації від одиничної
lп ? товщина прокладки мм
Fп ? площа прокладки що приходься на
Еп ? модулі пружності матеріалу
прокладки. Модуль пружності для
паронітової прокладки рівний 3?103 Нмм2;
лш ? податливість болта ммН;
lш ? довжина шпильки мм
Fш ? площа поперечного перерізу
шпильки (площу шпильок Fш можна брати по
внутрішньому діаметру різі) мм2
Еш ? модулі пружності матеріалу
шпильки який дорівнює
Для сталевих деталей можна прийняти
ч=02 та Кст= 14; при наявності м’яких
прокладок ч=04 та Кст=15. Для паронітової
прокладки приймаємо Кст=15. В першому та
в другому випадку для орієнтовних
розрахунків можна прийняти:
Умова міцності болтів: P≤?[P]
[P] ? допустиме навантаження для
шпильок при розрахунковій температурі.
Перевіряємо міцність шпильок М27 із
Сталі 35Х встановлених в кількості z=76
? піддатливість шпильки обраховуємо
? піддатливість частини прокладки що
приходиться на одну шпильку обрахуємо
? коефіцієнт основного навантаження
обраховуємо за формулою (3.3.):
? зусилля від тиску в апараті що
приходиться на одну шпильку
обраховуємо за формулою (3.1.):
? сумарне зусилля на шпильку
обраховуємо за формулою (3.2.):
Допустима сила [Р] для М27 із Сталі 35Х при
?С ? 59кН а при 200?С?43кН [1]. Умова
міцності забезпечується оскільки 43кН
ПРИСТРО ДЛЯ З’ДНАННЯ
ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ ТА УСТАНОВКИ
Штуцери використовують для приєднання
до апарату трубопроводів і арматури а
також для встановлення
контрольно-вимірювальних приладів і
оглядових вікон. Штуцери (рис.4.1)
складаються з патрубка (короткого
відрізка труби) і фланця. Зазвичай
штуцери приварюють до апарату за
варіантом 1. В тих випадках коли в
апараті повинна бути гладенька
поверхня зварювання виконується за
Найменша висота штуцера повинна
забезпечувати зручний підвід шпильок з
боку апарату. Виготовляють штуцери з
фланцями приварними плоскими
гладенькими для умовного тиску py= 1
Нмм2; штуцери з фланцями приварними в
стик гладенькими для умовного тиску py=
Оскільки арматуру що приєднується до
штуцерів не виготовляють для умовного
тиску менше 1 Нмм2 то вибирати штуцери
до апаратів низького тиску необхідно
для умовного тиску 1Нмм2 тому для тиску
7 МПа вибираємо штуцери з фланцями
приварними плоскими гладенькими для
умовного тиску py= 1 Нмм2 (мал..4.2).
Рисунок 4.1 – Штуцер зварний
Вибрані розрахункові данні для штуцера
(рис. 4.2) наведені в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1 – Данні для розрахунку
Прохідний умовний діаметр
DуLdнSDнD1D2fbОпори під
болтиd0Кількість150220159628024021224238
Рисунок 4.2 ? Штуцер з фланцем
приварним плоским гладеньким.
2 Розрахунок бокового лазу
Апарати діаметром 800 мм та більше
повинні мати лаз для огляду. Лази мають
діаметр 450-500 мм. Лише в крайньому
випадку 400 мм (пролізти у верхньому
одязі через отвір 400 мм може не всякий
робітник). Кришку лаза виконують у
вигляді заглушки на болтах якщо лазом
користуються рідко. Ті лази що часто
відкриваються мають кришки на
Розрахуємо лаз (рис.4.3)діаметром 450 мм
Апарат виготовлений зі Сталі 20 при
t=40?С приймаємо допустиму напругу
Коефіцієнт міцності зварного
міцність зварювального шва з міцністю
основного металу при автоматичному
Товщину стінки лазу приймаємо 8 мм.
Рисунок 4.3 – Лаз з фланцем плоским
Таблиця 4.2. ? Лаз з фланцем сталевим
плоским приварним гладеньким для ру=1
DвlDнD1D2bb1S не менше Отвори під шпильки
М27450280590550520323062324
Розміри прокладки [1]:
зовнішній діаметр 509мм;
внутрішній діаметр 480мм.
3 Укріплення отворів
В обичайках та днищах апаратів є різні
отвори: для штуцерів люків лазі та
інших пристроїв. Ці отвори послаблюють
стінку апарату. Для відновлення
міцності стінки її укріплюють
встановлюючи елементи.
Діаметр неукріпленого отвору не
повинен перевищувати 0.6 внутрішнього
діаметру циліндра а його абсолютна
величина не повинна перевищувати 200мм.
Отвори з великими діаметрами потрібно
Зазвичай отвори укріплюють способом
зварювання накладок до тіла патрубка і
до стінки ємності. Ці накладки
укріплюючи кільця забезпечують
сигнальним отвором з різьбою М10х15 для
перевірки герметичності зварювального
шва. Шви змазують мильною піною і коли
через сигнальний отвір підводять
стиснуте повітря то навіть невеличкі
тріщини стають помітними.
При визначенні розмірів укріплюючого
кільця (рис.4.4) ? товщини h та діаметру
Dк виходять з того що площа поперечного
перерізу кільця повина бути рівною
При h=S приймають Dк=(1.7ч2)d.
Зовнішній діаметр укріплюю чого кільця
не повинен бути більший подвоєного
діаметра отвору патрубка тому що
місцеві напруги які виникають на краю
отвору швидко зменшуються і на
відстані рівній половині діаметра
становляться дуже незначними.
діаметр Dк=(1.7ч2)d=(1.7ч2)?450=765ч900мм.
Приймаємо h=Dк=8x800мм.
Рисунок 4.4 – Укріплююче кільце
4 Підбір косинок для підйому апарату
при транспортуванні та розрахунок
Косинка (рис. 4.5) виготовляється з
листової сталі Ст3 тієї ж товщини що і
стінка обичайки ? 8 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
Умова міцності для зварного шву:
F ? сила що діє на зварний шов
дорівнює половині ваги апарату тобто
K ? катет зварного шва
l ? довжина зварного шва дорівнює
периметру пластини l =340 мм
в ? коефіцієнт проплавлення який
приймається для ручного зварювання
[ф] ? допустиме напруження матеріалу
шва приймається 150 МПа.
Отже катет шва обраховується за такою
Рисунок 4.5 ? Косинка для підйому
апарата при транспортуванні
Опори служать для встановлення
апаратів на фундамент. Опора має
обичайку циліндричної або конічної
форми і фундаментне кільце із
стрічкової сталі що приварюється до
обичайки. Опору приварюють до корпусу
апарата суцільним швом. Такого типу
опори застосовують головним чином при
встановлені вертикальних апаратів не в
приміщенні особливо при
співвідношенні висоти апарату і
діаметру. Малі опори іноді
встановлюють на трубчастих опорах.
Для вертикального апарату що має
еліптичне верхнє та нижнє днище
підібрати стальні зварні лапи (рис. 4.6).
Вага апарату при гідравлічних
Таблиця 4.3. ? Лапи сталеві зварні
Допустиме навантаження на лапу
мм2LBB1B2HhSlD619980170118181204252148115923
Питоме навантаження на опру:
n ? кількість підвісних лап;
Fоп ? опорна площа одної лапи.
Рисунок 4.6. ? Лапи стальні зварювальні
ВУЗЛИ ТА ДЕТАЛ ПЕРЕМШУЮЧОГО
1 Розрахунок мішалки лопатевої
Мішалки лопатеві рамні та якірні
(рис.5.1) працюють з невеликими кутовими
швидкостями (не більше 80 обхв) і дають
рідині обертаючий рух. Розмах
лопатевої мішалки dм приймають
Рисунок 5.1 – Мішалки:
Рамні мішалки використовують для
перемішування забруднених та в’язких
рідин. Обрис мішалки повторює
конфігурацію днища апарату що
дозволяє зробити зазор між мішалкою і
стінками апарату мінімальним.
Створюється інтенсивне перемішування
безпосередньо у стінок апарату і
відбувається очищення їх від налипання
Перемішуючі пристрої ? мішалки
приводяться у дію стандартними
електродвигунами. Для пониження
кутової швидкості застосовуються
редуктори і клиноременеві передачі.
Наявність надлишкового тиску чи
вакууму в апараті вимагає щоб ввід
валу мішалки в апарат був ущільнений за
допомогою сальника чи торцевого
Приводи до мішалок звичайно
встановлюються на кришці апарата на
скойках. Стоїки кріпляться на кришках
апаратів за допомогою опор.
Мішалки лопатеві якірні працюють з
невеликими кутовими швидкостями (не
більше 80 обхв) і надають рідині
В даному курсовому проекті дана за
умовою лопатева мішалка (рис.5.2)
Якірна мішалка dм=1200мм повинна
працювати з частотою обертання nл=31.8
Таблиця 5.1. ? Перемішуючі лопатеві
пристрої (згідно МН 5864-66):
dмКутова швид-кістьПара-
вищаПито-ма потуж-ність
кВтdbSd1h1aa1D2радсобхвДина-мічний
коефі-цієнт вЧяз-костіГус-тина
кгм312003.331.8300013000.36012512110130808013
Підберемо асинхронний двигун за даними
з таблиці 5.1. якщо відомі передаточне
число двигуна і=23; коефіцієнт корисної
дії приводу ?=0.85 та потужність що
витрачається на тертя в сальнику
Потужність яка втрачається:
Потужність електродвигуна:
Частота обертання електродвигуна:
Вибираємо електродвигун АО2-32-6[2]:
Рисунок 5.2 Пристрій для перемішування
речовини: мішалка лопатева.
Тоді частота обертання мішалки буде:
КОНТРОЛЬНО-ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ.
Для кращого нагляду за апаратом
застосовуємо манометри та термометри.
Згідно з довідковими даними ми
вибираємо вимірювальні прилади з
параметрами що наведені нижче.
Вибираємо термометр П41241291 – це
термометр прямого виконання тобто
вимірює температуру шляхом доторкання.
Діапазон вимірювання від 0 до 100°С з
ціною поділки 1°С. Довжина верхньої
частини 240мм нижньої – 291мм.
Кожну посудину і самостійну порожнину
з різним тиском опоряджуємо
манометрами прямої дії. Манометр
встановлюємо на штуцері посудини.
Манометри повинні мати клас точності
-25 – при робочому тиску посудини до 25
-15 – при робочому тиску посудини
понад 25 МПа (25кгссм2);
Манометр вибираємо з такою шкалою щоб
межа вимірювання робочого тиску
знаходилась у другій третині шкали. На
шкалі манометра нанесемо червону
риску яка вказувала б на робочий тиск
посудини. Замість червоної риски
можемо також прикріпити до корпуса
манометра металеву пластинку
пофарбовану в червоний колір і щільно
прилягаючу до скла манометра.
Манометр встановлюємо так щоб його
покази можна було чітко бачити
обслуговуючому персоналу. Номінальний
діаметр корпуса манометрів що
встановлюються на висоті до 2 м від
рівня площадки спостереження за ним
повинен бути не менше 100 мм а на висоті
від 2 до 3м не менше 160 мм. Встановлювати
манометри на висоті понад 3м від рівня
площадки обслуговування
У необхідних випадках манометр залежно
від умов роботи і властивостей
середовища що міститься в посудині
потрібно спорядити сифонною трубкою чи
масляним буфером або іншими
пристроями що захищають його від
безпосередньої дії середовища і
температури та забезпечують надійну
Отже вибираємо манометр з корпусом
діаметром 60 мм класом точності 25 і
діапазоном вимірювань 0 6 кгссм2.
Посудини що працюють при змінюваній
температурі стінок мають бути
забезпечуємо приладами для контролю
швидкості та рівномірності
прогрівання по довжині висоті посудини
і реперами для контролю теплових
переміщень. Необхідність оснащення
посудин вказаними приладами і
реперами а також допустима швидкість
нагрівання та охолодження посудин
визначаються розробником проекту і
повинні бути зазначені в паспорті або
інструкції з монтажу та експлуатації.
Вимоги до техніки безпеки наведені в
галузевих правилах вони підлягають
реєстрації в органах Держнагляду
охорони праці України. Нагляд за такими
об’єктами організовує керівник
підприємства який несе
відповідальність за безпечну
експлуатацію та виконання ремонтних
робіт. Для своєчасного виявлення
можливих дефектів обладнання що
працює під тиском воно підлягає
технічному контролю перед запуском в
роботу періодично і позачергово. Перед
запуском у роботу такі апарати мають
бути оглянуті органами Держнагляду
охорони праці України які їх
реєструють і видають дозвіл на
експлуатацію. Періодичний технічний
контроль існує двох видів:
-зовнішній та внутрішній огляд один
-гідравлічне випробування один раз на
Проект і технічні умови на
виготовлення посудин погоджують в
порядку встановленої вище вказаною
організацією. На корпусі апарату
прикріплюють пластину на якій нанесені
-назва підприємства виробника номер
рік виготовлення робочий та пробний
тиск і допустима температура стінки.
Під час гідравлічних випробувань
апарат має перебувати під тиском не
Апарат обладнують запірною арматурою
приладами для вимірювання тиску і
температури середовища. Манометри
повинні мати клас точності 25 і таку
шкалу щоб межа вимірювання тиску
знаходилась в першій третині шкали.
Перевірку манометрів та їх
опломбування проводять один раз в рік
а через шість місяців проводять
перевірку контрольними манометрами.
В даному курсовому проекті було
розраховано апарат для неагресивного
середовища вертикальний який працює
Основним із елементів апарата є
циліндрична обичайка яка розташована
вертикально та закривається із однієї
сторони еліптичною кришкою а з іншої
Підрахувавши товщини обичайки днища і
кришки було визначено та підібрано за
даними параметрами: штуцер лаз опори
фланці шпильки для з'єднань.
Зробивши всі розрахунки апарат було
спроектовано на форматі А1.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М.
Расчеты деталей машин: Справочное
пособие. –М: Вышэйшая школа 1978. -469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора.
–М: Машиностроение 1982. -576 с
Гуревич Д.Ф. Основы расчета
трубопроводной арматуры. –М: Вышэйшая
Допатьев А.Д. Конструирование и
расчет химических апаратов. –М: Высшая

Спец днище.spw

-11.ОК.021.02.000.СК
Складальне креслення

Спец до бака.spw

08-11.ОК.006.00.000 СК
Складальне креслення
Шайба 36 Н ГОСТ 6402-70

СТИЙКА ПИД РЕДУКТОР 3.cdw

Спец до бака (2).spw

08-11.ОК.006.00.000 СК
Складальне креслення
Шайба 27 Н ГОСТ 6402-70

стойка п д редуктор.frw

ВСТУП.doc

Деаератор – це змішувальний підігрівник основним призначенням якого
є деаерація води тобто видалення з неї газових домішок при температурі
насичення (кипіння).
По принципу дії деаератори поділяють на термічні десорбіційні та
хімічні. Також деаератори бувають двох тисків – атмосферного (ДСА) та
підвищеного тиску (ДСП) [1].
Деаераторний бак являє собою горизонтальний циліндричний корпус з
еліптичними днищами а також з дренажним технологічним резервними
штуцерами та штуцерами витратних трубопроводів.
Приєднання до апарату люків штуцерів та з’єднання його окремих
частин виконується за допомогою зварювання.
Встановлення контрольно-вимірювальних приладів(манометра термометра)
здійснюється за допомогою штуцерів та гільз. У більшості випадків гільзи
служать для установки в них сляних термометрів або термопар а штуцери –
для встановлення манометрів.
Для огляду апарату завантаження сировини та очистки апарату служать
Встановлення апарату на фундаменті виконується за допомогою лап та
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК АПАРАТУ
1 Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарата що працює під внутрішнім тиском
розраховуємо на міцність за формулою
де Sоб — товщина стінки обичайки мм;
DB — внутрішній діаметр апарата мм;
φ— коефіцієнт міцності зварного шва. Для зварювання апарату
обираємо стиковий двосторонній ручний шов для якого φ=095;
[] — нормативне допустиме напруження. Оскільки апарат
призначений для видалення із води газових домішок то матеріал повинен бути
стійкий отже обираємо Сталь 10 для якої за ГОСТ 1050 – 60 []=118 Нмм2;
р — тиск в апараті Нмм2;
C – прибавка для компенсації корозії. Приймаємо С=1 мм.
2 Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою
Оскільки товщина стінки обичайки та товщина стінки еліптичного днища
розраховується за аналогічними формулами то Sоб=Sдн=12 (мм) тому що
згідно рекомендацій отримане значення округлюємо до більшого парного числа.
ПРИСТРО ДЛЯ ЗДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ
Приєднання до апаратів трубопроводів виконується за допомогою
штуцерів. Необхідно встановити в апараті такі штуцери: дренажний
резервний технологічний штуцер витратних трубопроводів.
За даним значенням діаметру Dу=150 мм дренажного штуцеру знайдемо
де V – ємність апарату м3;
– час. Приймаємо =3600с.
За даним значенням діаметру Dу=125 мм резервного штуцеру знайдемо
За даним значенням діаметру Dу=100 мм резервного штуцеру знайдемо
За даним значенням діаметру Dу=250 мм технологічного штуцеру знайдемо
За даним значенням діаметру Dу=300 мм штуцера витратних трубопроводів
Зображення штуцера показано на рисунку 2.1
Рисунок 2.1 – Штуцер
Технологічні і конструктивні розміри штуцерів наведені в таблиці 2.1
Таблиця 2.1 – Штуцери з фланцями приварними плоскими гладенькими для
тиску ру=10 нмм2 (за Н 999-65) мм
Прохід1 dн S Dн D1 D2 f b
Розрахуємо товщину плоскої кришки люка за формулою
де k1 – коефіцієнт що визначається за діаграмою в залежності від
відношення [pic] В будь-якому випадку значення коефіцієнта k1 повинно бути
k1 ( 05. Приймаємо k=05;
[pic] – середній діаметр прокладки. Згідно із значенням тиску
приймаємо що прокладка паронітова діаметри якої будуть дорівнювати:
D9=559 мм D10=531 мм.
Dб – діаметр болтового кола
b0= bп – розрахункова ширина прокладки
m=25 – прокладочний коефіцієнт;
Товщина плоскої кришки люка буде дорівнювати
3 Розрахунок болтів люка на міцність
Матеріал болтів – Сталь 35Х.
Матеріал гайок – Сталь 35.
Перевіряємо міцність болтів М20 із Сталь 35Х у кількості z=24 шт.
де [pic] – розрахункова довжина болтамм.
Приймаємо a1=2 мм; b=35 мм.
[pic] – площа болта мм2:
[pic] – модуль пружності матеріалу болта.
Піддатливість частини прокладки що приходиться на один болт
[pic] – модуль пружності матеріалу прокладки.
Коефіцієнт осьового навантаження
Зусилля від тиску в апараті що приходиться на один болт
Сумарне зусилля на болт
де kст – коефіцієнт запасу затяжки проти розкриття стику прийнятий
Допустима сила [P] для М20 зі сталі 35Х при 20°С – 25 кН а при
0°С – 18 кН тому болт буде працювати надійно.
4 Розрахунок люка для зливання води із деаераторної колони
Заданий діаметр люка для зливання води із деаераторної колони
становить Dу=1300 мм.
Товщину стінки люка для зливання води із деаераторної колони
розраховуємо за формулою
6 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
Найбільший діаметр який можна проектувати без спеціальних укріплень
розрахуємо за наступними формулами:
де =Sоб – товщина стінки мм.
Оскільки діаметр люка Dу=500 мм перевищує діаметр який можна
проектувати без спеціальних укріплень то потрібно використати накладку
Товщину укріплюючого кільця приймаємо рівною товщині стінки апарату
Зовнішній діаметр кільця
Dк = (17(2)(Dу =(17(2)(500 = 850(1000 (мм).
Приймаємо h ( Dк =12 ( 900 (мм).
Діаметр люка для зливання води із деаераторної колони становить
Dу=1300 мм отже необхідно виконати укріплення. Нехай товщина укріплюючого
кільця дорівнює товщині стінки апарату
Dк = (17(2)(Dу =(17(2)(1300 = 2210(2600 (мм).
Приймаємо h ( Dк =12 ( 2400 (мм).
Дренажний штуцер має діаметр Dу=150 мм отже потрібно виконувати
Dк = (17(2)(Dу =(17(2)(150 = 255(300 (мм).
Приймаємо h ( Dк =12 ( 280 (мм).
Оскільки резервний штуцер має діаметр Dу=125 мм то потрібно
використати накладку
Dк = (17(2)(Dу =(17(2)(125 = 2125(250 (мм).
Приймаємо h ( Dк =12 ( 232 (мм).
Технологічний штуцер діаметром Dу=250 мм також слід укріпити
Dк = (17(2)(Dу =(17(2)(250 = 425(500 (мм).
Приймаємо h ( Dк =12 ( 460 (мм).
Штуцер витратних трубопроводів має діаметр Dу=300 мм отже необхідно
Dк = (17(2)(Dу =(17(2)(300 = 425(550 (мм).
Опори служать для встановлення апаратів на фундамент. Для бетону
питоме навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати 2
Запишемо вагу апарату: [pic].
Вага апарату при гідравлічних випробуваннях буде дорівнювати
де Gап – вага апарату кН;
ρ – густина речовини [pic].
Приймаємо що в апараті 2 лапи. Визначимо навантаження на кожну лапу
Питоме навантаження на опорну поверхню
Оскільки умова виконується то лапи підібрані надійно.
Опора зображена на рисунку 3.1. Розміри опори наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Опори горизонтальних апаратів
D ммb ммB ммH ммh1 ммh2 ммd1 ммd2 ммF
мм2340020030029902390219036М4888969448
Рисунок 3.1 – Опори горизонтальних апаратів
ВИБР КОНТРОЛЬНО-ВИМРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДВ
Для кращого нагляду за апаратом необхідно застосовувати манометри та термометри.
Манометр може бути встановлений на штуцері посудини або трубопроводі запірної арматури. Манометр повинен бути встановлений так щоб його покази можна було чітко бачити обслуговуючому персоналу.
Для даного корпусу деаераторного баку вибираємо манометр з діаметром корпусу 100 мм клас точності якого 25 а верхня межа вимірювання і надлишкового тиску – 06 – 1600 кгссм2.
Манометр приєднується до баку за допомогою штуцера діаметром
Манометр зображений на рисунку 4.1.
Рисунок 4.1 – Манометр
Для даної робочої температури вибираємо термометр прямого виконання №6 з ціною поділки 1°С довжина верхньої частини якого становить L1=240 мм а нижньої – L2=160мм.
Термометр П 6 1240160 ГОСТ 2823 – 73.
Термометр зоражений на рисунку 4.2 [3].
Рисунок 4.2 – Термометр
ПЕРЕВРКА ЗВАРЮВАЛЬНИХ ШВВ НА МЦНСТЬ
Для зварювання обираємо електрод Э42. Для того щоб розрахувати міцність шва який з'єднує штуцери і корпус аппарату використаємо формулу
Dн – зовнішній діаметр патрубка штуцера мм;
– коефіцієнт проплавлення. Приймаємо =07;
k – катет шва мм. Приймаємо рівним товщині стінки патрубка.
Допустиме напруження матеріалу зварного шва
Зварювальний шов між дренажним штуцером та корпусом
Зварювальний шов між резервним штуцером та корпусом
Зварювальний шов між технологічним штуцером та корпусом
Зварювальний шов між штуцером витратних трубопроводів і корпусом
Отже виходячи із розрахунків шви підібрано надійно.
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ
У виробничу безпеку входять засоби по створенню найбільш сприятливих умов для збереження здоров’я робітників запобігання нещасних випадків і травматизму.
Основними умовами охорони праці і виробничої безпеки є: захист працівників від загазованості виконання вимог щодо освітлення захист від шуму та вібрації виконання вимог з електробезпеки.
На все основне обладнання в обов’язковому порядку повинні бути паспорти в яких вказані пристрої призначення технічна характеристика вимоги безпеки під час експлуатації та ремонту. 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 обєктами організовується керівником підприємства який несе відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання робіт по ремонту цих обєктів. Перед запуском у роботу такі обєкти мають бути оглянуті органами держнаглядохоронпраці які їх реєструють і видають дозвіл на експлуатацію.
Виробниче обладнання має бути пожежо- та вибухобезпечним. Елементи конструкції не повинні мати гострих кутів поверхонь з нерівностями що є джерелом небезпеки. Конструкція повинна виключати можливість дотику працюючих до гарячих чи переохолоджених частин.
Важливим показником виробничої безпеки є те що раціональна організація робочого місця при монтажі та ремонті повинна передбачати мобільність а також збереження усіх вимог безпеки [3].
В даному курсовому проекті було спроектовано апарат горизонтального виконання – корпус деаераторного баку.
При проектуванні розраховано товщини стінки апарата (обичайки та еліптичного днища)які становлять Sоб=Sдн=12 (мм) товщина стінки люка що дорівнює Sл=6 (мм) та проводилися розрахунки на міцність апарата. По заданих параметрах (технічних характеристиках) підбиралися штуцера люки опорні лапи.
По закінченню розрахунків виконується загальне креслення на форматі А1 а також креслення на форматах– штуцер фланець люк опора.
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 - 231 с.
Справочник конструктора-машиностроителя Анурьев В.И — М.: Машиностроение 1979. – 545 с.
Система технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования. Справочник Ящура А.И. – М.: Издательство НЦ ЭНАС 2005. – 382 с.
Методичні вказівки до оформлення курсових проектів (робіт) для студентів всіх спеціальностей Уклад. Г.Л. Лисенко А.Г. Буда Р.Р.Обертюх – Вінниця: ВНТУ 2006. –58 с.
Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
На розробку корпуса деаераторного баку горизонтального виконання.
Область застосування –деаерація води тобто видалення з неї газових домішок при температурі насичення (кипіння).
Основа для розробки – робочий навчальний план ОК
Мета та призначення розробки: а) мета розробки – отримання практичних навиків розрахунків та конструювання корпуса деаераторного баку горизонтального виконання; 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 корпусів апаратів
1 Склад деаераторного баку та вимоги до конструктивної будови
1.1 Деаераторний бак повинен складатися з корпуса трубопроводів запірної арматури.
1.2 Габаритні розміри деаераторного баку – внутрішній діаметр апарату 3400 мм довжина апарату 7360 мм
1.3 Спосіб кріплення арматури апарату – зварний
2 Показники призначення
2.1 Робочий тиск МПа .. 07
2.2 Робоча температура ºС до 164
2.3 Вага конструкції т . 29
4 Вимоги до рівня уніфікації та стандартизації
4.1 При конструюванні вузлів деаераторного баку слід максимально використовувати стандартні і уніфіковані деталі (однакових розмірів і конструкцій в різних вузлах привода)
4.2 Графічна та текстова документація розробленого солерозчинника повинна відповідати всім діючим стандартам України
Додаток А (продовження)
Стадії та етапи розробки деаераторного баку включають елементи технічної пропозиції ескізного та технічного 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)
– 11.ОК.009.00.000 ПЗ
-11.ОК.021.00.000.ПЗ
-11.ОК.009.00.000.ПЗ

т тулка.doc

Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики і газопостачання
АПАРАТ ДЛЯ ОБРОБКИ НЕАГРЕСИВНИХ В’ЯЗКИХ РДИН
Пояснювальна записка
з дисципліни “Основи конструювання”
до курсового проекту за спеціальністю
-11.ОК.006.00.000 ПЗ
Керівник курсового проекту
ктн. доц. Пішенін В.О.
Розробив студент гр.ТЕ-04

орг.docx

РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКИ . 4
-11.006.ОК.00.00.000
1 Розрахунок товщини стінки плоскої кришки 4
2 Розрахунок товщини стінки трубної дошки ..5
3 Розрахунок довжини корпуса для водяного та парового простору .5
4 Розрахунок діаметра і довжини труб ..7
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ 8
1 Підбір фланця по розмірах 8
2 Підбір прокладки для фланцевих з’єднань .9
3 Перевірка болтів на міцність ..10
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ 13
1 Підбір штуцерів 13
2 Розрахунок опори апарату ..16
КОНТРОЛЬНО – ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ 18
1 Підбір термометрів ..18
2 Підбір манометрів 19
ЗАХОДИ ОХОРОНИ ПРАЦ 20
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК
Розрахунок товщини стінки плоскої кришки
Товщину плоскої круглої кришки апарату що працює під тиском розраховують на міцність за формулою
Sкр= kDв Р + С (1.1)
Де k - коефіцієнт що залежить від конструкції кришки
Dв - внутрішній діаметр апарату мм;
Sкр – товщина стінки кришки мм;
p – тиск в апараті ;
- нормативне допустиме напруження ;
С – прибавка для компенсації корозії;
Для подальших розрахунків з довідника були підібрані:
-прибавку для компенсацій корозії – С. Величина С прибавки встановлюється з урахуванням швидкості корозії і терміна слугування апарата(зазвичай 15-20 років). Зазвичай назначають С=1 мм в відповідальних випадках С=2-3 мм. Для даного випадку було вибрано С=2 мм.
-нормативне допустиме напруження .
Значення допустимого напруження вибирається по виду сталі та по температурі стінки апарату. Для вироблення апарату було підібрано сталь 20 а температура стінки задана за умовою . За цими параметрами підбираємо -
Підставивши значення для першого середовища (водяний простір) в формулу (1.1) отримаємо:
Sкр= 08*51404142 + 2 = 2382 (мм)
Товщину стінки отриману по формулі (1.1) округляють в сторону збільшення до цілого числа і отримали товщину стінки кришки 24 (мм)
Підставивши значення для другого середовища (паровий простір) в формулу (1) отримаємо:
Sкр= 08*514012142 + 2 = 1195 (мм)
Товщину стінки отриману по формулі (1.1) округляють в сторону збільшення до цілого числа і отримали товщину стінки кришки 14 (мм)
2 Розрахунок товщини стінки трубної дошки
Товщину трубної дошки розраховують за формулою:
де: С – прибавка для сталевих труб дошки для сталі С = 5
dзв - зовнішній діаметр трубок мм
hтд - товщина трубної дошки мм
Підставивши значення в формулу (1.2) отримаємо:
hтд=4458 + 5 = 106 (мм)
Товщину трубної дошки отриману по формулі (1.2) округляють в сторону збільшення до цілого числа і отримали товщину дошки 12 (мм)
3 Розрахунок довжини корпуса для водяного та парового простору
Для того щоб розрахувати довжину водяного простору спочатку необхідно визначити об’єм води в водяному просторі за формулою:
де: V – об’єм в водяному просторі (м3);
m – маса води в посудині (кг);
ρ – густина води ( м3кг );
Підставивши значення маси і густини в формулу (1.3)маємо:
V0 = 720999.7 = 0.72 (м3)
У нас вода знаходиться також у трубках отже об’єм що займає вода дорівнює:
де: d – внутрішній діаметр трубки (мм);
Підставивши всі значення в формулу (1.4)маємо:
V1 = 3.14*(0.045)24*16.4*4=0.1 (м3)
V2 = 3.14*(0.045)24*13.2*4=0.084 (м3)
V3 = 3.14*(0.045)24*10.1*6=0.096 (м3)
V1 = V1 + V2 + V3 (1.5)
V1 = 0.1 + 0.084 + 0.096 = 0.28 (м3)
Щоб знайти об’єм води в посудині необхідно від загальної густини відняти густину яка знаходиться в трубках:
V = 0.72 – 0.28 = 0.44 (м3)
Тепер знаходимо довжину водяного простору з рівняння 1.4 :
V – об’єм води в водяному просторі (м3);
d – внутрішній діаметр бачка (мм);
Підставимо всі значення в формулу 1.4 будемо мати:
l= 044314(530)24 = 2130 (мм)
Врахувавши що при заливці бачка в верхні його частині залишиться повітря тоді довжина буде 2500 (мм)
4 Розрахунок діаметра і довжини труб
Для того щоб розрахувати довжину і діаметр труб у нас задана площа теплообміну 24 м2
де: d – діаметр трубки м;
За нормами для кожного діаметра труби є крок . Приймаємо діаметр 45 мм з кроком 58 мм. У нас виходить що кількість труб дорівнює 28. Тепер визначаємо їхню довжину. Приймаємо три ряди П-подібних труб (колін) виходить що ми можемо встановити 4 коліна довжиною 164 м; 4 коліна довжиною 132 м; і 6 колін довжиною 101 м.
Сумарна площа буде дорівнювати сумі площ усіх колін (з рівняння (1.8)):
S = 314*0045((164*4) + (132*4) + 101*6) = 251 м2
Отже: діаметр труби 45 довжиною 397 м
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ
1 Підбір фланця по розмірах
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають по нормалям та ГОСТам. Найбільше поширення мають фланці по нормалі ОН 26-02-95-68 на плоскі приварні гладкі фланці та по нормалі ОН 26-02-97-68 на фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею "виступ западина".
Приєднувальні розміри фланців всіх типів уніфіковані що забезпечує взаємозаміну. В основі уніфікації лежить поняття про умовний тиск і умовний діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на любий можливий тиск і діаметр обичайки весь неперервний ряд тисків і діаметрів розбитий на ряд умовних тисків і діаметрів.
Ряд умовних тисків встановлений ГОСТом 9493-60. деякі з цих стандартних умовних тисків в Нмм" наведені нижче: 025; 0.3. 04; 05; 0.6; 08;10; 125; 16 20; 25; 32; 40; 50; 64; 80. Для апаратів із вуглецевої сталі призначених для роботи до 64 Нмм" переважно використовувати ті значення тисків що підкреслені. Таким чином якщо потрібно вибрати фланець на тиск якого немає серед переліку умовних тисків то треба вибирати фланець на наступне більше значення тиску.
Зі збільшенням температури механічна міцність сталі знижується. Тому зі збільшенням температури значення допустимих робочих тисків в апаратах опускаються нижче умовних. ноді для апаратів з високою температурою середовища приходиться вибирати фланці на більш високий умовний тиск.
Рисунок 2.1 – Фланцеве з’єднання(Фланець плоский приварний гладкий)
Ряд діаметрів (умовних проходів) встановленний ГОСТом 9617-67. Слідує пам'ятати що поняття умовного прохода введено для унифікації приєднувальних розмірів. До фланця з визначеним умовним проходом можна приєднати не одну а декілька труб з розмірами які знаходяться в деяких Змн.
допустимих межах. Для апаратів діаметри умовний і внутрішній можуть співпадати.
Фланці підібрані по ГОСТу або по нормалі в розрахунку не потребують. х розміри такі що забезпечується міцність і щільність з'єднань.
Вибираємо матеріал фланця - Сталь20 при температурі 10-200°С. Матеріал болтів при р=04 Нмм2-Сталь 35 гайки із Сталі 25.
Умовне позначення фланця - Фланець 500 - 04 - Сталь 20 ОН 26-02-95-68. Таблиця 2.1 – Приєднувальні розміри приварного плоского гладкого фланця
Приєднувальні розміри фланця
Рисунок 2.2 – Фланці приварні плоскі гладкі (по ОН 26-02-95-68)
2 Підбір прокладки для фланцевого з'єднання
Прокладки забезпечують герметичність фланцевого з'єднання. Так як прокладки виготовляють із матеріала більш м'якого ніж матеріал фланців то при затягуванні з'єднання вони деформуються і заповнюють всі заглиблення і подряпини поверхні фланців.
З збільшенням тиску на прокладку зростає герметичність з’єднання. З зменшенням ширини прокладки збільшується тиск на неї тому прокладки для фланцевих з’єднань високого тиску роблять більш вузькими.
Найбільш використовуються наступні прокладкові матеріали: картон гума пароніт азбест фторопласт мідь алюміній м’ягка сталь та інші.
Картон використовують при низьких темпратурах і тиску для води та інших нейтральних середовищ. Пароніт – для гарячої води пара та багатьох хімічних речовин. Гуму – для кислих середовищ.
В даній курсовій роботі будуть використовуватись прокладки з гуми тому що вони оптимально підходять для параметрів які задані умовою( температура дорівнює ).
Вибираємо прокладку плоску для фланцевих з’єднань яку виготовляють по нормалі ОН 26-02-105-68(рис 2.3).
Рисуок 2.3 – Прокладка плоска
Вибрані виходячи з вище розрахованих данних розміри плоскої прокладки наведені а Табл 2.2
Таблиця 2.2 – Прокладка проска для фланцевих з’єднань
(по ОН 26-02-105-68)
Умовна назва прокладки – 500-04-Р ОН 26-02-105-68
3 Перевірка болтів на міцність
Болти для з’єднання фланців приймають при тиску в апараті до 16 Нмм2. При більш високих тисках болти приймати не варто через те що у головки болта виникають місцеві напруження. При тисках більше ніж 16 Нмм2. а також при високих температурах використовують шпильки.
Розглянемо додатково рівняння деформацій і вводячи коефіцієнт головного навантаження і коефіцієнт запаса проти розкриття стика отримуємо вираз для сумарної болтової сили
Коефіцієнт головного навантаження
де - піддатливість прокладки рівна деформації від одиничної сили;
- піддатливість болта;
- товщина прокладки і довжина болта мм;
- площа прокладки на один болт і проща поперечного перерізу болта ();
- модулі пружності матеріала прокладки і болта(;
Перевіряємо міцність болтів М20 із сталі 35 які встановлені в кількості z=20 шт.
а)піддатливість болта:
де розрахункова довжина болта
б)піддатливість частини прокладки яка приходиться на один болт:
де площа прокладки яка приходиться на один болт;
а – товщина прокладки;
в)коефіцієнт головного навантаження
г)зусилля від тиску в апараті що припадає на один болт
де середній діаметр прокладки
д)сумарне зусилля на болт
де коефіцієнт запасу міцності затяжки проти розкриття стика приймаємо .
З розрахунків можна зробити висновок що болти із сталі 20 при температурі від 10 до 104 °С будуть працювати нормально.
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ УСТАНОВКИ АПАРАТУ
Штуцера використовують для приєднаня до апарату трубопроводів і арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних прииборів.Штуцера(рис.3.2) складається з патрубка(короткого відрізка труби) і фланця. Зазвичай їх приварюють до апарату по варіанту 1. В тих випадках коли в середині апарата повинна бути гладка поаерхня зварювання здійснюється по варіанту 2.
Рисунок 3.1 – Штуцер зварний
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручну заводку фланцевих болтів зі сторони апарата. Виготовляють штуцера з фланцями приварними плоскими гладкими на по нормалі Н 999-65 штуцера з фланцями приварними встик гладкими на по нормалі Н 1001-65.
Так як арматуру яка приєднується до фланця зазвичай не випускають на умовний тиск менше то вибирають їх до апаратів низького тиску.
Умовний прохід для входу і виходу води вираховуємо за витратою і за швидкістю. Для того щоб труби в охолоднику не гуділи приймаємо швидкість 04 мс .
Витрата в одні трубці:
V= * * d24 * n (3.1)
Де – швидкість в трубці мс;
d – діаметр трубки м;
n – кількість трубок
V- Витрата охолодної води через n трубок м3 с
V= 04*31415* 005424 * 7 = 00064 м3 с
За цією ж формулою визначаємо діаметр проходу приймаючи швидкість в штуцері 15 мс:
d = 4*V* =4*0.00643.1415*1.5 = 0.073 (м) = 73 (мм)
Беремо значення умовного проходу 100 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл.. 3.3.
Таблиця 3.1 – Данні для розрахунку штуцера
Кількість болтів М20
Рисунок 3.2 – Штуцер з фланцем приварним плоским. Умовне позначення : Штуцер 015-50-150Н999-65
Для входу випару приймаємо значення умовного проходу 200 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл.. 3.2
Таблиця 3.2 – Данні для розрахунку штуцера
Для зливання конденсату приймаємо значення умовного проходу 50 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл.. 3.3.
Таблиця 3.3– Данні для розрахунку штуцера
Для виходу повітря приймаємо значення умовного проходу 15 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл. 3.4.
Таблиця 3.4 – Данні для розрахунку штуцера
2 Розрахунок опори апаратуЗмн.
Опора служить для встановлення апарату на фундамент. Опора складається з обичайки циліндричної або конічної форми та фундаментальне кільце із стрічкової сталі що приварюються до обичайки. Такого типу опори встановлюють при встановлені вертикальних апаратів.
Питоме навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати 2Нмм2 для бетону.
У даному випадку можна застосувати опору для горизонтального апарату яка зображена на малюнку 3.
Рис 3.3 – Опора горизонтальних апаратів
Для того щоб уникнути вм'ятин обичайки між лапою і обичайкою апаратів іноді розміщують прокладку. Питоме навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати 100 Нмм2(для сталі і чавуна).
Для подальших розрахунків потрібно визначити вагу апарату що знаходиться за формулою:
де: m – маса установки (кг)
g – прискорення вільного падіння (мс2)
G = 1750 * 9.81 = 17.16 ( кH)
Питоме навантаження на опору:
де: q – навантаження на опору (Нмм2 );
G – вагу апарату ( кH);
Fоп – опорна площа однієї лапи (мм2);
Підставимо значення і визначимо загальне навантаження:
q = 198*1032* 887685 = 012 Нмм2
З розрахунків можна зробити висновок що опора цілком витримає масу апарата.
КОНТРОЛЬНО – ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ
1 Підбір термометрів
Технічні скляні термометри із занурюваною нижньою частиною призначені для вимірювання температури від -90 до +600 0 С.
Залежно від форми нижньої частини термометри поставляють в двох виконаннях: прямі П; кутові К.
Довжина нижньої частини термометрії з верхніми межами вимірювання від 400 до 600° з повинна бути не менше 103 мм і не більш 403 мм.
Термометри з діапазоном вимірювання температур від -30 до 600 0С наповнюють ртуттю марки P1 і Р2
У залежності від призначення термометри з діапазоном від -6О до +200° З наповнюють толуолом поліетилсиліксаном по ГОСТ 13004-07 гасом по ГОСТ 4753-68 чи іншою термометричною органічною рідиною.
Термометрична рідина не ртутних термометрів повинна бути підфарбована фарбником що не забезпечується в процесі експлуатації термометра.
Значення вірогідності безвідмовної роботи термометрів за 1000 ч при довірчій вірогідності Р*= 08 повинне бути не нижчим 08 а за половину заданого часу - 0.84.
У моєму випадку доцільно використати термометр для вимірювання температури в водяному просторі та паровому просторі це термометр П 4 1240160 ГОСТ 2823-73.
Для визначення тиску робочого середовища кожен котел чи посудина має маномет. На парових котлах манометр приєднують до парового простору барабана (корпуса) котла. За наявності пароперегрівача манометр встановлюють також за пароперегрівачах. На прямоточном котлі манометр встановлюють за пароперегрівачем . Замість триходового крана дозволяється встановити вентиль що дозволяє про переводити всі операції які можна виконувати за допомогою триходового крана відключати манометр від котла.
На посудинах що працюють під тиском понад 25 кгссм* або з температурою середовища вищий 250° а також під тиском пари отруйних або вибухонебезпечних середовищ замість триходового крана можна встановлюватись окремий штуцер для під'єднування контрольного манометра.
На посудинах переривчастої дії (якщо є можливість знімати манометр для перевірки його) а також на пересувних посудинах установка триходового крана не обов'язкова.
З'єднання манометра з паровим котлом чи посудиною здійснюється за допомогою сифонової трубки діаметром 10 мм заповненої конденсатом пари. Вода в трубці запобігає проникливо пара всередину трубчастої пружини .
Замість сифонової трубки може бити застосовано інше аналогічною пристрій з гідравлічним затвором.
Манометри що експлуатуються в умовах відмінних від нормальних повинні мати захисні пристрої.
Крім манометрів прямою дії застосовують електричні.
rightbottomПеревірка манометрів з їх опломбуванням (тавруванням) повинна вироблятися не рідше одного разу в 12 міс. в порядку встановленому ГОСТ 1568-70 . Крім того манометри повинні перевірятися підприємством не рідше 1 разу в місяць.
У моєму випадку доцільно встановити манометр з трьох ходовим краном. Для водяного простору підійде манометр по ГОСТ 8625-69 клас точності якого 2.5 максимальний тиск 6 кгссм2. Для парового простору доцільно застосувати манометр того ж ГОСТу класу точності 2.5 максимальний тиск 2 кгссм2.
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ
-11.ОК.028.00.00.000 ПЗ
Кожна посудина що працює під тиском повинна мати паспорт форматом 210*297 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.
На корпусі апарата прикріплюють пластину на яку нанесені паспортні дані:
– назва підприємства-виробника;
– робочий та пробний тиск;
– допустимі температури стінки.
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 обєктів. Перед запуском у роботу такі моб’єкти мають бути оглянуті органами держнаглядохоронпраці які їх реєструють і видають дозвіл на експлуатацію.
Для своєчасного виявлення можливих об’єктів обладнання що працює під тиском підлягає технічному опосвідченню перед запуском у роботу періодично та позачергово.
Періодичне технічне опосвідчення існує двох видів:
Зовнішній та внутрішній огляд один раз на 4 роки;
Гідравлічні випробування один раз на 8 років.
При гідравлічних випробуваннях апарат має перебувати під пробним тиском не меньше 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 вибухобезпечним. Елементи конструкції не повинні мати гострих кутів поверхонь з нерівностями що є джерелом небезпеки. Конструкція повинна виключати можливість дотику працюючих до гарячих чи переохолоджених частин.

ЛАПА ПИДВИСНА.cdw

090510.322.01.02.000 CK

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.

м шалка як рна2.cdw

-11.ОК.006.00.000 СК

дренаж.frw

Чертеж 12.cdw

Робочі характеристики
Поверхня теплообміну - 24 м
Робочий тиск в паровому прсторі - 01 - 12 кгссм
Робочий тиск в водяному просторі - 4 кгссм
Робоча температура в корпусі - 40-104
Робоча температура в трубній системі - 10-80
Вага охолодника заповниного водою - 1750 кг
-11.006.ОК.00.00.000
охолодник випару ОВВ-24

ОПОРА ПИВОДУ.cdw

Лаз.cdw

-11.OK.006.02.02.000 CK

Специф кац я 3.cdw

-11.006.ОК.00.00.000
-11.006.ОК.00.00.000 СК
-11.006.ОК.01.00.000
-11.006.ОК.02.00.000
Складальне креслення
-11.006.ОК.03.00.000
-11.006.ОК.04.00.000

спец.cdw

Корпус охолодника випару ОВВ-24
Плоска прокладка 200-04
Плоска прокладка 500-04

А3-Мешалка перепоблена.cdw

-43.261.03.00.000 СК

ОПОРА ПРИВОДА 1.cdw

-11.ОК.027.00.000.СК.
Сталь 20 ГОСТ 1050-88

ШТУЦЕР-готовий.cdw

-43.250.02.03.000 СК

Шт для тр.frw

ЛИТОВЧУК ЗАПИСКА 2.doc

Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
з дисципліни: Основи конструювання”
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
-43.251.00.00.000 ПЗ
Н.контролер. к.т.н. доц.
В даному курсовому проекті проектується солерозчинник. При
проектуванні розраховуються товщини стінки апарата об’єм проводяться
розрахунки на міцність апарата. Також при проектуванні підбирається ряд
деталей до апарата. По закінченню розрахунків та по підібраних деталях
кресляться два креслення на форматі А1. На першому листі повинен бути
накреслений солерозчинник а на іншому – деталь з апарата на вибір
Розрахунок товщини стінки
1 Розрахунок товщини стінки обичайки
2 Розрахунок товщини стінки еліптичного днища .
3 Розрахунок товщини стінки еліптичної кришки .
Розрахунок пристроїв для з’єднання проводів огляду установки апарату
1 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів
2 Розрахунок болтів на міцність
4 Розрахунок закріплених кілець
Контрольно-вимірювальні прилади .. ..
Заходи з охорони праці .
Список літератури .
Солерозчинники призначені для приготування регенераційних розчинів
повареної солі і сульфату амонію для катіонних фільтрів а також для
освітлення регенераційних розчинів реагентів на водопідготовчих установках
невеликого виробництва промислових і опалювальних котельнях.
При натріє-катіонуванні поварена сіль а при амоній-натрій-
катіонуванні поварена сіль з сульфатом амонію завантажується в
солерозчинник через лючок на верхньому днищі в кількості необхідній для
регенерації одного фільтру. Потім в апарат подається вода під тиском до 06
МПа. Коли вона проходить через реагент утворюється розчин освітлення якого
проходить при фільтрування через шар фільтруючого матеріалу який
знаходиться в розчиннику.
Розчин що вийшов з солерозчинника прямує в регенеруючий фільтр.
Закінчення розчинення реагенту в солерозчиннику контролюється при відборі
проб розчину через пробовідбірний кран встановлений на трубопроводі
розчину який виходить з розчинника.
Перед завантаженням нової порції реагенту в розчинник фільтруючу масу
промивають потоком води направленим знизу вгору.
Ця процедура виконується при кожному завантаженні солерозчинника
реагентом чи через декілька завантажень в залежності від ступеня
забруднення реагенту що розчиняється.
Солерозчинник складається з наступних основних елементів: корпуса
нижнього і верхнього розприділяючих пристроїв трубопроводів запірної
арматури і пробовідбірного пристрою.
Корпус – циліндричний зварний із листової сталі з привареними
штампованими еліптичними днищами. До нижнього днища приварені три опори для
установки солерозчинника на фундамент на верхньому днищі передбачено
завантажуючий пристрій з швидкозйомною кришкою який використовується для
заповнення солерозчинника фільтруючим матеріалом (кварцовим піском чи
антрацитом) і розчиняємимим реагентами.
До центру нижнього еліптичного днища і верхньої частини корпусу
солерозчинника приєднуються трубопроводи розташовані на фронті
Корпус солерозчинника споряджений повітряником. В нижній частині
корпусу є лючок для гідровивантаження фільтруючого матеріалу.
Нижній розприділяючий пристрій призначений для збору регенеративного
розчину при розчиненні реагентів і подачі води для промивки фільтруючої
маси. Він складається із диску з отворами привареного до нижнього
еліптичного днища таким чином що між днищем і диском утворюється щілина.
Верхній розприділяючий пристрій призначений для підводу води в
солерозчинник при розчиненні реагентів і відводу промивочної води при
промивці фільтруючої маси. Він складається з труби розміщеної в центрі
солерозчинника і направленої в сторону верхнього еліптичного днища. Кінець
цієї труби має відбійний щиток.
Трубопроводи і запірна арматура розміщені по фронт солерозчинника.
Корпус і трубопроводи фронту солерозчинників виготовляються з
В комплект поставки входять: корпус трубопроводи ы арматура в межах
фронту солерозчинника кріпильні деталі і прокладочні матеріали манометр
з триходовим краном.
Розрахунок товщини стінки апарату
Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарата що працює під внутрішнім тиском
розраховуємо на міцність за формулою:
де Sоб – товщина стінки обичайки мм;
р – тиск в апараті Нмм²;
Dв – внутрішній діаметр апарата мм;
[] – нормативна допустима напруга Нмм² яку вибираємо за
даними ГОСТ 5632-61 для теплостійких та кислотостійких сталей зокрема для
сталі ОХ18Н10Т при робочі температурі до 40°С.
φ – коефіцієнт міцності зварного подовжнього шва який
характеризує міцність зварювального шва в порівнянні з міцністю основного
С – прибавка для компенсації корозії приймаємо 3мм.
Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою:
hв – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для стандартних
днищ відношення hвDв = 025 та R = Dв.
Тоді товщина стінки днища:
[pic] = [pic]+ 0003= 0 003947 м (4 мм)
В будь-якому випадку товщина днища повинна бути не менше товщини
обичайки розрахованої за формулою 1.1 при φ = 10. Для днищ виготовлених
з суцільної заготовки коефіцієнт міцності φ = 10.
Товщина стінки еліптичної кришки
Товщину стінки еліптичної кришки (рис. 1.3) що працює під тиском
розраховують на міцність по формулі
де S – товщина стінки еліптичного днища мм;
p – тиск в апараті [p
φ – коефіцієнт міцності зварного повздовжнього шва;
С – прибавка для компенсації корозії;
Підставивши відповідні значенні в формулу (1.31) отримаємо:
[pic] = [pic]+ 0003= 0003947м (4мм)
Товщину стінки отриману по формулі (1.3) округляємо в сторону
збільшення до цілого числа. За рекомендаціями ГОСТ 6533-68 товщину стінки
апарату приймаємо 4мм[2].
Рисунок 1.3 Еліптична кришка
Розрахунок пристроїв для з’днання трубопроводів огляду
1 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів
Люки і лази призначаються для огляду очистки і ремонту внутрішньої
порожнини апаратів а також для монтажу і демонтажу вузлів які знаходяться
в середині апарата і для загрузки сировини.
Якщо потрібно проводити монтаж внутрішніх пристроїв без залізання в
апарат то застосовують люки діаметром не менше 150мм щоб в них вільно
проходила рука робочого.
Кришку люка роблять у вигляді заглушки на болтах коли люком
користуються рідко. Коли часто відкривати люк то вони мають кришки на
відкидних болтах. Люки для загрузки сировини які необхідно постійно
відкривати і закривати забезпечують для швидкого притискання кришки.
Обичайки люків виготовляють з тих же матеріалів що й обичайки
апаратів. Фланці і заглушки – з тих же матеріалів що й фланці апаратів.
На поперечних зварювальних швах отвори робити не рекомендують на
повздовжніх - забороняють. Закріплюючі кільця виготовляють з того ж
матеріалу що й сам апарат.
За нормаллю ОН 26-02-95-68 підбираємо фланець плоский гладенький
Таблиця 2.1.1 - фланець плоский гладенький приварний
DВ*Л Dн D1 D2 b Кількість
мм мм мм мм мм болтів М20
Фланці виготовляють Х18Н10Т болти Х18Н10Т гайки Х18Н10Т.
Таблиця 2.1.2 – Розрахункові розміри кришки люка і фланця стального
плоского приварного гладкого
Товщина стінки люка визначається по формулі:
Підставивши відповідні значення в рівняння 2.1.1 – отримаємо:
[pic]=000335м(=335мм)
Товщину плоскої круглої кришки приєднаної до фланця болтами (рис
1) розраховуємо за формулою:
де k1 – коефіцієнт що визначається за діаграмою в залежності від
b0 – розрахункова ширина прокладки мм;
Dсп – середній діаметр прокладки мм;
Dб – діаметр болтової окружності мм;
[pic][pic] та відношення [pic]
Ширина прокладки [pic]. В нашому випадку [pic]
За прокладочний матеріал обираємо гуму ГОСТ 7338-65 з твердістю по Шору
вище 75за таблицею 100.
Коефіцієнт k1 згідно графіку знаходиться в залежності від
співвідношення [pic] та[pic]. Коефіцієнт k1 = 0.7
Отже за формулою (2.1.2) розраховуємо товщину плоскої круглої кришки:
Рис 2.1 - Товщина плоскої круглої кришки приєднаної до фланця болтами.
Розрахунок болтів на міцність
Болти для з’єднання фланців приймають при тиску в апараті до 16
Нмм2. При більш високих тисках болти приймати не варто через те що у
головки болта виникають місцеві напруження.
Перевіряємо міцність болтів М20 зі сталі Х18Н10Т встановлених у
) піддатливість болта:
де розрахункова довжина болта:
а модуль пружності матеріалу болта:
Тоді за формулою (2.2.1) маємо:
) піддатливість частини прокладки що приходиться на один болт:
b – ширина прокладки;
h – товщина прокладки.
) коефіцієнт основного навантаження:
) зусилля від тиску в апараті що приходиться на один болт:
де середній діаметр прокладки
) сумарне зусилля на болт:
де коефіцієнт запасу міцності затяжки проти розкриття стику
Штуцера використовують для приєднання до апарату трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних приборів.
Штуцера складається з патрубка (короткого відрізка труби) і фланця.
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручну
заводку фланцевих болтів зі сторони апарата. Виготовляють штуцера з
фланцями приварними плоскими гладкими на [pic] по нормалі Н 999-65
штуцера з фланцями приварними в стик гладкими на [pic] по нормалі
Так як арматуру яка приєднується до фланця зазвичай не випускають
на умовний тиск менше [pic] то вибирають їх до апаратів низького тиску.
Умовний прохід [pic] приймаємо 80 мм.
Вибрані розрахункові данні для штуцера наведені в табл 2.3.1.
мм2 Отвори під болти [pic] Кількість болтів М20
170 195 160 138 35 32 60 18 4 Таблиця 2.3.1 –
Дані для розрахунку штуцера
Рисунок 2.3 – Штуцер з фланцем приварним плоским
4 Розрахунок закріплених кілець
В обичайках і днищах апаратів існують різного роду отвори: для
штуцерів люків лазів та інших пристроїв. Для відновлення міцності
ослабленої стінки її укріплюють встановлюючи укріпляючі елементи.
Зазвичай отвори укріплюють способом зварювання накладок до тіла
патрубка і до стінки сосуда. Ці накладки які називаються укріпляючими
кільцями поєднують з сигнальним отвором з різьбою М10·15 для перевірки
герметичності зварного шва. Шви змазують обмивальною піною і коли через
сигнальний отвір підходить стиснуте повітря то навіть невелика витік
становиться помітним.
При визначенні розмірів укріпляючого кільця необхідно щоб площа
перерізу кільця була рівна площі яка підлягає компенсації. При h=S
приймають Dк = (17 2)d.
Зовнішній діаметр закріплюючого кільця не повинен бути
більший подвійного діаметра патрубка тому що місцеві напруги які
виникають на краю отвору швидко убиваючи по мірі видалення від краю
отвору і на відстані рівній половині діаметра стають дуже незначними .
Діаметр кільця визначається за формулою:
5 Розрахунок опори апарату
При встановлені апарата всередині приміщення на полу застосовують
окремі опорні лапи. Зазвичай апарати встановлюють на чотири лапи рідко на
три. Вибирають лапи по нормалі в залежності від навантаження.
При встановленні апарата в середині приміщення на полу
використовують окремі опорні лапи (рис 2.5).
Для того щоб уникнути вм'ятин обичайки між лапою і
обичайкою апаратів іноді розміщують прокладку. Питоме навантаження на
опорній поверхні лап не повинно перевищувати 100 Нмм2 (для сталі і
Для подальших розрахунків потрібно визначити об’єм апарата V що
знаходиться за формулою:
Підставивши відповідні значення в відповідну формулу отримаємо:
Вага чистого металу навантаження на бетон – 15кН. Знаходимо вагу
апарата при гідравлічному досліді:
[pic] G =1.5+V·10³=1.5+0.1256·10³=2.756 кН[pic]
Знаходимо питоме навантаження на опору воно має бути ≤2 так як
апарат має бетонну опорну поверхню:
де n – кількість трубчастих стойок;
Fоп – опорна площа трубчастих стойок.
Далі визначаємо опону площу трубчастої стойки:[pic]
Виходячи з формули (2.5.1) знайдемо [pic]:
Тоді задаючись d2 = 80 мм дізнаємось внутрішній діаметр
трубчастої стойки d1 користуючись формулою (2.5.2):
Рис 2.5 – Стойка трубчаста
Кнтрольно-вимірювальні прилади
Для кращого нагляду за апаратом необхідно застосовувати манометри
Кожну посудину і самостійну порожнину з різним тиском треба
опоряджувати манометрами прямої дії. Манометр може бути встановлений на
штуцері посудини або трубопроводі запірної арматури.
Манометри повинні мати клас точності не нижче:
- 25 – при робочому тиску посудини до 25 МПа (25 кгссм²);
- 15 – при робочому тиску посудини понад 25 МПа (25 кгссм²);
Манометр треба вибрати з такою шкалою щоб межа вимірювання
робочого тиску знаходилась у другій третині шкали. На шкалі
манометра власником посудини має бути нанесена червона риска яка
вказувала б на робочий тиск посудини. Замість червоної риски дозволяється
прикріплювати до корпуса манометра металеву пластинку пофарбовану в
червоний колір і щільно прилягаючу до скла манометра.
Манометр повинен бути встановлений так щоб його покази можна було
чітко бачити обслуговуючому персоналу. Номінальний діаметр корпуса
манометрів що встановлюються на висоті до 2 м від рівня площадки
спостереження за ним повинен бути не менше 100 мм а на висоті від 2 до
м – не менше 160мм. Встановлювати манометри на висоті понад 3 м від
рівня площадки обслуговування забороняється. Між манометром і посудиною
має бути встановлений триходовий кран або інший аналогічний пристрій що
дозволяє проводити періодичну перевірку манометрів за допомогою
У необхідних випадках манометр залежно від умов роботи і
властивостей середовища що міститься в посудині потрібно спорядити
сифонною трубкою чи масляним буфером або іншими пристроями що захищають
його від безпосередньої дії середовища і температури та забезпечують
Посудини що працюють при змінюваній температурі стінок мають бути
забезпечення приладами для контролю швидкості та рівномірності прогрівання
по довжині висоті посудини і реперами для контролю теплових приміщень.
Необхідність оснащення посудини вказаними приладами і реперами і допустима
швидкість нагрівання та охолодження посудин визначаються розробником
проекту і повинні бути зазначені в паспорті або інструкції з монтажу та
Зходи з охорони праці
Вимоги до технічної безпеки наведені в галузевих правилах
експлуатації. Ці вимоги підлягають реєстрації в органах Держохоронпраці
України. Нагляд за такими об’єктами організовує керівник підприємства
який несе відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання робіт по
ремонту таких об’єктів.
Для своєчасного виявлення можливих дефектів обладнання що
працюють під тиском необхідно проводити технічне опосвідчення: перед
запуском у роботу періодично і позачергово. Перед запуском у роботу такі
апарати мають бути оглянуті органами Держнаглядуохоронпраці України які
їх реєструють і віддають дозвіл на експлуатацію. Періодичне технічне
опосвідчення існує двох типів: 1) зовнішній та внутрішній нагляд
(проводять не більше 1 разу на 4 роки) ; 2) гідравлічні випробовування
(проводиться не рідше 1 разу на 8 років).
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджуються і
затверджуються в порядку встановленому вище поставленою організацією. На
аппарат складають паспорт та інструкцію по монтажу і безпеки експлуатації.
На корпусі обов’язково прикріплюють пластину на якій нанесені паспортні
а) назва підприємства виробника;
б) серійний номер апарату;
в) рік виготовлення ;
г) робочий та пробний тиск;
д) допустима температура стінок.
При гідравлічних випробовуваннях апарат має перебувати під
пробним тиском не менше 10 хв.
Апарат обладнують запорною арматурою приладами для вимірювання
тиску і температури середовищ. Манометри повинні мати клас точності не
менше 25 і таку шкалу щоб межа вимірювань робочого тиску знаходиться в
першій третині шкали. Перевірку манометрів та їх опломбування проводять 1
раз в рік а через 6 місяців проводять перевірку манометрів контрольним
Вимоги до безпеки обладнання :
-виробниче обладнання має бути пожежо і вибуховобезпечними;
- використання безпечних матеріалів на виробництво обладнання;
- елементи конструкцій не повинні мати гострих кутів поверхонь з
нерівностями що є джерелом небезпеки;
- конструкція повинна включати можливість дотику працюючих до гарячих чи
переохолоджених частин;
- в разі необхідності в конструкції повинна передбачатися сигналізація або
засоби автоматичної зупинки відключення від джерел енергії при аварії;
- конструкція має передбачати захист від ураження електричним струмом
(заземлення або занулення);
- при експлуатації апаратів не повинні перевищуватися допустимі рівні шуму
- герметизація обладнання;
- правила експлуатації систем управління обладнання.
В даному курсовому проекті було розраховано солерозчинник.
Основним із елементів апарата є циліндрична обичайка яка
розташована вертикально та закривається із однієї сторони еліптичною
кришкою а з іншої еліптичним днищем.
Підрахувавши товщини обичайки днища і кришки було визначено та
підібрано за даними параметрами: штуцер опори фланці болти для
Зробивши всі розрахунки апарат було спроектовано на форматі А1.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин:
Справочное пособие. –М: Вышэйшая школа 1978. -469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора. –М: Машиностроение 1982 -576 с
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –М: Вышэйшая школа
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –М: Вышэйшая

Doc2 (2).doc

-----------------------

труба.cdw

-11.006.ОК.00.00.000

Специф кац я 2.cdw

-11.006.ОК.00.00.000
охолодника випару ОВВ-24
-11.006.ОК.00.00.000 СК
-11.006.ОК.01.00.000
-11.006.ОК.02.00.000
-11.006.ОК.03.00.000
-11.006.ОК.04.00.000
-11.006.ОК.05.00.000
Складальне креслення

7 Контрольно.doc

7 Контрольно - вимірювальні прилади
Для кращого нагляду за апаратом необхідно застосовувати манометри та
Кожну посудину і самостійну порожнину з різним тиском треба опоряджувати
манометрами прямої дії. Манометр може бути встановлений на штуцері посудини
або трубопроводі запірної арматури.
Манометри повинні мати клас точності не нижче:
* 25 - при робочому тиску посудини до 25 МПа (25кгссм');
* 15 - при робочому тиску посудини понад 25 МПа (25кгссм");
Манометр треба вибрати з такою шкалою щоб межа вимірювання
робочого тиску знаходилась у другій третині шкали. На шкалі манометра
власником посудини має бути нанесена червона риска яка вказувала б на
робочий тиск посудини. Замість червоної риски дозволяється прикріплювати до
корпуса манометра металеву пластинку пофарбовану в червоний колір і щільно
прилягаючу до скла манометра.
Манометр повинен бути встановлений так щоб його покази можна було чітко
бачити обслуговуючому персоналу. Номінальний діаметр корпуса манометрів що
встановлюються на висоті до 2 м від рівня площадки спостереження за ним
повинен бути не менше 100мм а на висоті від 2 до Зм не менше 160мм.
Встановлювати манометри на висоті понад Зм від рівня площадки
обслуговування забороняється. Між манометром і посудиною має бути
встановлений триходовий кран або інший аналогічний пристрій що дозволяє
проводити періодичну перевірку манометрів за допомогою контрольного.
У необхідних випадках манометр залежно від умов роботи і властивостей
соредовища що міститься в посудині потрібно спорядити сифонною трубкою чи
масляним буфером або іншими пристроями що захищають його від
безпосередньої дії середовища і температури та забезпечують надійну роботу.
Посудини що працюють при змінюваній температурі стінок мають бути
забезпечення приладами для контролю швидкості та рівномірності прогрівання
по довжині висоті посудини і реперами для контролю теплових переміщень.
Необхідність оснащення посудин вказаними приладами і реперами і допустима
швидкість нагрівання та охолодження посудин визначаються розробником
проекту і повинні бути зазначені в паспорті або інструкції з монтажу та

СТИЙКА ПИД РЕДУКТОР 1.cdw

ОПОРА СПЕЦИФИКАЦИЯ.frw

М шалка.cdw

ВНТУ.7.090510.126.03.01.000

маном.frw

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием в значительной степени зависит от содержания С--126ba5998f.doc

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием в значительной степени зависит от
содержания СО2 и Н2О в газах и абсолютной температуры газа в четвертой
степени. Значения этих коэффициентов можно подсчитать по приведенным ниже
формулам (3-18) и (3-19).
Пример 1-2. Произвести тепловой и конструктивный расчеты основных
деталей секционного водоводяного подогревателя теплосети Мосэнерго (рис. 1-
) при следующих условиях:
схема движения теплоносителей — противоток;
производительность аппарата Q= 175 ■ 106 Джс (Вт) = 15 Гкалч;
температура греющей воды '1=130°С и ^''i = 100 °С:
температуры нагреваемой воды t'2=62°C и Г'2 = 92°С;
поверхность нагрева выполнена из латунных трубок диаметром dBBldB= 1416
теплопроводность материала трубок Я='1049 Вт(м-°С);
толщина накипи 6н = 02 мм;
теплопроводность накипи Ан = 349 Вт(м-°С);
коэффициент учитывающий потери тепла в окружающую среду т) = 097.
Решение. Определяем средний объемный расход греющей воды при tCpi = =
0-103 (130 —100)-948-097
Средний объемный расход нагреваемой воды при te2 = 77 *С
la = c(t"2—t'2)p" °~ 419-Ю3 (92—62)-972 °'0143 М'С
где р'=948 кгм3 и р"=972 кгм3 — плотности воды при соответствующих
температурах; с — теплоемкость воды.
Средний температурный напор в аппарате ACp=Ai = A2 =
0—92=100—62=38°С поскольку в данном случае водяные эквиваленты
теплоносителей почти одинаковы.
Для определения количества трубок в одной секции задаемся скоростью
движения воды в трубках 0)1=15 мс и определяем площадь поперечного
сечения трубок в секции
По табл. 1-3 находим ближайшее конструктивное число трубок равное 62
(при расположении трубок по концентрическим окружностям). Такому количеству
трубок соответствует диаметр аппарата >' = 8s. Принимая шаг по радиусу
s=l4dH т. е. s= = 14-0016=00224 м и кольцевой зазор й=0008 м
определяем внутренний диаметр корпуса:
D=D'+d+2k=8 0022+0016+2 0008=0208 м.
Находим скорость движения воды в межтрубном пространстве. Площадь
поперечного сечения корпуса
Площадь занятая трубками
Площадь межтрубного пространства
Л = ^1—f=0034—00125=00215 м2. Скорость воды в межтрубном

ФЛАНЕЦЬ-готовий.cdw

-43.250.00.00.000 СК

змист.doc

Розрахунок товщини стінок
2.Товщина стінки еліптичного
3. Товщина верхнього еліптичного
2. Вибір прокладки для фланцевого
3. Розрахунок фланцевих
Пристрої для з’єднання
трубопроводів огляду та установки
2 Розрахунок бокового
4 Підбір косинок для підйому апарату
при транспортуванні та розрахунок
Вузли та деталі перемішуючого
1 Розрахунок мішалки
Контрольно-вимірювальні

Днище в зборе.cdw

-11.ОК.006.00.000 СК

Додаток А.docx

MiiiicrepcTBO ocniTH i науки У кран i и
Вшницький нацюнальний техшчний ушверситет
Ыститут бу;ивництва теплоенергетики та газопостачанн*
Кер1вник niiuenina H. В.
ТЕХН1ЧНЕ ЗАВДАННЯ На розробку корпуса охолодника випару ОВВ-8
Область застосування виробу призначений для конденсацп пари звцщеденоУ J3 деаератора паро-газовоУ cyMiuii i утилпацп тепла gin пари.
Основа для розробкиробочий навчальний план з Основконструювання (ОК).
Мета та призначення розробки: а) мета розробки отриманняпрактичннх навиюв розрахунмв га конструювання апарапв та нуз.пв геплотехнолопчних апарапв та присгроУв; б) призначення розробки - иавчальнийкурсовий проект з дисцишини ОК.
Джерела розробки шдивщуальне завдання на курсовий проект здисциплжи OK ii 1 ерагрнк naieHmi та mini техшчш матер1али з розрахункута конструювання деталей машин та тепло технолопчного устагклвання.
1.Вимоги до конструктивно?будови
1.1.Корпус ци.пндричний з двома фланцевими роз'емними поверхньому та нижньому днищам.
1.2.Корпус Усднусться фланцем.
До обичайки приварен! чотири onopHi лани для встановленнякорпуса на фундамент.
У верхнш частшп обичайки розта1пований штуцер Dv=80 мм топризначений для завашажунання ф!лырувального матер1алу.
До верхнього днища приварен! дв! косинки для шдйому таг ране порту вання корпусу.
У нижнш частин! обичайки розташований штуцер D4-^80 мм якийпризначений для вщводу ф!льтрованоУ води.
Корпус оснащений боков!м лазом для огляду апарату.
2.Показники призначення.
Д!аметрговщина ctihkh мм110010
Довжина апарату мм2000
Робочий тек. Ml laКО
-11Ж.0К 00.00.000 ПЗ

Лаз готовий.spw

08-11.ОК.006.00.000 СК
-11.OK.006.00.000 CK
Складальне креслення
Прокладка азбестометалева

Трубна дошка.cdw

-11.006.ОК.00.00.000

СПЕЦИФИКАЦИЯ А1.frw

Днище.spw

08-11.ОК.021.02.00.000
-11.ОК.021.02.00.000 СК
Складальне креслення
-11.ОК.021.02.01.000
-11.ОК.021.02.02.000
-11.ОК.021.02.00.003

анотация.doc

В даному курсовому проекті
проектується апарат вертикального
виконання. При проектуванні
розраховуються товщини стінки апарата
товщина стінки лаза об’єм та
проводяться розрахунки на міцність
апарата. Також при проектуванні
підбираються ряд деталей до апарата. По
закінченню розрахунків та по
підібраних деталях кресляться два
креслення на форматі А1. На пешому лислі
повинен бути наклеслений апарат
вертикального виконання а на іншому ?
деталь з апарата на вибір викладача.

Курсова робота МОЯ.doc

Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики і газопостачання
КОРПУС ФЛЬТРА ВЕРТИКАЛЬНОГО ОДНОКАМЕРНОГО
Пояснювальна записка
з дисципліни “Основи конструювання”
до курсового проекту за спеціальністю
-11.ОК.029.00.000 ПЗ
Керівник курсового проекту
викладач Пішеніна Н.В.
Розробив студент гр.ТЕ-06
Даний курсовий проект розробляється для проектування апарату
вертикального виконання – корпус фільтра вертикального однокамерного. При
проектуванні розраховуються товщини стінки апарата товщина стінки лаза та
проводяться розрахунки на міцність апарата. Також при проектуванні
підбираються ряд деталей до апарата. По закінченню розрахунків та по
підібраних деталях кресляться два креслення на форматі А1. На першому листі
повинен бути накреслений апарат вертикального виконання а на іншому –
деталь з апарата на вибір викладача.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКИ ОБИЧАЙКИ 6
1 Розрахунок товщини стінки обичайки . 6
2 Розрахунок товщини стінки еліптичного днища . . .7
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ . 9
1 Фланцеві з’єднання . ..9
2 Прокладки для фланцевого з’єднання . 9
3 Розрахунок болтів (шпильок) . 10
4 Вибір фланця та розрахунок болтів (шпильок) .. 11
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ
ТА УСТАНОВКИ АПАРАТУ. 15
1 Підбір штуцерів 15
2 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів 18
3 Укріплення отворів ..20
4 Розрахунок опори апарату . . 21
КОНТРОЛЬНО-ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ . .. ..25
ЗАХОДИ З ОХОРОН ПРАЦ 26
Додаток А. Технічне завдання 30
Однокамерний фільтр представляє собою вертикальний циліндричний апарат
який складається зі слідуючих основних елементів: корпусу нижнього і
верхнього розподільчих пристроїв трубопроводів запірної арматури
пробовідбірного пристрою і фільтруючої загрузки.
Корпус фільтра – циліндричний зварний із листової сталі з еліптичними
верхнім і нижнім днищами; верхнє днище приварене до циліндричної обичайки
фільтру; між нижнім днищем і обичайкою є фланцевий роз’єм. До нижнього
днища приварені чотири опори для установки фільтра на фундамент. Фланцевий
роз’єм корпусу фільтра дозволяє здійснювати монтаж і ремонт всіх пристроїв
що знаходяться всередині корпусу фільтра наносити протикорозійні покриття
і закріплювати нижній розподільчий пристрій.
Корпус фільтра оснащений двома боковими лазами. Верхній призначений для
завантаження фільтруючого матеріалу ревізії і ремонту верхнього
розподільчого пристрою а також періодичного огляду стану поверхні
фільтруючого матеріалу. Через нижній лаз здійснюють монтаж всередині
корпусу проводять антикорозійний захист корпусу а також періодичні огляди
і ремонт нижніх розподільчих пристроїв. В центрі верхнього і нижнього днищ
фільтра приварені фланці до яких ззовні по фронту фільтра приєднуються
трубопроводи а всередині – розподільчі пристрої.
На нижньому еліптичному днищі фільтра приварений штуцер для
гідравлічного вивантаження фільтруючого матеріалу; штуцер гідро
завантаження приварений зверху циліндричної частини корпусу. До верхнього
еліптичного днища приварено дві косинки для підйому корпусу фільтра при
транспортуванні і установці на фундамент.
Приєднання до апаратів кришок і з’єднання окремих частин апаратів
здійснюється за допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками.
Приєднання до апаратів трубопроводів і контрольно-вимірювальних
пристроїв здійснюється за допомогою штуцерів.
Для огляду апарата завантаження сировиною і очищення апарата а також
для зборки і розбирання внутрішніх пристроїв використовуються люки і лази.
Встановлення апаратів на фундаменті здійснюється за допомогою лап і
Видаляється рідина з апарата через нижній штуцер.
Апаратура під тиском пошкодження якої може призвести до нещасного
випадку повинна відповідати вимогам інспекції Державного гірничотехнічного
нагляду – Держгірничотех – нагляду. Апарати з токсичними і
вибухонебезпечними середовищами знаходяться під особливим наглядом. х
експлуатація виконується за спеціальними інструкціями.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКИ АПАРАТУ
1 Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарата [1] що працює під внутрішнім тиском
розраховуємо на міцність за формулою:
[pic] – нормативна допустима напруга яку вибираємо за даними ГОСТу
[pic] – коефіцієнт міцності зварного повздовжнього шва який
характеризує міцність зварювального шва в порівнянні з міцністю основного
Для заданого апарату вибираємо [pic]= 07 – для сталевих апаратів при
стиковому односторонньому ручному шві.
Якби обичайка мала кільцеві зварні шви коефіцієнт міцності таких швів
при розрахунку на внутрішній тиск не враховують.
С – прибавка для компенсації корозії. Величина цієї прибавки
встановлюється враховуючи корозію і термін служби апарату (зазвичай 15-20
Оскільки наш апарат – це фільтр вертикальний однокамерний і робочим
середовищем в ньому є вода яка не являється сильним окислювачем то
Визначимо допустиму напругу [pic][1]. Для цього нам потрібно обрати
марку сталі з якої буде виготовлятися корпус проектуючого фільтра.
Візьмемо вуглецеву та низьколеговану сталь 16 ГС за ГОСТ 5520-62. За
технічними характеристиками апарату фільтра робоча температура внутрішнього
середовища (вода) повинна бути до 35[pic]С. Тому вибираємо [pic] при
Таблиця 1.1 – Нормативні допустимі напруги [pic] при розрахунку
апаратів що працюють під тиском ( за ГОСТ 14249-69)
РозрахункоЗначення [pic] Нмм[pic]
Вуглецеві та низьколеговані сталі
Ст. 3 10 20 09Г2С та 16ГС за
за ГОСТ 380-60 ГОСТ 5520-62
Отже для матерілу апарата [pic] = 170 Нмм[pic].
Розрахуємо товщину стінки обичайки:
2 Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища[1] що працює під внутрішнім тиском
[pic] – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для стандартних
днищ (таблиця 1.2) відношення [pic][pic]= 025 та [pic]=[pic].
Рисунок 1.1 – Днище еліптичне відбортоване
Тоді товщина стінки днища
Так як товщина обичайки та товщина стінки днища розраховуються за
аналогічними формулами то [pic]мм.
Таблиця 1.2 – Днища еліптичні відбортовані стальні для посудин
апаратів та котлів (за ГОСТ 6533-68)
[pic] [pic] Товщина стінки s мм
Висота борта h[pic] мм[pic]
За даними таблиці h[pic]= 25 мм h[pic]=275 мм.
За правилами Даржнагляду не дозволяється виготовляти апарати у яких
обичайка з’єднується під кутом. Тому для апаратів днища виготовляють з
відбортованимим краями. Циліндричний борт дозволяє змістити зварювальний
шов від заокругленої частини днища де виникають напруги розтягу та згину.
В результаті відбортовки зварювальні з’єднання більш міцні.
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ
Найбільш поширені фланці плоскі приварні з гладкою ушільненою поверхнею і
фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею “виступ-впадина”. Плоскі
приварні фланці застосовують головним чином при тисках до 25 Нмм[pic].
При більш високих тисках перевагу надають фланцям привареним встик які
мають стовщену шийку що надає фланцю більшу жорсткість.
1 Фланцеві з’єднання
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають за
нормалями та ГОСТами.
Приєднувальні розміри фланців всіх типів уніфіковані що забезпечує
взаємозаміну. В основі уніфікації лежить поняття про умовний тиск і умовний
діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на будь-який можливий тиск і
діаметр обичайки весь неперервний ряд тисків і діаметрів розбитий на ряд
умовних тисків і діаметрів.
з збільшенням температури механічна міцність сталі знижується. Тому
із збільшенням температури значення допустимих робочих тисків в апаратах
опускаються нижче умовних.
Ряд діаметрів (умовних проходів) встановлений ГОСТом 9617-67. Стандарт
поширюється на циліндричні ємності та апарати з внутрішнім діаметром до
Фланці що підібрані за ГОСТом або за нормалю розрахунків не
потребують. хні геометричні розміри такі що забезпечують міцність та
щільність з’єднання.
2 Прокладки для фланцевого з’єднання
Прокладки забезпечують герметичність фланцевого з’єднання. Так як
прокладки виготовляють із матеріалу більш м’якого ніж матеріал фланців то
при затягуванні з’єднання вони деформуються та заповнюють всі заглибини і
подряпини на поверхні фланців.
з збільшенням тиску на прокладку збільшується герметичність
з’єднання. Так як із зменшенням ширини прокладки збільшується тиск на неї
то прокладки для фланцевих з’єднань високого тиску виготовляють більш
Так як в апараті знаходиться вода температура якої до 35 °С та тиск
МПа то краще використати прокладки азбестометалеві – по ОН 26-02-106-
3 Розрахунок болтів (шпильок)
Болти для з’єднання фланців використовуємо при тиску в апараті до 16
Нмм[pic]. При більш високих тисках болти застосовувати не рекомендується
через те що біля головки болта виникають місцеві напруги. При тисках вище
Нмм[pic] а також при високих температурах використовуємо шпильки.
Формула для розрахунку сили що діє на один болт від тиску в апараті:
де z– кількість болтів (шпильок);
[pic]– середній діаметр прокладки мм.
Cумарна сила що розтягує болт де присутні всі три сили що діють на
де [pic] – сила остаточного затягування або сила що необхідна для
підтримання герметичності (ця сила стискає прокладку після пуску тиску).
Вводячи коефіцієнт основного навантаження [pic] та коефіцієнт запасу
проти розкриття стику [pic] = 125 15 отримаємо вираз для сумарної
Коефіцієнт осьового навантаження:
де [pic]– піддатливість прокладки що дорівнює деформації від одиночної
[pic] – піддатливість болта
[pic] та [pic] – площа прокладки що приходиться на один болт та
площа поперечного перерізу болта (площу болтів [pic] можна брати по
зовнішньому діаметру різі а площу шпильок [pic] – по внутрішньому діаметру
[pic] та [pic] – модулі пружності матеріалу прокладки і болта.
Для болтів (шпильок: [pic]=[pic] [pic]=[pic] Нмм[pic]).
Для сталевих деталей примаємо [p при наявності
м’яких прокладок [pic]= 04 та [pic]= 15. в тому і в іншому випадку для
орієнтовних розрахунків можна прийняти
Умова міцності болтів
де [pic] – допустиме навантаження для болтів (шпильок) при розрахунковій
Розрахункову температуру для болтів (шпильок) в з’єднанні таких типів
приймаємо [pic] де [pic] – температура середовища в апараті. При дуже
наближених розрахунках приймають [pic].
4 Вибір фланця та розрахунок болтів (шпильок)
Перевіримо на міцність фланцеві болти (шпильки). Для аппарату що
роектується із заданим тиском [pic] = 10 Нмм[pic] використаємо фланці
приварні плоскі гладенькі (рис.2.1).
Таблиця 2.1 – Фланці приварні плоскі гладенькі (за ОН 26-02-95-68)
[pic] [pic] [pic] [pic] S b к-сть шпильок
Отже для з’єднання ми будемо використовувати не болти а шпильки.
Матеріал фланця буде таким же як і матеріал корпусу фільтра тобто Сталь 16
ГС. Матеріал шпильок – Сталь 35 Х матеріал гайок – Сталь 35.
Умовне позначення фланців: Фланець А-1100-10 – сталь 16 ГС ОН 26-02-95-
За нормаллю ОН 26-02-106-68 підбираємо азбоалюмінієву прокладку з
розмірами(табл. 2.2)
Таблиця 2.2 – Прокладки азбометалеві (рис.2.2) для фланцевих з’єднань
(за ОН 26-02-106-68) мм
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
Умовне позначення прокладки: Прокладка 1400-16 ОН 26-02-106-68.
Перевіряємо міцність шпильок М20 із сталі 35Х всановлених в кількості
Піддатливість шпильки:
де [pic] – розрахункова довжина шпильки [мм]:
l[pic]=2(48+52)+43=2043 (мм)
Піддатливість частини прокладки що приходиться на одну шпильку (за
Площа прокладки що приходиться на одну шпильку:
Тоді піддатливість прокладки
Коефіцієнт основного навантаження (за (2.4))
Зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку (за (2.1))
де середній діаметр прокладки:
Сумарне зусилля на шпильку (за (2.3)):
Допустима сила [pic] для М22 із сталі 35Х при 20[pic]С – 25 кН а при
0[pic]С – 18 кН. Тому немає впевненості що при 35[pic]С шпилька із сталі
Х буде працювати надійно. Отже приймемо матеріал шпильки – 40Х різь –
М20. Для такої різі із цієї сталі [pic] при 20[pic]С – 35 кН а при
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ ТА УСТАНОВКИ
Штуцери використовуємо для приєднання до апарату трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних приладів і
оглядових вікон. Штуцера складаються з патрубка (короткого відрізка труби)
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручний підвід фланцевих
болтів з боку апарату. Виготовляють штуцери з фланцями приварними плоскими
гладенькими для умовного тиску р[pic]=1 Нмм[pic].
Умовний прохід [pic] приймаємо 100 мм.
Вибрані розрахункові данні для штуцера (Рис.3.1) наведені в табл. 3.1.
Рисунок 3.1 – Штуцер з фланцем приварним плоким гладеньким для р[pic]=10
Нмм[pic] (за Н 999-65)
Обираємо штуцера приварні плоскі гладенькі так як в апараті умовний
тиск р[pic]=10 Нмм[pic] та за зазначеними в завданні умовні діаметри
[pic]=100 мм та [pic]=80 мм.
Таблиця 3.1 – Штуцери з фланцями плоскими гладенькими для тиску
р[pic]=10 Нмм[pic] (згідно Н 999-65) мм
3 Укріплення отворів
На поперечних зварювальних швах отвори робити не рекомендують на
повздовжніх - забороняють. Закріплюючі кільця виготовляємо з того ж
матеріалу що й сам апарат.
В обичайках і днищах апаратів існують різного роду отвори: для
штуцерів люків лазів та інших пристроїв. Ці отвори послаблюють стінку
апарату. Для відновлення міцності стінки її укріплюємо встановлюючи
укріплюючі елементи.
Рисунок 3.3 – Укріплення отворів
Розрахуємо φ[pic]для отвору з прохідним діаметром D[pic]=100 мм:
де [pic]- товщина стінки обичайки.
Так як φ[pic]> 05 то найбільший діаметр який можна проектувати
розраховується за формулою м
Отже розрахувавши найбільший діаметр який можна проектувати без
спеціальних укріплень є всі 4 отвори які вирізані для штуцерів. Але отвір
який вирізаний для лазу треба укріплювати способом зварювання накладок до
тіла патрубка і до стінки ємності.
Діаметр кільця визначається за формулою:
D[pic]= (17 2)500 = 850 1000 мм.
Приймаємо: h[pic]D[pic]= 8[pic]925 мм.
4 Розрахунок опори апарату
Для встановлення апаратів на фундамент встановлюємо чотири лапи опорні
для встановлення апарату в приміщенні на підлозі
Вибираємо лапи згідно нормалі в залежності від навантаження. Питоме
навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати 2 Нмм2 так
як опорна поверхня фундаменту – бетонна.
Питоме навантаження на опорних поверхнях лап розраховуємо при
максимальній вазі апарату [pic] яка звичайно буває під час гідравлічних
випробувань коли ємність заповнена водою [5].
Вага апарату при гідравлічних випробуваннях:
де [pic] – вага конструкції і за умовою вона складає 1450 кг = 14210 Н
G=1421+2210=3621 (кН).
Розрахуємо навантаження на кожну лапу:
Згідно нормалі МХ 64-56 приймаємо 3 лапи з допустимим навантаженням на
Таблиця 3.4 – Лапи стальні зварні опорні типу (рис. 3.4)за нормаллю
Допустиме навантаження на лапу кНОпорна площа ммLBB[pic]B[pic]HhSldA2544400250180215290350185169027750
Розрахуємо питоме навантаження на одну опору [Нмм[pic]]:
[pic] – кількість підвісних лап.
що є меншим допустимого навантаження. Робимо висновки що опорні лапи цілком здатні витримати масу апарату.
Рисунок 3.4 – Лапи стальні зварні опорні
Розрахуємо міцність швів. Приймемо [] =102 Нмм[pic].
Міцність зварювального шва:
=[pic] ≤ [] [Нмм[pic]]
де G – вага апарату Нмм[p
D – діаметр труби зовні мм;
[pic] – довжина зварювального шва мм.
=[pic] (МПа) ≤ [] =102 Нмм[pic].
Отже зварювальні шви на опорних лапах витримають навантаження [6].
КОНТРОЛЬНО-ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ
Для кращого нагляду за апаратом необхідно застосовувати манометри та термометри.
Згідно з довідковими даними ми вибираємо вимірювальні прилади з такими параметрами:
Термометр П41240291 тобто термометр прямого виконання №4 в діапазоні вимірювань від 0°С до 100°С з ціною поділки 1°С довжина верхньої частини 240 мм нижньої – 291 мм.
Манометр з корпусом діаметром 60 мм з класом точності 25 діапазон вимірювань від 0 до 6 (кгс)cм[pic] [2].
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ
Кожна посудина що працює під тиском повинна мати паспорт форматом 210×297 мм 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 [p робоче середовище та його корозійні властивості; місткість м[pic]) 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 [7].
Вимоги до техніки безпеки наведені в галузевих правилах вони підлягають реєстрації в органах держохорони праці України. Нагляд за такими об’єктами організовується керівником підприємства який несе відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання робіт по ремонту цих об’єктів. Для своєчасного виявлення можливих дефектів обладнання що працює під тиском воно підлягає технічному посвідченню перед запуском в роботу періодично і позачергово. Перед запуском у роботу такі апарати мають бути оглянуті органами держнагляду охорони праці України які їх реєструють і видають дозвіл на експлуатацію. Періодичне технічне посвідчення існує двох видів:
- зовнішній та внутрішній огляд один раз на чотири роки.
- гідравлічне випробування один раз на вісім років.
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджують в порядку встановленої вище вказаною організацією. На корпусі апарату прикріплюють пластину на якій нанесені паспортні дані: назва підприємства виробника номер рік виготовлення робочий та пробний тиск і допустима температура стінки.
Під час гідравлічних випробувань апарат має перебувати під пробним тиском не менше 10 хвилин. Апарат обладнують запірною арматурою приладами для вимірювання тиску і температури середовища. Манометри повинні мати клас точності 25 і таку шкалу щоб межа вимірювання тиску знаходилась в першій третині шкали. Перевірку манометрів та їх опломбування проводять один раз в рік а через шість місяців проводять перевірку контрольними манометрами.
Виробниче обладнання має бути пожежо- та вибухобезпечним [4]. Елементи конструкції не повинні мати гострих кутів поверхонь з нерівностями що є джерелом небезпеки. Конструкція повинна включати можливість дотику працюючих до гарячих чи переохолоджених частин [8].
В даному курсовому проекті було спроектовано апарат внутрішнім діаметром [pic]=1100 мм вертикального виконання – корпус фільтра вертикального однокамерного. Даний апарат призначений для фільтрації речовини (води максимальна температура якої не повинна перевищувати 35[pic]С) яка в нього подається для подальшої її експлуатації
При проектуванні були розраховані товщини стінки апарата (обичайки та верхнього і нижнього конічного днищ) [pic]=[pic]= 8 мм товщина стінки лаза S[pic]= 6 мм. Проводилися розрахунки на міцність апарата. По заданих параметрах (технічних характеристиках) підбиралися фланці прокладки до них штуцера лази опорні лапи.
По закінченню розрахунків та по підібраних деталях креслиться загальний вигляд фільтра на форматі А1 та складаються до нього відповідну специфікацію. Потім за вказівкою викладача кресляться 4 креслення: 2 складальні одиниці та 2 деталі ( опорна лапа косинка фланець апарату днище).
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин: Справочное пособие. –М: Высшая школа 1978. 469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора. –М: Машиностроение 1982576 с
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –М: Высшая школа 1962. -290 с
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –М: Высшая школа 1961. -582 с
Бажанов В.Д. и др. Расчет конструкций на тепловые взаимодействия. — М.: Высшая школа. 1979.
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.
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.
Рисунок 3.2 – Лаз з фланцем сталевими плоскими приварними гладенькими
Рисунок 2.2 – Прокладка азбометалева для фланцевих з’єднань.
Рисунок 2.1— Фланці приварні плоскі гладенькі (за ГН 26-02-95-68)

Технне завдання.doc

Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний
нститут будівництва теплоенергетики
Керівник доц. к. т. н.
На розробку апарату вертикального для
обробки неагресивного середовища
густиною від 1000 кгм3 до 1100 кгм3.
Область застосування:.
Мета та призначення розробки: а) мета
розробки – отримання практичних
навиків розрахунків та конструювання
апаратів теплоенергетичного
призначення; б) призначення розробки –
навчальний курсовий проект з
дисципліни основи конструювання.
Джерела розробки – індивідуальне
завдання на курсовий проект з
дисципліни ОК літературні патентні та
інші технічні матеріали з розрахунку
та конструювання апаратів.
1.Склад апарату: обичайка нижнє та
верхнє еліптичні днища два штуцера для
підводу та відводу речовини боковий
лаз для огляду та ремонту установки.
2.Габаритні розміри апарату: довжина
апарату – 4026 мм. ширина – 2020 мм.
3.Спосіб кріплення деталей до апарату
– фланцеве з’єднання.
Крайні терміни виконання КП
Початок розробки “13” вересня 2006р.
Кінець розробки “29” грудня 2006р.
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
Розробив студент групи ТЕ-04 Семеняк .

Днище.frw

маном (2).frw

Спецификация лазу.spw

-11.OK.010.02.02.000 CK
Складальне креслення
-11.OK.010.02.02.001
-11.OK.010.02.02.002
-11.OK.010.02.02.003
-11.OK.010.02.02.004

ЗМ СТ (2).docx

РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКИ
-11.006.ОК.00.00.000
1 Розрахунок товщини стінки плоскої кришки ..
2 Розрахунок товщини стінки трубної дошки
3 Розрахунок довжини корпуса для водяного та парового простору
4 Розрахунок діаметра і довжини труб ..
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ
1 Підбір фланця по розмірах ..
2 Підбір прокладки для фланцевих з’єднань
3 Перевірка болтів на міцність ..
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ УСТАНОВКИ АПАРАТУ
1 Підбір штуцерів ..
2 Розрахунок опори апарату .
КОНТРОЛЬНО – ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ ..
1 Підбір термометрів
2 Підбір манометрів
ЗАХОДИ ОХОРОНИ ПРАЦ
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК
1 Розрахунок товщини стінки плоскої кришки
Товщину плоскої круглої кришки апарату що працює під тиском розраховують на міцність за формулою
Sкр= kDв Р + С (1.1)
Де k - коефіцієнт що залежить від конструкції кришки
Dв - внутрішній діаметр апарату мм;
Sкр – товщина стінки кришки мм;
p – тиск в апараті ;
- нормативне допустиме напруження ;
С – прибавка для компенсації корозії;
Для подальших розрахунків з довідника були підібрані:
-прибавку для компенсацій корозії – С. Величина С прибавки встановлюється з урахуванням швидкості корозії і терміна слугування апарата(зазвичай 15-20 років). Зазвичай назначають С=1 мм в відповідальних випадках С=2-3 мм. Для даного випадку було вибрано С=2 мм.
-нормативне допустиме напруження .
Значення допустимого напруження вибирається по виду сталі та по температурі стінки апарату. Для вироблення апарату було підібрано сталь 20 а температура стінки задана за умовою . За цими параметрами підбираємо -
Підставивши значення для першого середовища (водяний простір) в формулу (1.1) отримаємо:
Sкр= 08*51404142 + 2 = 2382 (мм)
Товщину стінки отриману по формулі (1.1) округляють в сторону збільшення до цілого числа і отримали товщину стінки кришки 24 (мм)
Підставивши значення для другого середовища (паровий простір) в формулу (1) отримаємо:
Sкр= 08*514012142 + 2 = 1195 (мм)
Товщину стінки отриману по формулі (1.1) округляють в сторону збільшення до цілого числа і отримали товщину стінки кришки 14 (мм)
2 Розрахунок товщини стінки трубної дошки
Товщину трубної дошки розраховують за формулою:
де: С – прибавка для сталевих труб дошки для сталі С = 5
dзв - зовнішній діаметр трубок мм
hтд - товщина трубної дошки мм
Підставивши значення в формулу (1.2) отримаємо:
hтд=4458 + 5 = 106 (мм)
Товщину трубної дошки отриману по формулі (1.2) округляють в сторону збільшення до цілого числа і отримали товщину дошки 12 (мм)
3 Розрахунок довжини корпуса для водяного та парового простору
Для того щоб розрахувати довжину водяного простору спочатку необхідно визначити об’єм води в водяному просторі за формулою:
де: V – об’єм в водяному просторі (м3);
m – маса води в посудині (кг);
ρ – густина води ( м3кг );
Підставивши значення маси і густини в формулу (1.3)маємо:
V0 = 720999.7 = 0.72 (м3)
У нас вода знаходиться також у трубках отже об’єм що займає вода дорівнює:
де: d – внутрішній діаметр трубки (мм);
Підставивши всі значення в формулу (1.4)маємо:
V1 = 3.14*(0.045)24*16.4*4=0.1 (м3)
V2 = 3.14*(0.045)24*13.2*4=0.084 (м3)
V3 = 3.14*(0.045)24*10.1*6=0.096 (м3)
V1 = V1 + V2 + V3 (1.5)
V1 = 0.1 + 0.084 + 0.096 = 0.28 (м3)
Щоб знайти об’єм води в посудині необхідно від загальної густини відняти густину яка знаходиться в трубках:
V = 0.72 – 0.28 = 0.44 (м3)
Тепер знаходимо довжину водяного простору з рівняння 1.4 :
V – об’єм води в водяному просторі (м3);
d – внутрішній діаметр бачка (мм);
Підставимо всі значення в формулу 1.4 будемо мати:
l= 044314(530)24 = 2130 (мм)
Врахувавши що при заливці бачка в верхні його частині залишиться повітря тоді довжина буде 2500 (мм).
4 Розрахунок діаметра і довжини труб
Для того щоб розрахувати довжину і діаметр труб у нас задана площа теплообміну 24 м2
де: d – діаметр трубки м;
За нормами для кожного діаметра труби є крок . Приймаємо діаметр 45 мм з кроком 58 мм. У нас виходить що кількість труб дорівнює 28. Тепер визначаємо їхню довжину. Приймаємо три ряди П-подібних труб (колін) виходить що ми можемо встановити 4 коліна довжиною 164 м; 4 коліна довжиною 132 м; і 6 колін довжиною 101 м.
Сумарна площа буде дорівнювати сумі площ усіх колін (з рівняння (1.8)):
S = 314*0045((164*4) + (132*4) + 101*6) = 251 м2
Отже: діаметр труби 45 довжиною 397 м
1 Підбір фланця по розмірах
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають по нормалям та ГОСТам. Найбільше поширення мають фланці по нормалі ОН 26-02-95-68 на плоскі приварні гладкі фланці та по нормалі ОН 26-02-97-68 на фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею "виступ западина".
Приєднувальні розміри фланців всіх типів уніфіковані що забезпечує взаємозаміну. В основі уніфікації лежить поняття про умовний тиск і умовний діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на любий можливий тиск і діаметр обичайки весь неперервний ряд тисків і діаметрів розбитий на ряд умовних тисків і діаметрів.
Ряд умовних тисків встановлений ГОСТом 9493-60. деякі з цих стандартних умовних тисків в Нмм" наведені нижче: 025; 0.3. 04; 05; 0.6; 08;10; 125; 16 20; 25; 32; 40; 50; 64; 80. Для апаратів із вуглецевої сталі призначених для роботи до 64 Нмм" переважно використовувати ті значення тисків що підкреслені. Таким чином якщо потрібно вибрати фланець на тиск якого немає серед переліку умовних тисків то треба вибирати фланець на наступне більше значення тиску.
Зі збільшенням температури механічна міцність сталі знижується. Тому зі збільшенням температури значення допустимих робочих тисків в апаратах опускаються нижче умовних. ноді для апаратів з високою температурою середовища приходиться вибирати фланці на більш високий умовний тиск.
Рисунок 2.1 – Фланцеве з’єднання(Фланець плоский приварний гладкий)
Ряд діаметрів (умовних проходів) встановленний ГОСТом 9617-67. Слідує пам'ятати що поняття умовного прохода введено для унифікації приєднувальних розмірів. До фланця з визначеним умовним проходом можна приєднати не одну а декілька труб з розмірами які знаходяться в деяких допустимих межах. Для апаратів діаметри умовний і внутрішній можуть співпадати.
Фланці підібрані по ГОСТу або по нормалі в розрахунку не потребують. х розміри такі що забезпечується міцність і щільність з'єднань.
Вибираємо матеріал фланця - Сталь20 при температурі 10-200°С. Матеріал болтів при р=04 Нмм2-Сталь 35 гайки із Сталі 25.
Умовне позначення фланця - Фланець 500 - 04 - Сталь 20 ОН 26-02-95-68. Таблиця 2.1 – Приєднувальні розміри приварного плоского гладкого фланця
Приєднувальні розміри фланця
Рисунок 2.2 – Фланці приварні плоскі гладкі (по ОН 26-02-95-68)
2 Підбір прокладки для фланцевого з'єднання
Прокладки забезпечують герметичність фланцевого з'єднання. Так як прокладки виготовляють із матеріала більш м'якого ніж матеріал фланців то при затягуванні з'єднання вони деформуються і заповнюють всі заглиблення і подряпини поверхні фланців.
З збільшенням тиску на прокладку зростає герметичність з’єднання. З зменшенням ширини прокладки збільшується тиск на неї тому прокладки для фланцевих з’єднань високого тиску роблять більш вузькими.
Найбільш використовуються наступні прокладкові матеріали: картон гума пароніт азбест фторопласт мідь алюміній м’ягка сталь та інші. Картон використовують при низьких темпратурах і тиску для води та інших нейтральних середовищ. Пароніт – для гарячої води пара та багатьох хімічних речовин. Гуму – для кислих середовищ.
В даній курсовій роботі будуть використовуватись прокладки з гуми тому що вони оптимально підходять для параметрів які задані умовою( температура дорівнює ).
Вибираємо прокладку плоску для фланцевих з’єднань яку виготовляють по нормалі ОН 26-02-105-68(рис 2.3).
Рисуок 2.3 – Прокладка плоска
Вибрані виходячи з вище розрахованих данних розміри плоскої прокладки наведені а Табл 2.2
Таблиця 2.2 – Прокладка проска для фланцевих з’єднань
(по ОН 26-02-105-68)
Умовна назва прокладки – 500-04-Р ОН 26-02-105-68
3 Перевірка болтів на міцність
Болти для з’єднання фланців приймають при тиску в апараті до 16 Нмм2. При більш високих тисках болти приймати не варто через те що у головки болта виникають місцеві напруження. При тисках більше ніж 16 Нмм2. а також при високих температурах використовують шпильки.
Розглянемо додатково рівняння деформацій і вводячи коефіцієнт головного навантаження і коефіцієнт запаса проти розкриття стика отримуємо вираз для сумарної болтової сили
Коефіцієнт головного навантаження
де - піддатливість прокладки рівна деформації від одиничної сили;
- піддатливість болта;
- товщина прокладки і довжина болта мм;
- площа прокладки на один болт і проща поперечного перерізу болта ();
- модулі пружності матеріала прокладки і болта(;
Перевіряємо міцність болтів М20 із сталі 35 які встановлені в кількості z=20 шт.
а)піддатливість болта:
де розрахункова довжина болта
б)піддатливість частини прокладки яка приходиться на один болт:
де площа прокладки яка приходиться на один болт;
а – товщина прокладки;
в)коефіцієнт головного навантаження
г)зусилля від тиску в апараті що припадає на один болт
де середній діаметр прокладки
д)сумарне зусилля на болт
де коефіцієнт запасу міцності затяжки проти розкриття стика приймаємо .
З розрахунків можна зробити висновок що болти із сталі 20 при температурі від 10 до 104 °С будуть працювати нормально.
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ УСТАНОВКИ АПАРАТУ
Штуцера використовують для приєднаня до апарату трубопроводів і арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних прииборів.Штуцера(рис.3.2) складається з патрубка(короткого відрізка труби) і фланця. Зазвичай їх приварюють до апарату по варіанту 1. В тих випадках коли в середині апарата повинна бути гладка поаерхня зварювання здійснюється по варіанту 2.
Рисунок 3.1 – Штуцер зварний
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручну заводку фланцевих болтів зі сторони апарата. Виготовляють штуцера з фланцями приварними плоскими гладкими на по нормалі Н 999-65 штуцера з фланцями приварними встик гладкими на по нормалі Н 1001-65.
Так як арматуру яка приєднується до фланця зазвичай не випускають на умовний тиск менше то вибирають їх до апаратів низького тиску.
Умовний прохід для входу і виходу води вираховуємо за витратою і за швидкістю. Для того щоб труби в охолоднику не гуділи приймаємо швидкість 04 мс .
Витрата в одні трубці:
V= * * d24 * n (3.1)
Де – швидкість в трубці мс;
d – діаметр трубки м;
n – кількість трубок
V- Витрата охолодної води через n трубок м3 с
V= 04*31415* 005424 * 7 = 00064 м3 с
За цією ж формулою визначаємо діаметр проходу приймаючи швидкість в штуцері 15 мс:
d = 4*V* =4*0.00643.1415*1.5 = 0.073 (м) = 73 (мм)
Беремо значення умовного проходу 100 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл.. 3.3.
Таблиця 3.1 – Данні для розрахунку штуцера
Кількість болтів М20
Рисунок 3.2 – Штуцер з фланцем приварним плоским. Умовне позначення : Штуцер 015-50-150Н999-65
Для входу випару приймаємо значення умовного проходу 200 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл.. 3.2.
Таблиця 3.2 – Данні для розрахунку штуцера
Для зливання конденсату приймаємо значення умовного проходу 50 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл.. 3.3.
Таблиця 3.3– Данні для розрахунку штуцера
Для виходу повітря приймаємо значення умовного проходу 15 мм. Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл. 3.4.
Таблиця 3.4 – Данні для розрахунку штуцера
2 Розрахунок опори апарату
Опора служить для встановлення апарату на фундамент. Опора складається з обичайки циліндричної або конічної форми та фундаментальне кільце із стрічкової сталі що приварюються до обичайки. Такого типу опори встановлюють при встановлені вертикальних апаратів.
Питоме навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати 2Нмм2 для бетону.
У даному випадку можна застосувати опору для горизонтального апарату яка зображена на малюнку 3.
Рис 3.3 – Опора горизонтальних апаратів
Для того щоб уникнути вм'ятин обичайки між лапою і обичайкою апаратів іноді розміщують прокладку. Питоме навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати 100 Нмм2(для сталі і чугуна).
Для подальших розрахунків потрібно визначити вагу апарату що знаходиться за формулою:
де: m – маса установки (кг)
g – прискорення вільного падіння (мс2)
G = 1750 * 9.81 = 17.16 ( кH)
Питоме навантаження на опору:
де: q – навантаження на опору (Нмм2 );
G – вагу апарату ( кH);
Fоп – опорна площа однієї лапи (мм2);
Підставимо значення і визначимо загальне навантаження:
q = 198*1032* 887685 = 012 Нмм2
З розрахунків можна зробити висновок що опора цілком витримає масу апарата.
КОНТРОЛЬНО – ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ
1 Підбір термометрів
Технічні скляні термометри із занурюваною нижньою частиною призначені для вимірювання температури від -90 до +600 0 С.
Залежно від форми нижньої частини термометри поставляють в двох виконаннях: прямі П; кутові К.
Довжина нижньої частини термометрії з верхніми межами вимірювання від 400 до 600° з повинна бути не менше 103 мм і не більш 403 мм.
Термометри з діапазоном вимірювання температур від -30 до 600 0С наповнюють ртуттю марки P1 і Р2
У залежності від призначення термометри з діапазоном від -6О до +200° З наповнюють толуолом поліетилсиліксаном по ГОСТ 13004-07 гасом по ГОСТ 4753-68 чи іншою термометричною органічною рідиною.
Термометрична рідина не ртутних термометрів повинна бути підфарбована фарбником що не забезпечується в процесі експлуатації термометра.
Значення вірогідності безвідмовної роботи термометрів за 1000 ч при довірчій вірогідності Р*= 08 повинне бути не нижчим 08 а за половину заданого часу - 0.84.
У моєму випадку доцільно використати термометр для вимірювання температури в водяному просторі та паровому просторі це термометр П 4 1240160 ГОСТ 2823-73.
Для визначення тиску робочого середовища кожен котел чи посудина має маномет. На парових котлах манометр приєднують до парового простору барабана (корпуса) котла. За наявності пароперегрівача манометр встановлюють також за пароперегрівачах. На прямоточном котлі манометр встановлюють за пароперегрівачем . Замість триходового крана дозволяється встановити вентиль що дозволяє про переводити всі операції які можна виконувати за допомогою триходового крана відключати манометр від котла.
На посудинах що працюють під тиском понад 25 кгссм* або з температурою середовища вищий 250° а також під тиском пари отруйних або вибухонебезпечних середовищ замість триходового крана можна встановлюватись окремий штуцер для під'єднування контрольного манометра.
На посудинах переривчастої дії (якщо є можливість знімати манометр для перевірки його) а також на пересувних посудинах установка триходового крана не обов'язкова.
З'єднання манометра з паровим котлом чи посудиною здійснюється за допомогою сифонової трубки діаметром 10 мм заповненої конденсатом пари. Вода в трубці запобігає проникливо пара всередину трубчастої пружини .
Замість сифонової трубки може бити застосовано інше аналогічною пристрій з гідравлічним затвором.
Манометри що експлуатуються в умовах відмінних від нормальних повинні мати захисні пристрої.
Крім манометрів прямою дії застосовують електричні.
Перевірка манометрів з їх опломбуванням (тавруванням) повинна вироблятися не рідше одного разу в 12 міс. в порядку встановленому ГОСТ 1568-70 . Крім того манометри повинні перевірятися підприємством не рідше 1 разу в місяць.
-11.006.ОК.00.00.000

Пояснювальна.doc

Розрахунок висоти апарату .
Розрахунок товщини стінок апарату . .
1 Розрахунок товщини стінки обичайки .
2 Розрахунок товщини стінки днища
3 Розрахунок товщини стінки кришки
Підбір фланцевого з’єднання . .
1 Фланцеві з’єднання .. ..
2 Прокладки для фланцевого з’єднання ..
3 Перевірка шпильок на міцність . .. .
Типи вузла ревізії корпуса .
Вибір і розрахунок опори апарату . ..
1 Вибір конструкції опори
Перемішуюче обладнання .. ..
1 Вибір ущільнень .. . ..
2 Підбір мішалки .. .
3 Розрахунок мішалки . . .
4 Вибір стійки під редуктор
Контрольно-вимірювальні прилади .
Заходи з охорони праці .
Список літератури ..
В багатьох технологічних процесах застосовують ємкісні апарати з
мішалками які працюють під тиском. Основним елементом апарата являється
циліндрична обичайка. Вертикальне виконання тонкостінних циліндричних
апаратів варто надавати перевагу горизонтальному так як в горизонтальних
апаратах появляються додаткові згинаючі напруги від сили тяжіння самого
апарату і середовища.
Вертикальні обичайки закриваються знизу і зверху днищами а
горизонтальні – з боків. На відміну від днищ що має з обичайкою нероз’ємне
з’єднання кришки є роз’ємними частинами апарата. Днища і кришки
виготовляють із тих же матеріалів що й обичайки.
Приєднання до апарату кришок і з’єднання окремих частин апарату
здійснюється з допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками. Приєднання трубопроводів і контрольно-
вимірювальних приладів виконується з допомогою штуцерів.
Для огляду апарата завантаження сировини і очистки апарата а також
для збирання та розбирання внутрішніх пристроїв слугують люки та лази. При
з’ємних кришках апарати можуть бути без люків.
Встановлюються апарати на фундаменті з допомогою лап і опор.
Перемішування рідких середовищ в апараті виконується механічним або
пневматичним способами. Механічне перемішування здійснюється мішалками. Для
приведення в рух механічних перемішуючих засобів слугують приводи що
складаються з електродвигунів редукторів пасових передач і муфт.
Встановлюються редуктори на кришках вертикальних апаратів з допомогою опор.
Вал перемішуючого пристрою вводиться в апарат через ущільнення для
забезпечення герметичності. Ущільнення вала виконується за допомогою
сальника або торцевого ущільнення.
Видаляється рідина через нижній штуцер або по трубі перетискання.
Обігрів апаратів здійснюють звичайно за допомогою рубашок діаметр
яких приймають на 40 – 100 мм більше діаметру апарата. До корпуса стального
апарата рубашку приварюють. Гріючу речовину подають у рубашку через нижній
штуцер а видаляють через верхній щоб рубашка була завжди заповнена
теплоагентом. Обігріваючу пару подають в рубашку через верхній штуцер а
через нижній відводять конденсат.
РОЗРАХУНОК ВИСОТИ АПАРАТУ
Для даного апарату з еліптичним днищем розрахуємо висоту обичайки за
де [pic] – внутрішній діаметр апарату м
[pic] ємкість апарату м³
[pic] висота днища м
Тоді висоту апарату обраховуємо по формулі (1.1)
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКОК АПАРАТУ
1 Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарату що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою
[pic] – коефіцієнт міцності зварного поздовжнього шва який
характеризує міцність зварювального шва в порівнянні з міцністю основного
[pic] – прибавка для компенсації корозії мм. Величина цієї прибавки
встановлюється з врахуванням швидкості корозії і терміну служби апарату
(звичайно 15 – 20 років). Найчастіше призначають С= 1 мм у відповідальних
випадках С= 2 – 3 мм.
Матеріал з якого виготовлений апарат – сталь 20 для якого при t =
ºС приймаємо допустиме напруження []=14575 Нмм².
Приймаємо φ = 10 для стикового двостороннього шва при автоматичному
де [pic] – прибавка на корозію прийнята 1 мм.
2 Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою:
[pic] – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для стандартних
днищ відношення [pic] та [pic].
Тоді товщина стінки днища
У будь-якому випадку товщина днища повинна бути не менша товщини
обичайки розрахованої по формулі (2.1). Для днищ виготовлених із
суцільної заготовки коефіцієнт міцності φ = 10.
Отже товщина стінки еліптичного днища даного апарату розрахована по
Рисунок 1.1 – Днище верхнє еліптичне відбортоване.
3 Товщина стінки еліптичної кришки
Товщину еліптичної кришки апарата працюючого під тиском
розраховують на міцність по тій же формулі (2.3) що й товщину стінки
де [pic] – добавка на корозію прийнята 1 мм.
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ
За допомогою фланців виконують роз’ємне з’єднання апаратів і
трубопроводів. Найбільш поширені фланці плоскі приварні з гладкою
ущільненою поверхнею і фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею
виступ – западина ”. Плоскі приварні фланці застосовують головним чином
при тисках до 25 Нмм². При більш високих тисках перевагу надають фланцям
привареним встик які мають стовщену шийку що надає фланцю більшу
1 Фланцеві з’єднання
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають по
ГОСТам та нормалям. Переважно фланці підбирають відповідно до нормалі ОН
-02-95-68 для плоских приварних гладких і до нормалі ОН 26-02-97-68 для
приварних встик з ущільнюючою поверхнею “виступ-впадина”.
Ряд умовних тисків встановлений ГОСТом 9493-60. Даний апарат
розраховується для умовного тиску 16 Нмм[pic].
Підберемо за внутрішнім діаметром апарата і розрахунковим умовним
тиском 16 Нмм[pic] фланець приварний встик з ущільнюючою поверхнею
“виступ-впадина” по нормалі ГН 26-0297-68 розміри якого наведені в таблиці
1. Матеріал фланця –сталь 20.
Рисунок 3.1 – Фланець приварний встик з ущільнюючою поверхнею
Таблиця 3.1. – Розміри фланця приварного встик з ущільнюючою
поверхнею “виступ-впадина” мм.
D[pic] D[pic] D[pic]
Умовне позначення прокладки: Прокладка 2000-16 ГН 26-02-106-68
3 Перевірка шпильок на міцність
Перевіряємо міцність шпильок М36 із сталі 40Х встановлених в
) Піддатливість шпильок:
[pic] – модуль пружності матеріалу шпильки: [pic]=215 ·103 Нмм2.
[pic]=[pic]=101736 (мм2).
Отже розрахуємо піддатливість шпильки за формулою (3.1):
[pic]=0912·10-6 (ммН).
) Піддатливість частини прокладки що приходиться на одну шпильку:
[pic] – модуль пружності матеріалу прокладки: [pic]=4·103 Нмм2.
Отже розрахуємо піддатливість частини прокладки що приходиться на
одну шпильку за формулою (3.4):
) коефіцієнт основного навантаження:
) Зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку:
[pic] – тиск в апараті Нмм2.
[pic]=[pic] [мм] (3.9)
Отже зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку
розраховуємо за формулою (3.8):
) Сумарне зусилля на шпильку:
[pic] – коефіцієнт запасу затяжки проти розкриття стику
Отже сумарне зусилля на шпильку розраховуємо за формулою (3.10)
Допустима сила [Р] для М36 із сталі 40Х при 20С – 74 кН а при
0С– 66 кН. Тому можемо бути впевненими що при 40С шпилька із сталі 40Х
буде працювати надійно.
Штуцери використовують для приєднання до апарату трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних приладів і
оглядових вікон. Штуцери складаюься з патрубка (короткого відрізка труби) і
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручний підвід болтів з
боку апарату. Виготовляють штуцери з фланцями приварними плоскими
гладенькими для умовного тиску ру=1 Нмм2 штуцери з фланцями приварними
встик гладенькими для умовного тиску ру=16 та 25 Нмм2.
Для даного апарату при умовному тиску ру=16 Нмм2 і для густини
ρ=800 кгм3 використовуємо штуцери з фланцями приварними встик розміри
яких наведені в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1. – Розміри штуцера з фланцями приварного встик мм
Допустиме навантаження на лапу кН Опорна площа мм2 L B B1 B2 H h
S l d A 25 44400 250 180 215 290 350 185 16 90 27 675
ПЕРЕМШУЮЧЕ ОБЛАДНАННЯ
Обертаючий вал вводиться в даний апарат через торцеве ущільнення.
Головними деталями сальника є корпус притискна втулка і наповнювач.
Торцеві ущільнення по МН 5866–66 передбачене для роботи під тиском до
Нмм² і при температурі в апараті до 260ºС. Воно складається із
уловлювача вузла сильфона нерухомого вуглеграфітового кільця що утворює
пару тертя з обертаємим кільцем що закріплене на валу водилом. Пара тертя
охолоджується і змащується проточною очищеною водою що циркулює в
порожнині кожуха. Пружини створюють необхідний тиск в парі тертя.
В даній роботі характеристики торцевого ущільнення наведені в таблиці
Таблиця 7.1 – Торцеве ущільнення
PHмм2 dмм d1мм Lмм Dмм D6мм D2мм Hмм H1мм z α 16
17 175 185 150 128 195 220 4 22°
Мішалки лопатеві рамні та якорні працюють з невеликими кутовими
швидкостями (не більше 80 обхв) та передають рідині обертальний рух.
Рисунок 7.1 – Якірна мішалка
Перемішуючі пристрої – мішалки приводяться у дію стандартними
електродвигунами. Для пониження кутової швидкості застосовуються редуктори.
Наявність надлишкового тиску чи вакууму в апараті вимагає щоб ввід
валу мішалки в апарат був ущільнений за допомогою сальника чи торцевого
Приводи до мішалок звичайно встановлюються на кришці апарата на
скійках. Стійки кріпляться на кришках апаратів за допомогою опор.
Для даного апарата використовується якірна мішалка. Якірна мішалка
використовується для перемішування забруднених та в’язких рідин. Обрис
мішалки повторює конфігурацію днища апарату що дозволяє зробити зазор між
мішалкою та стінками апарату мінімальними. Утворюється інтенсивне
перемішування безпосередньо у стінок апарату та відбувається очищення її
від налипання осаду.
Розрахункові дані якірної мішалки наведені в таблиці 7.2.
Таблиця 7.2. – Розрахункові дані якірної мішалки
dм Кутова швидкість Параметри середовища Питома потужність
кВт d h b=b2 S R1 R2 d1 h1 a a1 D2 радс обхв Коеф
динамічної в’зкості густина кгм3 1400 21
3 Розрахунок мішалки
З таблиці 7.2 беремо потужність яка потрібна для якірної мішалки
Потужність що втрачається
де Nсл=001 кВт – потужність що втрачається на тертя в сальнику
Електродвигун повинен мати потужність не меншу ніж
де =085 – коефіцієнт корисної дії приводу
Частота обертання електродвигуна
де nяк=198 обхв. – частота обертання
і=36 – передаточне число двигуна
nпотр=198·36=713(обхв)
Обираємо електродвигун АО2 -41-8
Nед = 22 кВт та nед = 710 обхв.
Тоді частота обертів якірної мішалки буде не 198 обхв а
Відхилення від заданого [pic]% 05 % що допустимо.
4 Вибір стійки під редуктор
Дані для нормалізованої стійки поміщені в таблиці 7.3.У важких
мішалках застосовують стійки з проміжними опорами які заважають
розкачуванню валу мішалки. При великих відхиленнях валу збільшують відстань
між редукторами і проміжним підшипником тобто застосовують високі стійки.
Якщо в приводі є клинопасова передача і редуктор на верхньому поясі стійки
робиться кріплення редуктора а на її боковій поверхні з допомогою салазок
встановлюють електродвигун. При встановлені електродвигуна салаки дають
можливість переміщяти його в горизонтальному направленні. Разом із
салазками електродвигун може бути переміщений в вертикальному направленні.
Виготовляти стійку можна із чавунного лиття СЧ 15-32 або СЧ 21-40 матеріал
Таблиця 7.3. – Стійка під редуктор мм
D D1 D D2 D3 D4 D1 H1 h h1 S d1 360 240 280 125 265
КОНТРОЛЬНО – ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ
Для кращого нагляду за апаратом потрібно застосовувати манометр та
Згідно з довідниковими даними ми вибираємо такі вимірювальні прилади:
Термометр прямого виконання №4; діапазон вимірювань – від 0 до 100ºC
за ціною поділки 1ºC. Довжина верхньої частини 240мм нижньої – 291мм.
Термометр П41240291.
Манометр з корпусом діаметром 60мм з класом точності 25; діапазон
вимірювань – від 0 до 6 кгссм².
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ
Вимоги до технічної безпеки наведені в галузевих правилах
експлуатації. Ці вимоги підлягають реєстрації в органах
держнаглядохоронпраці України. Нагляд за такими об’єктами організовує
керівник підприємства який несе відповідальність за безпечну експлуатацію
та виконання робіт по ремонту таких об’єктів. Для своєчасного виявлення
можливих дефектів обладнання що працюють під тиском необхідно проводити
технічний огляд: перед запуском у роботу періодично і позачергово. Перед
запуском у роботу такі апарати мають бути оглянуті органами
Держнаглядохоронпраці України які їх реєструють і віддають дозвіл на
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджуються і
затверджуються в порядку встановленому вище поставленою організацією. На
апарат складають паспорт та інструкцію по монтажу і безпеки експлуатації.
На корпусі обов’язково прикріплюють пластину на якій нанесені паспортні
а) назва підприємства виробника;
б) серійний номер апарату;
в) рік виготовлення ;
г) робочий та пробний тиск;
д) допустима температура стінок.
При гідравлічних випробовуваннях апарат має перебувати під пробним
Тиском не менше 10 хв.
Апарат обладнують запірною арматурою приладами для вимірювання тиску
і температури середовищ. Манометри повинні мати клас точності не менше 25
і таку шкалу щоб межа вимірювань робочого тиску знаходиться в першій
третині шкали. Перевірку манометрів та їх опломбування проводять 1 раз в
рік а через 6 місяців проводять перевірку манометрів контрольним
Вимоги до безпеки обладнання:
- виробниче обладнання має бути пожежо- і вибуховобезпечними;
- використання безпечних матеріалів на виробництво обладнання;
- елементи конструкцій не повинні мати гострих кутів поверхонь з
нерівностями що є джерелом небезпеки;
- конструкція повинна включати можливість дотику працюючих до гарячих чи
переохолоджених частин;
- в разі необхідності в конструкції повинна передбачатися сигналізація
або засоби автоматичної зупинки відключення від джерел енергії при
- конструкція має передбачати захист від ураження електричним струмом
(заземлення або занулення);
- при експлуатації апаратів не повинні перевищуватися допустимі рівні
- герметизація обладнання;
- правила експлуатації систем управління обладнання.
В даному курсовому проекті було розраховано об'ємний апарат з
якірною мішалкою який працює під тиском.
Основним із елементів апарата є циліндрична обичайка яка
розташована вертикально та закривається зверху еліптичною кришкою а знизу
Підрахувавши товщини обичайки днища і кришки було визначено та
підібрано за даними параметрами: штуцери лаз опори мішалку фланці
шпильки для з'єднань.
Зробивши всі розрахунки апарат було спроектовано на форматі А1.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин:
Справочное пособие. – Москва: Высшая школа 1978: – 469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора.– Москва: Машиностроение 1982:–576
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –Москва: Высшая
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –Москва:
Высшая школа 1961: – 582 с
В даному курсовому проекті проектується апарат вертикального
виконання. При проектуванні розраховуються товщини стінки апарата товщина
стінки лаза проводяться розрахунки на міцність апарата. Також при
проектуванні підбираються ряд деталей до апарата. По закінченню розрахунків
та по підібраних деталях креслеться два креслення на форматі А1. На пешому
лислі повинен бути накреслений апарат вертикального виконання а на іншому
– деталь з апарата на вибір викладача.
ВНТУ 08-43.232.00.00.000.ПЗ.

бак на а1.cdw

-11.ОК.027.00.000 СК
Технічні характеристики
Схема розташування лап

опора.frw

Пояснювальна рки.doc

ВИБР ДАМЕТРУ АПАРАТУ
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК
1 Розрахунок товщини стінки
2 Розрахунок товщини стінки
3 Розрахунок товщини стінки
ПЕРЕВРКА НА МЦНСТЬ ФЛАНЦЕВИХ БОЛТВ
РОЗРАХУНОК ДАМЕТРА ТРУБИ ПЕРЕТИСКАННЯ
ВИБР РОЗРАХУНОК ОПОРИ АПАРАТУ
ВИБР РОЗРАХУНОК МШАЛКИ АПАРАТУ
1 Вибір конструкції мішалки
2 Розрахунок мішалки
3 Вибір сальникових і торцових ущільнень .
КОНТРОЛЬНО-ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ .
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ
СПИСОК ВИКОРИСТАНО ЛТЕРАТУРИ .
В багатьох технологічних процесах застосовують об’ємні апарати під тиском
Основним елементом апарата являється циліндрична обечайка. Вертикальне
виконання тонкостінних циліндричних апаратів варто надавати перевагу
горизонтальному так як в горизонтальних апаратах появляються додаткові
згинаючі моменти від сили тяжіння самого апарату і рідини.
Вертикальні обичайки закриваються знизу і зверху днищами а горизонтальні
– з боків. На відміну від днища що має з обичайкою нероз’ємне з’єднання
кришка являється від’ємною частиною апарата. Днища і кришки виготовляють із
тих же матеріалів що й обичайки.
Приєднання до апарату кришок і з’єднання окремих частин апарату
здійснюється з допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками. Приєднання трубопроводів і контрольно-
вимірювальних приладів виконується з допомогою штуцерів.
Для огляду апарата завантаження сировини і очистки апарата а також для
збирання та розбирання внутрішніх пристроїв слугують люки та лази. При
з’ємних кришках апарати можуть бути без люків.
Встановлюються апарати на фундаменті з допомогою лап і опор.
Перемішування рідких речовин в апараті виконується механічним або
пневматичним способами. Механічне перемішування здійснюється мішалками. Для
приведення в оберт механічних перемішуючих пристроїв слугують приводи що
складаються з електродвигунів редукторів ремених передач і муфт.
Встановлюються редуктори на кришках вертикальних апаратів з допомогою
стойок і опор. Вал перемішуючого пристрою вводиться в апарат через
ущільнення для забезпечення герметичності. Ущільнення вала виконується з
допомогою сальника або торцьового ущільнення. Виливається рідина через
нижній штуцер або по трубі передавлювання.
Обігрів апаратів здійснюють зазвичай з допомогою рубашок діаметр яких
приймають на 40 – 100 мм більше діаметру апарата.
До корпуса стального апарата рубашку приварюють. Обігріваючу речовину
подають в рубашку через нижній штуцер а виливають через верхній щоб
рубашка була завжди заповнена теплоагентом. Обігріваючу пару подають в
рубашку через верхній штуцер а через нижній відводять конденсат.
ВИБР ДАМЕТРУ АПАРАТУ
Для даного апарату з еліптичним днищем підбираємо діаметр який має
задовольняти такі умови: Dв ≤ 3000 мм H Dв = 21. Об’єм апарату
обраховується за формулою:
V = Dв²· 4 · H (1.1)
де Dв – внутрішній діаметр апарату мм
Н – висота обичайки апарату мм
Приймемо Dв = 2000 мм = 2.0 м тоді висота обичайки апарату із формули
Н = 4V · Dв² = 4 ·5.5 314 · 2.0² = 1.75м.
Але ці значення не задовольняють умову H Dв = 21.
Тому приймаємо Dв = 1600 мм = 16 м отже висота обичайки:
Н = 4 ·5.5 314 ·1.6² = 2.7м.
Тоді H Dв = 17 1 що є близьким до умови.
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК АПАРАТУ
1 Розрахунок товщини стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарату що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність по формулі
Sоб = p ·Dв (2φ · [] – p )+C
де Sоб – товщина стінки обичайки мм;
p – тиск в апараті Нмм²;
Dв – внутрішній діаметр апарату мм;
φ – коефіцієнт міцності зварювального поздовжнього шва;
[] – нормативне допустиме напруження Нмм²;
C – добавка для компенсації корозії мм.
Якщо обичайка має кільцеві зварювальні шви то коефіцієнт міцності цих
швів при розрахунку на внутрішній тиск не враховують.
Величина С добавки встановлюється з врахуванням швидкості корозії і
терміну слугування апарату (зазвичай 15 – 20 років). Зазвичай призначають
С= 1 мм у відповідальних випадках С= 2 – 3 мм.
Товщину стінки отриману по формулі (2.1) округлюють в сторону збільшення
до цілого бажано парного числа. По міркуванням жорсткості товщину стінок
апаратів радять приймати не менше 3 – 4 мм.
В даній роботі необхідно розрахувати товщину стінки з даними р=09 Нмм²
t = 25ºС Dв =1600 мм.
Матеріал з якого виготовлений апарат – сталь 20 оскільки в апараті не
міститься вибухово- та пожежонебезпечних речовин з високою токсичністю.
Для сталі 20 при t = 25ºС приймаємо допустиме напруження []=1467Нмм²
Коефіцієнт міцності зварювальних поздовжніх швів – φ = 1.
Отже мінімальна товщина стінки обичайки дорівнює :
Sоб = 09·1600 (2·1·1467-09) + С = 8 (мм)
де С – добавка на корозію прийнята близько 3 мм.
2 Розрахунок товщини стінки днища
Товщину стінки еліптичного днища працюючого під внутрішнім тиском
S = p ·r ( 2φ · [] – p ) + C
де r = Dв²4hв – радіус кривизни в вершині днища мм;
hв – внутрішня висота еліптичної частини днища мм.
Для стандартних днищ hвDв = 05 і r = Dв.
Тоді товщина стінки днища
S = p ·Dв ( 2φ · [] – p ) + C.
У всіх випадках товщина днища повинна бути не менша товщини обичайки
розрахованої по формулі (2.1) при φ = 1.
Для днищ виготовлених із цілої заготовки коефіцієнт міцності φ = 1.
Отже товщина стінки еліптичного днища даного апарату розрахована по
S = 09·1600 ( 2·1·1467 – 09 ) + С = 8 (мм)
де С – добавка на корозію прийнята близько 3мм.
3 Розрахунок товщини стінки кришки
Товщину еліптичної кришки апарата працюючого під тиском
розраховують на міцність по тій же формулі що й товщину стінки еліптичного
Sст = 09·1600 (2·1·1467-09) + С = 8 (мм)
З ПДБР ФЛАНЦЯ ПРОКЛАДКИ
За допомогою фланців здійснюють роз’ємні з’єднання апаратів і
трубопроводів. Найбільше розповсюдження отримали фланці плоскі приварні з
гладкою ущільненою поверхнею і фланці приварені впритул з ущільненою
поверхнею виступ – западина ”. Плоскі приварні фланці застосовують
головним чином при тисках до 25 Нмм² а при більш високих – перевагу
надають фланцям привареним впритул які мають стовщену шийку що надає
фланцю більшу жорсткість.
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають або по
ГОСТу або по нормалям.
Приєднувальні розміри фланці всіх типів уніфікаційовані що забезпечує
взаємозамінність. В основі уніфікації лежать поняття про умовний тиск і
умовний діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на будь-який можливий
тиск і будь-який можливий діаметр обичайки весь неперервний ряд тисків і
діаметрів розбитий на ряд умовних тисків і діаметрів.
Ряд умовних тисків встановлений ГОСТ 9493-73. Даний апарат розраховується
для умовного тиску 10Нмм2
з збільшенням температури механічна міцність сталі знижується тому
допустимі робочі тиски в апаратах виявляються нижче умовних. ноді для
апаратів з високою температурою речовини приходиться вибирати фланці на
більший умовний тиск.
До фланцю з визначеним умовним проходом можна приєднати не одну а декілька
труб з розмірами що находяться в деяких допустимих межах. Для апаратів
діаметри умовний і внутрішній можуть співпадати.
Фланці апаратів з вибухово- ядовито- і пожежонебезпечними речовинами
розраховують на тиск 1 – 16 Нмм² навіть якщо воно в апараті менше.
Фланці підібрані по ГОСТу чи нормалі розраховувати не потрібно їх
розміри забезпечують прочність і щільність з’єднання .
Оберемо плоскі приварні
фланці з гладкою ущільненою поверхнею оскільки їх частіше використовують
при Р ≤ 25 Нмм² і температурою до 300ºС. Матеріал фланця –сталь 20.
По нормалі ОН 26-02-95-68 підбираєм фланці для кріплення кришки до
обичайки апарату з розмірами:
Таблиця 3.1:Розміри фланця плоского приварного
Dв Dн D1 D2 b Кількість
Рисунок3.1 Фланець приварний плоский
Болти виготовляють із сталі 35Х гайки – із сталі 35. х приймають
відповідно в залежності від матеріалу фланця.
Умовне позначення фланця : Фланець 1600-09-сталь20 ОН 26-02-95-68.
Прокладки забезпечують герметичність фланцевого з’єднання. х
виготовляють із матеріалу більш м’якого ніж матеріал фланців і при
затягуванні з’єднання вони деформуються заповнюють всі глибини і подряпини
на поверхні фланців.
з збільшенням тиску на прокладку збільшується герметичність з’єднання.
з зменшенням ширини прокладки збільшується тиск на неї тому прокладки для
фланцевих з’єднань високого тиску роблять більш вузькими.
Найбільш розповсюдженні слідуючі прокладочні матеріали: картон гума
пароніт азбест фторопласт мідь алюміній м’яка сталь та ін.
Прокладки плоскі для фланцевих з’єднань виготовляють по нормалі
ОН 26-02-105-68 прокладки азбометалічні – по ОН 26-02-106-68.
По нормалі ОН 26-02-106-68 підбираємо азбометалічну прокладку
виготовлену по ГОСТ 7338-65 з розмірами:
Таблиця3.2:Розміри прокладки
Рисунок 3.2:Прокладка
Умовне позначення прокладки: Прокладка 1600-10 ОН26-02-106-68
ПЕРЕВРКА НА МЦНСТЬ ФЛАНЦЕВИХ БОЛТВ
Болти для з’єднань фланців застосовують при тиску в апараті до 16 Нмм².
При більш високих тисках болти застосовувати не варто через те що у
головки болта виникають місцеві напруження. При тисках вище 16 Нмм² а
також при високих температурах застосовують шпильки.З’єднання підлягаючі
частому розбиранню виконуються з відкидними болтами.
При побудові діаграм деформація стику приймалась рівною деформації
прокладки (жорсткість фланців значно більша жорсткості прокладки). На
діаграмі V – зусилля передчасної затяжки; Vост – зусилля остаточної затяжки
при зусиллі необхідному для підтримки герметичності (це зусилля стискує
прокладку після пуску тиску); Q = ·D²пр ·p 4z – сила діюча на один
болт від тиску в апараті (z – кількість болтів; p – тиск Нмм²; Dпр –
середній діаметр прокладки мм ); Р = Vост + Q – сумарна сила що розтягує
Розглядаючи додатково рівняння деформацій Δlб-тиск = Δlпр-тиск і
вводячи коефіцієнт основного навантаження і коефіцієнт запасу проти
розкриття стику Кст = 125 – 15 отримаємо вираз для сумарної болтової
Р = Q · [ Кст · (1 – ) + ] (4.1)
Коефіцієнт основного навантаження
де λпр = lпр ( Епр ·Fпр ) – податливість прокладки рівна деформації
lпр lб – товщина прокладки і довжина
Fпр Fб – площа прокладки що приходиться на
площа поперечного перерізу
Fб можна брати по зовнішньому
площу шпильмок Fшп –по
внутрішньому діаметру різьби
Еб Епр – модулі пружності матеріалу прокладки і
Еб=215 ·10³Нмм2; Епр=4·10³Нмм2
Для стальних деталей можна приймати Кст = 14; для орієнтованих
Умовні міцності болтів: р ≤ [р] тут [р] – допустиме навантаження для
болтів (шпильок) при розрахунковій температурі.
Розрахункову температуру для болтів (шпильок) в з’єднанні приймають tср –
температура рідини в апараті. При грубих розрахунках tб tср.
Перевіряємо міцність болтів М20 із сталі 35Х встановлених у кількості
а) податливість болта :
λб = lб ( Еб · Fб ) = 1725 [ 215 ·10³ ·( ·20² 4)]=2.6 ·10 -6ммН
де розрахункова довжина болта
б) податливість частини прокладки що приходиться на один болт :
λпр = lпр ( Епр ·Fпр ) = a ( Епр ·Fпр ) = 4.5(4·10³·2060) = 055·10 -6
де площа прокладки що приходиться на один болт
Fпр = ·(D9² – D10²) 4·z = ·(1914² - 1864²) 4·72 = 2060 мм² ;
в) коефіцієнт основного навантаження :
= λпр ( λб + λпр ) = 055 ·10 -6 (2.6·10 -6+ 055 ·10 -6 ) = 0175;
г) зусилля від тиску в апараті що приходиться на один болт:
Q = ·D²пр ·p 4z = ( ·1889² · 09) 4 · 72 = 35кН
де середній діаметр прокладки Dпр = (D1 + D2 ) 2 = (1914+1864) 2=1889мм;
д) сумарне зусилля на болт :
Р = Q · [ Кст · (1 – ) + ] = 35 ·[ 14 ·( 1-0175 ) + 0175 ] = 46.55
де коефіцієнт запасу затяжки проти розкриття стику прийнятий Кст = 14.
Допустима сила [P] для болта М20 із сталі 35Х при t = 20ºС – 25 кН а при
t = 200ºС – 18 кН. Тому замінимо болт М20 на М27 зі сталі 35Х тоді [P]
при t=20ºС –49кН а при t=200 ºС—46кН і болт працюватиме на-
РОЗРАХУНОК ДАМЕТРА ТРУБИ ПЕРЕТИСКАННЯ
В даному проекті трубою пере тискання відбувається відвід рідини з
апарату.Щоб розрахувати діаметр труби перетискання приймемо
швидкість витікання рідини з апарату w=1 2 м с за час t=30 60хв за умови
d≤100мм і використаємо формули об'ємної і масової витрати:
Qo=(d24)·w(м3c); Qm=Qo·ρ=(Vt)·ρ(кгc)де
d-діаметр труби перетискання м;
ρ-густина рідиникгм3;
Підставивши об'ємну витрату в масову отримаємо залежність:
(d24)·w= (Vt); звідки отримаємо формулу для визначення діаметра труби
перетискання :d=(4·Vtw) .
)При t=60хв.w=2мс d=31мм;
)При t=30хв.w=1мс d=60мм=0.06мщо задовольняє задані умови.
Штуцер підбираємо за такою умовою:dшт=1.1d тобто отримаємо dшт=66мм.
Таблиця5.1:Розміри штуцера
Прохід умовний Dумl dH S
Таблиця6.3:Розміри фланця для кришки лаза
D2мм bмм b1мм sмм d0мм Кількість
Врахувавши параметри що задані умовою можна зробити висновок що
прокладка з гуми буде оптимальним варіантом в данному випадку. Розміри
прокладки для фланця Dн=569мм;Dвн=541мм.
Для укріплюючого кільця h=Sоб=8мма Dк=(1.7-2)d=900мм.Приймаємо
ВИБР РОЗРАХУНОК ОПОРИ АПАРАТУ
1 Вибір конструкції опори
Даний апарат доцільно розмістити на опорних лапах. Для того щоб уникнути
вм’ятин обичайки між лапою і обичайкою апаратів іноді розміщують
Удільне навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати:
для дерев’яного настилу 2 Нмм²
для цегляної кладки 08 Нмм²
для сталі і чавуну 100 Нмм²
деальне навантаження на опорних поверхнях лап розраховується при
максимальній вазі апарату Gmax що часто буває під час гідравлічних
випробовувань коли апаратура заповнена водою.
Об’єм апарата дорівнює сумі об’ємів днища апарата обичайки та
де Vкр = Vдн = ( 02 – 014 ) · Dв³ = 017·163= 07м ³
Vоб = 55 м ³ тоді V = 2 · 07+ 55 =69 м ³.
.Вага апарата при гідравлічних випробовуваннях:
G = 9 кН + 69 м ³ · 10 кНм ³ = 78кН.
Приймаємо 4 лапи з допустимим навантаженням 25 кН на кожну.
Удільне навантаження на опору:
де Fоп – опорна площа однієї лапи.
q = 78 ·10 ³ 4 ·44400 = 044 Нмм²
що менше допустимої величини (удільне навантаження для бетону – 2Нмм²).
ВИБР РОЗРАХУНОК МШАЛКИ АПАРАТУ
1 Вибір конструкції мішалки
Мішалки лопатеві рамні та якорні (рис.8.1) працюють з невеликими
кутовими швидкостями (не більше 80 обхв) і дають рідині обертаючий рух.
Розмах лопатевої мішалки [pic] приймають [pic].
[pic]Рисунок 8.1 – Мішалки(а-лопатева б-рамна в-якорна)
Перемішуючі пристрої – мішалки приводяться у дію стандартними
електродвигунами. Для пониження кутової швидкості застосовуються
редуктори і клиноременеві передачі.
Наявність надлишкового тиску чи вакууму в апараті вимагає щоб
ввід валу мішалки в апарат був ущільнений за допомогою сальника чи
торцевого ущільнення.
Приводи до мішалок звичайно встановлюються на кришці апарата на
скойках. Стійки кріпляться на кришках апаратів за допомогою опор.
Мішалки лопатеві рамні якірні працюють з невеликими кутовими
швидкостями (не більше 80 обхв) і надають рідині обертового руху.
В даному курсовому проекті дана за умовою лопатева мішалка.
Рисунок 8.2 – Мішалка лопатева
Вид мішалки – лопатева з нижньої опорою. Розмах лопатевої мішалки dм
приймаємо dм = 0.66*DВ=066*1600=1000мм.
Для подальших розрахунків деякі значення потрібно вибрати з
Передаточне число - і=23;
Коефіцієнт корисної дії привода - [p
Потужність яка йде на тертя в сальнику - [p
Частота обертів мішалки n=396 обхв;
2 Розрахунок мішалки
Потужність потрібна лопатевій мішалці Nл = 022кВт.
Витрачаєма потужність
N = Nл + Nс = 022+ 01 = 032 кВт.
Електродвигун повинен мати потужність не меншу чим
Nпотр = N = 032 085 = 038 кВт.
Частота обертів валу електродвигуна
n = nд · і = 396·23 =9108 обхв.
Обираємо електродвигун АО2 -11-6 (за технічними даними асинхронних
електродвигунів нової єдиної серії захищених А2 і закритих обдуваємих АО2):
Nед = 04 кВт і nед = 915 обхв.
Тоді частота обертів якірної мішалки буде не 396 обхв а
nл = nед і = 915 23 = 398 обхв.
Відхилення від заданого
(396 –398) 396 05 % що допустимо.
3 Вибір сальникових і торцових ущільнень
Обертовий вал водиться в апарат через сальник або торцьове ущільнення.
Головними деталями сальника являються корпус наживна втулка і набивка. В
нижній частині набивка опирається на грунд-буксу яку часто виготовляють із
бронзи щоб вал при дотику до більш м’якого металу менше зношувався.
Поверхні наживної втулки і грунд-букси що торкається до набивки
оброблюють по конусу щоб при натиску на втулку появлялась сила
притискаюча набивку до валу.
Сальники для апаратів з нормальним тиском мають спеціальне мастильне
кільце яке відокремлює набивку на дві частини. В кільце подається під
тиском змазка яка проникає в зазор між валом і набивкою і покращує
герметизацію. Торцьові ущільнення по МН 5866 – 66 передбачено для роботи
під тиском до 16 Нмм² і при температурі в апараті до 260ºС. Воно
складається із уловлювача вузла сильфона нерухомого вуглеграфітного
кільця утворюючого пару тертя з обертовим кільцем яке закріплено на валу
водилом. Пара тертя охолоджується і змащується проточною очищеною водою що
циркулює в порожнині кожуха. Пружини утворюють необхідний тиск в парі
В даній роботі торцове ущільнення матиме такі характеристики:
Таблиця8.1:Торцове ущільнення
PHмм2 dмм d1мм Lмм Dмм D6мм D2мм Hмм H1мм z α 16
17 175 185 150 128 195 220 4 22°
ВИБР ДЕТАЛЕЙ ОПОРИ ПРИВОДУ
Мішалки приводяться в обертання стандартними електродвигунами. Для
зниження кутової швидкості застосовуються редуктори і клиноременні
Приводи до мішалок часто встановлюються на кришці апарату на стойках.
Стойки кріпляться на кришках апаратів з допомогою опор.
Дані по нормалізованим опорам поміщені в табл. 9.1.
Таблиця 9.1 – Опора приводу.
d D1 D2* D1* D D1 h z1шт h1 S a zшт do D 45 240 128
0 280 5 22 4 35 6 5 6 M16 360 Матеріал опори –Ст3а умовне
позначення:Опора 1-45ОН 1226-61.
Рисунок9.1Опора приводу
2 Вибір стойки під редуктор
Дані для нормалізованої стойки поміщені в табл.8.2.У важких мішалках
застосовують стойки з проміжними опорами які заважають розкачуванню валу
мішалки. При великих відхиленнях валу збільшують відстань між редукторами і
проміжним підшипником тобто застосовують високі стойки. Якщо в приводі є
клиноременна передача і редуктор на верхньому поясі стойки робиться
кріплення редуктора а на її боковій поверхні з допомогою салазок
встановлюють електродвигун. При встановлені електродвигуна салаки дають
можливість переміщати його в горизонтальному направленні. Разом із
салазками електродвигун може бути переміщений в вертикальному направленні.
Виготовляти стойку можна із чугунного лиття СЧ 15-32 або СЧ 21-40 матеріал
Таблиця 9.2 – Стойка під редуктор мм
D D1 D D2 D3 D4 D1 H1 h h1 S d1 360 240 280 125 265
Рисунок 9.2 – Стойка під редуктор
Матеріал стойки чавунне лиття марки не нижче СЧ 15 – 32.
Умовне позначення стойки : Стойка 1ОН 1225 – 61.
КОНТРОЛЬНО ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ
Для кращого нагляду за апаратом потрібно застосовувати манометр та
Згідно з довідниковими даними ми вибираємо такі вимірювальні прилади :
Термометр прямого виконання №4; діапазон вимірювань – від 0 до 100 ºC за
ціною поділки 1 ºC. Довжина верхньої частини 240 мм нижньої – 291 мм.
Термометр П41240291.
Манометр з корпусом діаметром 60 мм з класом точності 25; діапазон
вимірювань – від 0 до 6 кгс см ².
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ
Вимоги до технічної безпеки наведені в галузевих правилах експлуатації.
Ці вимоги підлягають реєстрації в органах Держохоронпраці України. Нагляд
за такими об’єктами організовує керівник підприємства який несе
відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання робіт по ремонту
Для своєчасного виявлення можливих дефектів обладнання що працюють під
тиском необхідно проводити технічне опосвідчення: перед запуском у роботу
періодично і позачергово. Перед запуском у роботу такі апарати мають бути
оглянуті органами Держнаглядуохоронпраці України які їх реєструють і
віддають дозвіл на експлуатацію. Періодичне технічне опосвідчення існує
двох типів: 1) зовнішній та внутрішній нагляд (проводять не більше 1 разу
на 4 роки) ; 2) гідравлічні випробовування (проводиться не рідше 1 разу на
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджуються і
затверджуються в порядку встановленому вище поставленою організацією. На
аппарат складають паспорт та інструкцію по монтажу і безпеки експлуатації.
На корпусі обов’язково прикріплюють пластину на якій нанесені паспортні
а) назва підприємства виробника;
б) серійний номер апарату;
в) рік виготовлення ;
г) робочий та пробний тиск;
д) допустима температура стінок.
При гідравлічних випробовуваннях апарат має перебувати під пробним
тиском не менше 10 хв.
Апарат обладнують запорною арматурою приладами для вимірювання тиску і
температури середовищ. Манометри повинні мати клас точності не менше 25 і
таку шкалу щоб межа вимірювань робочого тиску знаходиться в першій третині
шкали. Перевірку манометрів та їх опломбування проводять 1 раз в рік а
через 6 місяців проводять перевірку манометрів контрольним манометром.
Вимоги до безпеки обладнання :
- виробниче обладнання має бути пожежо і вибуховобезпечними;
- використання безпечних матеріалів на виробництво обладнання;
- елементи конструкцій не повинні мати гострих кутів поверхонь з
нерівностями що є джерелом небезпеки;
- конструкція повинна включати можливість дотику працюючих до гарячих чи
переохолоджених частин;
- в разі необхідності в конструкції повинна передбачатися сигналізація
або засоби автоматичної зупинки відключення від джерел енергії при
- конструкція має передбачати захист від ураження електричним струмом
(заземлення або занулення);
- при експлуатації апаратів не повинні перевищуватися допустимі рівні
- герметизація обладнання;
- правила експлуатації систем управління обладнання.
В данному курсовому проекті було розраховано об'ємний апарат з
лопатевою мішалкою яка працює під тиском.
Основним із елементів апарата є циліндрична обичайка яка
розташована горизонтально та закривається із однієї сторони еліптичною
кришкою а з іншої еліптичним днищем.
Підрахувавши товщини обичайки днища і кришки було визначено та
підібрано за даними параметрами: штуцер лаз опори мішалку фланці болти
Зробивши всі розрахунки апарат було спроектовано на форматі А1.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин:
Справочное пособие. –М: Вышэйшая школа 1978. -469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора. –М: Машиностроение 1982 -576 с
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –М: Вышэйшая школа
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –М: Вышэйшая
В даному курсовому проекті проектується апарат вертикального
виконання. При проектуванні розраховуються товщини стінки апарата товщина
стінки лаза об’єм та проводяться розрахунки на міцність апарата. Також при
проектуванні підбираються ряд деталей до апарата. По закінченню розрахунків
та по підібраних деталях кресляться два креслення на форматі А1. На пешому
лислі повинен бути наклеслений апарат вертикального виконання а на іншому
– деталь з апарата на вибір викладача.
Зав. Кафедрою ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКИ
д.т.н. проф.. Ткаченко С.Н.
ндивідуальне завдання
На курсовий проект з курсу
Основи конструювання
студенту гр.. ТЕ-02 Бертман .В.
прізвище та ініціали
Спроектувати апарат вертикального виконання для обробки неагресивних рідин
густиною від 1000 до 1100 кгм3
Технічні характеристики
мність апарату м3 ..55.
Робочий тиск МПа ..09.
Робоча температура оС 25.
Форма нижнього днища еліптичне.
Подача рідини .через нижній штуцер.
Відвід рідини трубою перетискання.
Тип мішалки лопатева з нижньою опорою.
Тип опори апарату . опорні лапи.
Тип вузла ревізії корпуса з
Зміст та обсяг проекту
Графічна частина виконується у обсязі двох аркушів формату А1:
- один аркуш складального креслення апарату (загальний вигляд);
- один аркуш формату А2 зі складальним кресленням вузлів апарату за
вказівкою викладача – керівника проекту після виготовлення креслення
- один аркуш формату А2 з робочим кресленням деталей різноманітного
призначення за вказівкою викладача – керівника проекту після розробки
складальних креслень (формат А2 ділиться за необхідності на декілька
До креслення загального виду та складальних креслень складаються
Розрахунково – пояснювальна записка розробляється в обсязі
50аркушів рукописного або друкованого тексту оформленого за правилами
та вимогами СКД. У додатках тексту записки змісту розміщуються
специфікації креслень графічної частини.
Завдання видане 17 вересня 2004р.
Керівник проекту Пішеніна Н.В.
ВНТУ 08-43.232.00.00.000.ПЗ.
АПАРАТ ДЛЯ ОБРОБКИ РДИН
ВНТУ 08-43.232.00.00.000.ПЗ

ВИСНОВКИ.docx

В курсовому проекті був спроектований охолодник випару ОВВ-24 з внутрішнім діаметром 530 мм що працює під дією внутрішнього тиску Р=4 кгссм2.
-11.ОК.024.00.00.000 ПЗ
Основними елементами апарата є дві обичайки які з’єднані між собою плоскими фланцями між якими закріплена трубна дошка. Обичайк закриті кришками.
В курсовому проекті були розраховані товщина кришок і трубної дошки S = 24 мм; S = 14 мм; S = 12 мм також були розраховані штуцери підводу і відводу охолодної води входу випару виходу конденсату виходу повітря.
Виконавши усі розрахунки апарат в цілому було спроектовано на аркуші формату А1.

Специф кац я 3.frw

Спец Люк.spw

08-11.ОК.021.04.000.СК
Складальне креслення

Бак А1.cdw

-11.ОК.006.00.00.000 СК
Технічні характеристики
Схема розташування лап

Люк (2).frw

Спец (Мишалка лопатева(А3)).frw

Анотац я.doc

В даному курсовому проекті спроектовано корпус солерозчинника.
Розраховані товщини стінок апарату підібрані пристрої для з’єднання
трубопроводів розрахований люк підібрані опори і контрольно-вимірювальні
пристрої. Виконане загальне креслення солерозчинника в креслярсько-
графічному редакторі КОМПАС і креслення люку днища фланця штуцера
дренажного гайки вручну. До креслення загального виду та складальних
креслень складені специфікації.

Додаток 1.docx

Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
-11.006.ОК.00.00.000
На розробку корпуса охолодника випару ОВВ-24
Область застосування виробу призначений для конденсації пари звідведеної із деаератора паро-газової суміші і утилізації тепла ціп пари.
Основа для розробкиробочий навчальний план з Основконструювання (ОК).
Мета та призначення розробки: а) мета розробки отримання практичних навиків розрахунків та конструювання апаратів та вузлів теплотехнологічних апаратів та пристроїв; б) призначення розробки навчальнийкурсовий проект з дисципліни ОК.
Джерела розробки - індивідуальне завдання на курсовий проект з дисципліни ОК літературні патентні та інші технічні матеріали з розрахункута конструювання деталей машин та тепло технологічного устаткування.
1.Вимоги до конструктивної будови
1.1.Корпус циліндричний з одним фланцевими роз'ємними по ліві та праві стороні.
1.2.Корпус з'єднується фланцем.
До обичайки приварені дві опорні лапи для встановленнякорпуса на фундамент.
У лівій частині обичайки розташований два штуцера 100 мм щопризначений для входу і виходу охолодної води.
До корпуса приварені дві косинки для підйому транспортування корпусу.
У нижній частині обичайки розташований штуцер 80 мм якийпризначений для відводу конденсату.
2.Показники призначення.
Діаметртовщина стінки мм5308

Спец.frw

ЯЩЕНКО ЗАПИСКА.doc

Розрахунок висоти апарату
Розрахунок товщини стінок апарату .
1 Розрахунок товщини стінки обичайки .
2 Розрахунок товщини стінки днища ..
3 Розрахунок товщини стінки кришки
Підбір фланцевого з’єднання .
1 Фланцеві з’єднання .. ..
2 Прокладки для фланцевого з’єднання ..
3 Перевірка шпильок на міцність
Типи вузла ревізії корпуса
Вибір і розрахунок опори
Вузли та деталі перемішуюючого
В багатьох технологічних процесах застосовують ємкісні апарати з
мішалками які працюють під тиском. Основним елементом апарата являється
циліндрична обичайка. Вертикальне виконання тонкостінних циліндричних
апаратів варто надавати перевагу горизонтальному так як в горизонтальних
апаратах появляються додаткові згинаючі напруги від сили тяжіння самого
апарату і середовища.
Вертикальні обичайки закриваються знизу і зверху днищами а
горизонтальні – з боків. На відміну від днищ що має з обичайкою нероз’ємне
з’єднання кришки є роз’ємними частинами апарата. Днища і кришки
виготовляють із тих же матеріалів що й обичайки.
Приєднання до апарату кришок і з’єднання окремих частин апарату
здійснюється з допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками. Приєднання трубопроводів і контрольно-
вимірювальних приладів виконується з допомогою штуцерів.
Для огляду апарата завантаження сировини і очистки апарата а також
для збирання та розбирання внутрішніх пристроїв слугують люки та лази. При
з’ємних кришках апарати можуть бути без люків.
Встановлюються апарати на фундаменті з допомогою лап і опор.
Перемішування рідких середовищ в апараті виконується механічним або
пневматичним способами. Механічне перемішування здійснюється мішалками. Для
приведення в рух механічних перемішуючих засобів слугують приводи що
складаються з електродвигунів редукторів пасових передач і муфт.
Встановлюються редуктори на кришках вертикальних апаратів з допомогою опор.
Вал перемішуючого пристрою вводиться в апарат через ущільнення для
забезпечення герметичності. Ущільнення вала виконується за допомогою
сальника або торцевого ущільнення.
Видаляється рідина через нижній штуцер або по трубі перетискання.
Обігрів апаратів здійснюють звичайно за допомогою рубашок діаметр
яких приймають на 40 – 100 мм більше діаметру апарата. До корпуса стального
апарата рубашку приварюють. Гріючу речовину подають у рубашку через нижній
штуцер а видаляють через верхній щоб рубашка була завжди заповнена
теплоагентом. Обігріваючу пару подають в рубашку через верхній штуцер а
через нижній відводять конденсат.
Розрахунок висоти апарату
Для даного апарату з еліптичним днищем розрахуємо висоту обичайки за
[pic] – внутрішній діаметр апарату м
[pic] ємкість апарату м³
[pic] висота днища м
Розрахунок товщини стінки апарату
1 Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарату що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою
[pic] – коефіцієнт міцності зварного поздовжнього шва який
характеризує міцність зварювального шва в порівнянні з міцністю основного
[pic] – прибавка для компенсації корозії мм. Величина цієї прибавки
встановлюється з врахуванням швидкості корозії і терміну служби апарату
(звичайно 15 – 20 років). Найчастіше призначають С= 1 мм у відповідальних
випадках С= 2 – 3 мм.
Матеріал з якого виготовлений апарат – сталь 20 для якого при t =
ºС приймаємо допустиме напруження []=14575 Нмм².
Приймаємо φ = 10 для стикового двостороннього шва при автоматичному
де [pic] – прибавка на корозію прийнята 3 мм.
2 Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою:
[pic] – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для
стандартних днищ відношення [pic] та [pic].
Тоді товщина стінки днища
У будь-якому випадкау товщина днища повинна бути не менша товщини
обичайки розрахованої по формулі (2.1). Для днищ виготовлених із
суцільної заготовки коефіцієнт міцності φ = 10.
Отже товщина стінки еліптичного днища даного апарату розрахована по
[pic] – прибавка на корозію прийнята 3мм.
3 Товщина стінки еліптичної кришки
Товщину еліптичної кришки апарата працюючого під тиском
розраховують на міцність по тій же формулі (2.3) що й товщину стінки
[pic] – добавка на корозію прийнята 3 мм.
Підбір фланцевого з’єднання
За допомогою фланців виконують роз’ємне з’єднання апаратів і
трубопроводів. Найбільш поширені фланці плоскі приварні з гладкою
ущільненою поверхнею і фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею
виступ – западина ”. Плоскі приварні фланці застосовують головним чином
при тисках до 25 Нмм². При більш високих тисках перевагу надають фланцям
привареним встик які мають стовщену шийку що надає фланцю більшу
1 Фланцеві з’єднання
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають по
ГОСТам та нормалям. Переважно фланці підбирають відповідно до нормалі ОН
-02-95-68 для плоских приварних гладких і до нормалі ОН 26-02-97-68 для
приварних встик з ущільнюючою поверхнею “виступ-впадина”.
Приєднувальні розміри фланці всіх типів уніфіковані що забезпечує
взаємозаміну. В основі уніфікації лежить поняття про умовний тиск і
умовний діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на будь-який можливий
тиск і діаметр обичайки весь неперервний ряд тисків і діаметрів розбитий
на ряд умовних тисків і діаметрів.
Ряд умовних тисків встановлений ГОСТом 9493-60. Даний апарат
розраховується для умовного тиску 16 Нмм[pic].
з збільшенням температури механічна міцність сталі знижується тому
допустимі робочі тиски в апаратах виявляються нижче умовних. ноді для
апаратів з високою температурою середовища приходиться вибирати фланці на
більш високий умовний тиск.
До фланцю з визначеним умовним проходом можна приєднати не один а
декілька трубопроводів з розмірами що знаходяться в допустимих границях.
Для апаратів діаметри умовний і внутрішній можуть співпадати.
Фланці апаратів з вибухово- пожежонебезпечними речовинами
розраховують на тиски 1 – 16 Нмм² навіть якщо тиск в апараті менший.
Фланці підібрані по ГОСТу або нормалі розраховувати не потрібно
їхні геометричні розміри забезпечують міцність і щільність з’єднання.
Підберемо за внутрішнім діаметром апарата і розрахунковим умовним
тиском 16 Нмм[pic] фланець приварний встик з ущільнюючою поверхнею
“виступ-впадина” по нормалі ГН 26-0297-68 розміри якого наведені в таблиці
1. Матеріал фланця –сталь 20.
Таблиця 3.1. – Розміри фланця приварного встик з ущільнюючою
поверхнею “виступ-впадина” мм.
D[pic] D[pic] D[pic]
Рисунок 3.2 – Прокладка азбометалева
Умовне позначення прокладки: Прокладка 2000-16 ГН 26-02-106-68
3 Перевірка шпильок на міцність
Перевіряємо міцність шпильок М30 із сталі 40Х встановлених в
) Піддатливість шпильок:
[pic] – модуль пружності матеріалу шпильки: [pic]=215 ·103 Нмм2.
[pic]=[pic]=7065 мм2.
Отже розрахуємо піддатливість шпильки за формулою (3.1):
) Піддатливість частини прокладки що приходиться на одну шпильку:
[pic] – модуль пружності матеріалу прокладки: [pic]=4 · 103 Нмм2.
Отже розрахуємо піддатливість частини прокладки що приходиться на
одну шпильку за формулою (3.4):
) коефіцієнт основного навантаження:
) Зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку:
[pic] – тиск в апараті Нмм2.
[pic]=[pic] [мм] (3.9)
Отже зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку
розраховуємо за формулою (3.8):
) Сумарне зусилля на шпильку:
[pic] – коефіцієнт запасу затяжки проти розкриття стику
Отже сумарне зусилля на шпильку розраховуємо за формулою (3.10)
Штуцери використовують для приєднання до апарату трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних приладів і
оглядових вікон. Штуцери складаюься з патрубка (короткого відрізка труби) і
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручний підвід болтів з
боку апарату. Виготовляють штуцери з фланцями приварними плоскими
гладенькими для умовного тиску ру=1 Нмм2 штуцери з фланцями приварними
встик гладенькими для умовного тиску ру=16 та 25 Нмм2.
Так як арматуру що прмєднується до штуцерів не виготовляють для
умовного тиску менше 1 Нмм2 то вибирати штуцери до апаратів низького
тиску необхідно для умовного тиску 1 Нмм2.
Для даного апарату при умовному тиску ру=16 Нмм2 і для густини
ρ=800 кгм3 використовуємо штуцери з фланцями приварними встик розміри
яких наведені в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1. – Розміри штуцера з фланцями приварного встик мм
Допустиме навантаження на лапу кН Опорна площа мм2 L B B1 B2 H h
S l d A 25 44400 250 180 215 290 350 185 16 90 27 675
ВНТУ 08-11.ОК.006.00.000 ПЗ
АПАРАТ ДЛЯ ОБРОБКИ НЕАГРЕСИВНИХ В’ЯЗКИХ РДИН

Креслення загальне.cdw

1. Густина робочої рідини кгм
Тиск робочий МПа 1.6
Вага апарату кг 1250
-43.250.00.00.000 СК
Апарат вертикального
Технічні характеристики

ЛИТОВЧУК ЗАПИСКА.doc

1 Розрахунок товщини стінки
2 Розрахунок товщини стінки еліптичної
Розрахунок пристроїв для з’єднання трубопроводів огляду та установки апа-
2 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його
3 Розрахунок кріплючих
4 Гідравлічний розрахунок труби пере
6 Підбір косинок для підйому бака при транспортуванні та
розрахунок катету зварного
Контрольно-вимірювальні
Баки призначені для зберігання концентрованої сірчаної кислоти та
концентрованого їдкого натра на складах водопідготовчих установок.
Використовуються дані баки водопідготовчих установках електростанцій
промислових та опалювальних котельнях.
Підвезена до складу реагентів кислота або луг із залізничної цистерни
переливається в бак за допомогою сифонної установки з застосуванням вакуум-
Кількість концентрованих реагентів сірчаної кислоти або їдкого натру
необхідне на регенерацію фільтру за допомогою вакуум-насосу або стиснутого
повітря що вводиться у бак перепускається в мірний бачок звідки кислота
або луг забирається ежектором необхідним для приготування регенераційного
розчину та транспортування його до регенеруючого фільтру.
Баки складаються з наступних основних елементів: горизонтального
стального циліндричного корпуса – обичайки з приварними до нього
еліптичними штампованими днищами металевими опорами та косинками для
підйому бака при транспортуванні та встановлення на фундамент штуцерів для
підводу та відводу реагенту підводу стиснутого повітря при витисканні
реагенту з баку та вакуумної лінії штуцерів для приладів вакуумметра та
термометра оглядових вікон або лазів.
Вертикальні обичайки закриваються знизу і зверху а горизонтальні
– з боків деталями які називаються днищами. На відміну від днищ
що мають з обичайкою нероз’ємне з’єднання кришки являються
роз’ємними частинами апаратів. Днища і кришки виготовляються з тих
же матеріалів що і обичайки.
Приєднання до апаратів кришок і з’єднання окремих частин апаратів
виконується за допомогою зварки.
Приєднання до апаратів трубопроводів і контрольно вимірювальних
приладів виконується за допомогою штуцерів. Переважно
використовуються фланцеві штуцери рідше зустрічаються штуцери
Для огляду апарата завантаження сировини і очистки апарата а
також для зборки внутрішніх засобів служать люки та лази. Для
нагляду за апаратом під час роботи застосовують оглядові вікна.
Встановлення апаратів на фундаменті виконується за допомогою лап
Розрахунок товщини стінок
1 Розрахунок товщини стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарата що працює під внутрішнім тиском
розраховуємо на міцність за формулою:
де Sоб – товщина стінки обичайки мм;
р – тиск в апараті Нмм2;
За умовою тиск в апараті: p = 15 МПа.
DB – внутрішній діаметр апарата мм;
За умовою діаметр апарату Dв = 2200 мм.
[pic] – нормальне допустиме напруження Нмм2 яке вибираємо
згідно ГОСТу 14249-69 для кислотостійкої сталі Х18Н10Т при
φ – коефіцієнт міцності зварювального повздовжнього шва який
характеризує міцність зварювального шва в порівнянні з міцністю основного
металу. Для стикового двостороннього ручного зварювального шва: φ = 0.95;
C – прибавка для компенсації корозії мм.
Величина цієї прибавки з розрахунком швидкості і строку служби ємності
чи апарату (звичайно 15-20 років). Так як у нашому випадку
використовується агресивна рідина то нехай С = 3мм.
2 Розрахунок товщини стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища (рис.1.2) що працює під
внутрішнім тиском розраховуємо за формулою:
де Sкр – товщина стінки еліптичної кришки мм;
р – внутрішній тиск в апараті Нмм2;
hв – внутрішня висота еліптичної частини кришки мм.
Для стандартних днищ [pic] тобто для [pic]=2200 [pic]мм.
[] – нормальне допустиме напруження Нмм2 [p
Для днищ що виготовлені з цілої заготовки коефіцієнт міцності
Рисунок 1.2 - Кришка еліптична
За рекомендацією ГОСТ 6533-68 приймаємо остаточне значення товщини
стінки рівною 12 (мм). Згідно з цим же ГОСТом висота борта h1 =
мм та внутрішня висота еліптичної частини днища hв = 550мм.
Розрахунок пристроїв для з’єднань трубопроводів огляду та установки
Штуцери використовуємо для приєднання до апаратів трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно–вимірювальних приладів.
Штуцери складаються із патрубка (короткого відрізку труби) та фланця
(рис.3.1). Штуцери приварюють до апарату .
Матеріал деталей штуцера –– сталь 20.
Рисунок 2.1 –– Штуцер з фланцем приварним плоским гладким.
Таблиця 2.1 –– Розміри штуцерів за ГОСТ Н 989-65
3 Розрахунок укріплюючих кілець
В обичайках і днищах є різного виду отвори: для штуцерів люків лазів
та інших пристроїв. Ці отвори послаблюють стінку апарата. Для встановлення
міцності послабленої стінки її укріплюємо встановлюючи укріплюючі
Діаметр неукріпленого отвору не повинен перевищувати 06 внутрішнього
діаметра циліндра а абсолютна величина його не повинна перевищувати 200
мм. Отвори з великими діаметрами необхідно укріплювати.
Рисунок 2.3 – Укріплююче кільце
Отвори укріплюємо шляхом приварювання накладок до тіла патрубка і до
стінки апарату. Ці накладки називають укріплюючими кільцями (рис. 2.3).
Укріплюємо отвір створений лазом d=500.
Оскільки в нас h = S=10 то приймаємо DК = (17 2)d
Отже DК = (17 2)d = 850 1000 мм
Приймаємо h× DК = 10×950 мм.
Зовнішній діаметр укріплюючого кільця не повинен бути більше
подвійного діаметра отвору патрубка тому місцеві напруги які
виникають з краю отвору швидко зменшуються по мірі віддалення від
краю отвору і на відстані що рівне половині діаметра стають
4 Гідравлічний розрахунок труби перетискання
Труба перетискання служить для витіснення рідини із ємності за допомогою
підведення в ємність стисненого повітря і являє собою патрубок із фланцем
що вварений або введений через штуцер в корпус апарату
Цистерна має спорожнитись за час =25 години. Апарат має наближений
об’єм який складається з об’єму циліндричної частини і об’ємів днищ:
Об’єм еліптичного днища наближено визначається за формулою:
[pic] тобто: [pic][pic]
Об’єм циліндричної частини:
де hв – висота еліптичної частини hв=055 м.
L- довжина апарату L=42м.
Задаємося швидкістю витікання через трубу U=09 мс
Площа поперечного перерізу труби перетискання:
звідки діаметр труби перетискання:
5 Розрахунок опори апарату
5.1. Об’єм апарату V=15 м3 вага апарату 24 т.
5.2. Вага апарату при гідравлічних випробуваннях:
G=2400кг+15м3·1000 кгм3=17400кг= 174кН
5.3. Згідно нормалі МХ 64-56 приймаємо 2 горизонтальні опори
Таблиця 3.4 – Данні для креслення горизонтальних опор (розміри в
D b B H h1 h2 d1 d2 1 2 3 F мм2 2200 200 300 1940
00 1600 36 М48 18 16 10 57469363
Питоме навантаження на опірній поверхні лап не повинна
перевищувати для цегляної кладки 2 Нмм2Питоме навантаження на опору
де Fоп – опорна площа одної опори n – кількість горизонтальних
6 Підбір косинок для підйому бака при транспортуванні та розрахунок
Косинка виготовляється з листової сталі Ст3тієї ж товщини що і
стінка обичайки - 10 мм 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
Умова міцності для зварного шву:
де: F- сила яка діє на зварний шов дорівнює половині ваги апарату тобто
k- катет зварного шва
l- довжина зварного шва дорівнює периметру пластини l =340 мм
- коефіцієнт проплавлення який приймається для ручного зварювання
[]- допустиме напруження матеріалу шва приймається 150 МПа.
Отже катет шва обраховується за такою формулою:
Косинка ГОСТ 13716-73
Контрольно–вимірювальні прилади
Для кращого нагляду за апаратом застосовуємо манометри та термометри.
Згідно з довідковими даними ми вибираємо вимірювальні прилади з
параметрами що наведені нижче.
Вибираємо термометр П41241291 – це термометр прямого виконання
тобто вимірює температуру шляхом доторкання. Діапазон вимірювання
від 0 до 100°С з ціною поділки 1°С. Довжина верхньої частини
0мм нижньої – 291мм.
Кожну посудину і самостійну порожнину з різним тиском
опоряджуємо манометрами прямої дії. Манометр встановлюємо на штуцері
Манометри повинні мати клас точності не нижче:
- 25 – при робочому тиску посудини до 25 МПа (25кгссм2);
- 15 – при робочому тиску посудини понад 25 МПа (25кгссм2);
Манометр вибираємо з такою шкалою щоб межа вимірювання робочого
тиску знаходилась у другій третині шкали. На шкалі манометра нанесемо
червону риску яка вказувала б на робочий тиск посудини. Замість червоної
риски можемо також прикріпити до корпуса манометра металеву пластинку
пофарбовану в червоний колір і щільно прилягаючу до скла манометра.
Манометр встановлюємо так щоб його покази можна було чітко бачити
обслуговуючому персоналу. Номінальний діаметр корпуса манометрів що
встановлюються на висоті до 2 м від рівня площадки спостереження за ним
повинен бути не менше 100 мм а на висоті від 2 до 3м не менше 160 мм.
Встановлювати манометри на висоті понад 3м від рівня площадки
обслуговування забороняється.
У необхідних випадках манометр залежно від умов роботи і
властивостей середовища що міститься в посудині потрібно спорядити
сифонною трубкою чи масляним буфером або іншими пристроями що
захищають його від безпосередньої дії середовища і температури та
забезпечують надійну роботу.
Отже вибираємо манометр з корпусом діаметром 60 мм класом точності 25
і діапазоном вимірювань 0..6 кгссм2.
Посудини що працюють при змінюваній температурі стінок мають
бути забезпечуємо приладами для контролю швидкості та рівномірності
прогрівання по довжині висоті посудини і реперами для контролю
теплових переміщень. Необхідність оснащення посудин вказаними
приладами і реперами а також допустима швидкість нагрівання та
охолодження посудин визначаються розробником проекту і повинні бути
зазначені в паспорті або інструкції з монтажу та експлуатації.
Заходи з охорони праці
Кожна посудина що працює під тиском повинна мати паспорт форматом
0*297 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.
На корпусі апарата прикріплюють пластину на яку нанесені паспортні
– назва підприємства-виробника;
– робочий та пробний тиск;
– допустимі температури стінки.
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
обєктів. Перед запуском у роботу такі об’єкти мають бути оглянуті
органами держнаглядохоронпраці які їх реєструють і видають дозвіл на
Для своєчасного виявлення можливих об’єктів обладнання що працює під
тиском підлягає технічному опосвідченню перед запуском у роботу
періодично та позачергово.
Періодичне технічне опосвідчення існує двох видів:
Зовнішній та внутрішній огляд один раз на 4 роки;
Гідравлічні випробування один раз на 8 років.
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 вибухобезпечним. Елементи
конструкції не повинні мати гострих кутів поверхонь з нерівностями що є
джерелом небезпеки. Конструкція повинна виключати можливість дотику
працюючих до гарячих чи переохолоджених частин.
В даному курсовому проекті був спроектований апарат для зберігання
агресивних рідин який працює під внутрішнім тиском.
Основним із елементів апарата є циліндрична обичайка яка розташована
горизонтально та закривається із обох сторін еліптичними кришками.
Підрахувавши товщини обичайки днищ було визначено та підібрано за
даними параметри: штуцерів лаза підвісних лап фланців болтів для
Виконавши всі розрахунки апарат вцілому було спроектовано на аркуші
формату А1 та накреслено його окремі частини: опора штуцер для подачі
рідини лаз на форматах відповідноА3 та А2.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин:
Справочное пособие. – М: Высшая школа 1978. - 469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора. – М: Машиностроение 1982 -576
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. – М: Высшая
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. – М:
Высшая школа 1961. -582 с
В даному курсовому проекті проектуємо апарат горизонтального
виконання. При проектуванні розраховуємо товщини стінки апарата проводимо
розрахунки на міцність болтів підбираємо фланці штуцера розраховуємо
лаз підбираємо опори апарату. Також при проектуванні підбираємо ряд
стандартних деталей до апарата. По закінченню розрахунків та підбору
деталей креслимо два креслення на форматі А1. На пешому аркуші міститься
креслення апарату вцілому а на іншому – окремі деталі апарата обрані
розрахування катету зварного

Спецификация 1.spw

08-11.ОК.021.00.000.СК
Корпус солерозчинника
вертикального виконання
Складальне креслення
Гайка М24 ГОСТ 1050-88
Шайба М24 ГОСТ 1050-88
Шпилька М24 ГОСТ 050-88

Специф кац я 1-2.frw

Додаток А.doc

Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
На розробку корпуса фільтра вертикального однокамерного
Область застосування фільтра – для очищення води.
Основа для розробки – робочий навчальний план ОК.
Мета та призначення розробки: а) мета розробки – отримання практичних
навиків розрахунків та конструювання корпуса фільтра вертикального
однокамерного; б) призначення розробки – навчальний курсовий проект з
Джерела розробки – індивідуальне завдання на курсовий проект з дисципліни
ОК літературні патентні та інші технічні матеріали з розрахунку та
1 Склад фільтра та вимоги до конструктивної будови
1.1 Фільтр повинен складатись з корпусу верхнього та нижнього днищ
запірної арматури опор.
1.2 Габаритні розміри фільтра – внутрішній діаметр апарату 1100 мм
1.3 Спосіб кріплення арматури апарату – зварювання.
2.4 Показники призначення
2.5 Робочий тиск МПа 10
2.6 Робоча температура °С ..до 35
2.7 Вага конструкції кг ..1450
3 Вимоги до рівня уніфікації та стандартизації
3.1 При конструюванні вузлів фільтра слід максимально використовувати
стандартні і уніфіковані деталі (однакових розмірів та конструкцій в різних
3.2 Графічна та текстова документація розробленого фільтра поинна
відповідати всім діючим стандарту України
Стадії та етапи розробки солерозчинника включають елементи технічної
пропозиції ескізного та технічного проектів.
Крайні терміни виконання КП
Порядок контролю та прийняття
Виконання етапів графічної та розрахункової документації курсового
Прийняття проекту здійснюється комісією затвердженою зав. Кафедрою
згідно з графіком захисту.
Корегування технічного завдання допускається з дозволу керівника проекту.
(підпис прізвище та ініціали)
-11.ОК.029.00.000 ПЗ

Fragment 56+56.frw

Чертеж.cdw

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

Курсова робота МОЯ (3).doc

Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики та газопостачання
КОРПУС ФЛЬТРА ВЕРТИКАЛЬНОГО ОДНОКАМЕРНОГО
з дисципліни : Основи конструювання”
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Керівник: Пішеніна Н. В.
Даний курсовий проект розробляється для проектування апарату
вертикального виконання – корпус фільтра вертикального однокамерного. При
проектуванні розраховуються товщини стінки апарата товщина стінки лаза та
проводяться розрахунки на міцність апарата. Також при проектуванні
підбираються ряд деталей до апарата. По закінченню розрахунків та по
підібраних деталях кресляться два креслення на форматі А1. На першому листі
повинен бути накреслений апарат вертикального виконання а на іншому –
деталь з апарата на вибір викладача.
Розрахунок товщини стінки апарату .
1 Розрахунок товщини стінки обичайки .
2 Розрахунок товщини стінки еліптичного днища . ..
Підбір фланцевого з’єднання . ..
1 Фланцеві з’єднання .
2 Прокладки для фланцевого з’єднання . ..
3 Розрахунок болтів (шпильок) .
4 Вибір фланця та розрахунок болтів (шпильок) ..
Розрахунок пристроїв для трубопроводів огляду та установки
2 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів .
3 Укріплення отворів ..
4 Розрахунок опори апарату . .
Контрольно-вимірювальні прилади . .
Заходи з охорони праці ..
Однокамерний фільтр представляє собою вертикальний циліндричний апарат
який складається зі слідуючих основних елементів: корпусу нижнього і
верхнього розподільчих пристроїв трубопроводів запірної арматури
пробовідбірного пристрою і фільтруючої загрузки.
Корпус фільтра – циліндричний зварний із листової сталі з еліптичними
верхнім і нижнім днищами; верхнє днище приварене до циліндричної обичайки
фільтру; між нижнім днищем і обичайкою є фланцевий роз’єм. До нижнього
днища приварені чотири опори для установки фільтра на фундамент. Фланцевий
роз’єм корпусу фільтра дозволяє здійснювати монтаж і ремонт всіх пристроїв
що знаходяться всередині корпусу фільтра наносити протикорозійні покриття
і закріплювати нижній розподільчий пристрій.
Корпус фільтра оснащений двома боковими лазами. Верхній призначений для
завантаження фільтруючого матеріалу ревізії і ремонту верхнього
розподільчого пристрою а також періодичного огляду стану поверхні
фільтруючого матеріалу. Через нижній лаз здійснюють монтаж всередині
корпусу проводять антикорозійний захист корпусу а також періодичні огляди
і ремонт нижніх розподільчих пристроїв. В центрі верхнього і нижнього днищ
фільтра приварені фланці до яких ззовні по фронту фільтра приєднуються
трубопроводи а всередині – розподільчі пристрої.
На нижньому еліптичному днищі фільтра приварений штуцер для
гідравлічного вивантаження фільтруючого матеріалу; штуцер гідро
завантаження приварений зверху циліндричної частини корпусу. До верхнього
еліптичного днища приварено дві косинки для підйому корпусу фільтра при
транспортуванні і установці на фундамент.
Приєднання до апаратів кришок і з’єднання окремих частин апаратів
здійснюється за допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками.
Приєднання до апаратів трубопроводів і контрольно-вимірювальних
пристроїв здійснюється за допомогою штуцерів.
Для огляду апарата завантаження сировиною і очищення апарата а також
для зборки і розбирання внутрішніх пристроїв використовуються люки і лази.
Встановлення апаратів на фундаменті здійснюється за допомогою лап і
Видаляється рідина з апарата через нижній штуцер.
Апаратура під тиском пошкодження якої може призвести до нещасного
випадку повинна відповідати вимогам інспекції Державного гірничотехнічного
нагляду – Держгірничотех – нагляду. Апарати з токсичними і
вибухонебезпечними середовищами знаходяться під особливим наглядом. х
експлуатація виконується за спеціальними інструкціями.
Розрахунок товщини стінки апарату
1 Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарата [1] що працює під внутрішнім тиском
розраховуємо на міцність за формулою:
[pic] – нормативна допустима напруга яку вибираємо за даними ГОСТу
[pic] – коефіцієнт міцності зварного повздовжнього шва який
характеризує міцність зварювального шва в порівнянні з міцністю основного
Для заданого апарату оберемо [pic]= 07 – для сталевих апаратів при
стиковому односторонньому ручному шві.
Якби обичайка мала кільцеві зварні шви коефіцієнт міцності таких швів
при розрахунку на внутрішній тиск не враховують.
С – прибавка для компенсації корозії. Величина цієї прибавки
встановлюється враховуючи корозію і термін служби апарату (зазвичай 15-20
Оскільки наш апарат – це фільтр вертикальний однокамерний і робочим
середовищем в ньому є вода яка не являється сильним окислювачем то
Визначимо допустиму напругу [pic] за таблицею 1.1. Для цього нам
потрібно обрати марку сталі з якої буде виготовлятися корпус проектуючого
фільтра. Візьмемо вуглецеву та низьколеговану сталь 16 ГС за ГОСТ 5520-62.
За технічними характеристиками апарату фільтра робоча температура
внутрішнього середовища (вода) повинна бути до 35[pic]С. Тому вибираємо
Таблиця 1.1 – Нормативні допустимі напруги [pic] при розрахунку
апаратів що працюють під тиском ( за ГОСТ 14249-69)
РозрахункоЗначення [pic] Нмм[pic]
Вуглецеві та низьколеговані сталі
Ст. 3 10 20 09Г2С та 16ГС за
за ГОСТ 380-60 ГОСТ 5520-62
Отже за даною таблицею [pic] = 170 Нмм[pic].
За даними технічними характеристиками поданими у завданні а саме:
Розрахуємо товщину стінки обичайки:
2 Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища[1] що працює під внутрішнім тиском
[pic] – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для стандартних
днищ (таблиця 1.2) відношення [pic][pic]= 025 та [pic]=[pic].
Рисунок 1.1 – Днище еліптичне відбортоване
Тоді товщина стінки днища:
Так як товщина обичайки та товщина стінки днища розраховуються за
аналогічними формулами то [pic]мм.
Таблиця 1.2 – Днища еліптичні відбортовані стальні для посудин
апаратів та котлів (за ГОСТ 6533-68)
[pic] [pic] Товщина стінки s мм
Висота борта h[pic] мм[pic]
За даними таблиці h[pic]= 25 мм h[pic]=275 мм.
За правилами Даржнагляду не дозволяється виготовляти апарати у яких
обичайка з’єднується під кутом. Тому для апаратів днища виготовляють з
відбортованимим краями. Циліндричний борт дозволяє змістити зварювальний
шов від заокругленої частини днища де виникають напруги розтягу та згину.
В результаті відбортовки зварювальні з’єднання більш міцні.
Підбір фланцевого з’єднання
трубопроводів. Найбільш поширені фланці плоскі приварні з гладкою
ушільненою поверхнею і фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею
“виступ-впадина”. Плоскі приварні фланці застосовують головним чином при
тисках до 25 Нмм[pic]. При більш високих тисках перевагу надають фланцям
привареним встик які мають стовщену шийку що надає фланцю більшу
1 Фланцеві з’єднання
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають за
нормалями та ГОСТами.
Приєднувальні розміри фланців всіх типів уніфіковані що забезпечує
взаємозаміну. В основі уніфікації лежить поняття про умовний тиск і умовний
діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на будь-який можливий тиск і
діаметр обичайки весь неперервний ряд тисків і діаметрів розбитий на ряд
умовних тисків і діаметрів.
з збільшенням температури механічна міцність сталі знижується. Тому
із збільшенням температури значення допустимих робочих тисків в апаратах
опускаються нижче умовних.
Ряд діаметрів (умовних проходів) встановлений ГОСТом 9617-67. Стандарт
поширюється на циліндричні ємності та апарати з внутрішнім діаметром до
Фланці що підібрані за ГОСТом або за нормалю розрахунків не
потребують. хні геометричні розміри такі що забезпечують міцність та
щільність з’єднання.
2 Прокладки для фланцевого з’єднання
Прокладки забезпечують герметичність фланцевого з’єднання. Так як
прокладки виготовляють із матеріалу більш м’якого ніж матеріал фланців то
при затягуванні з’єднання вони деформуються та заповнюють всі заглибини і
подряпини на поверхні фланців.
з збільшенням тиску на прокладку збільшується герметичність
з’єднання. Так як із зменшенням ширини прокладки збільшується тиск на неї
то прокладки для фланцевих з’єднань високого тиску виготовляють більш
Так як в апараті знаходиться вода температура якої до 35 °С та тиск
МПа то краще використати прокладки азбестометалеві – по ОН 26-02-106-
3 Розрахунок болтів (шпильок)
Болти для з’єднання фланців використовуємо при тиску в апараті до 16
Нмм[pic]. При більш високих тисках болти застосовувати не рекомендується
через те що біля головки болта виникають місцеві напруги. При тисках вище
Нмм[pic] а також при високих температурах використовуємо шпильки.
Формула для розрахунку сили що діє на один болт від тиску в апараті:
де: z– кількість болтів (шпильок);
[pic]– середній діаметр прокладки мм.
Cумарна сила що розтягує болт де присутні всі три сили що діють на
де:[pic] – сила остаточного затягування або сила що необхідна для
підтримання герметичності (ця сила стискає прокладку після пуску тиску).
Вводячи коефіцієнт основного навантаження [pic] та коефіцієнт запасу
проти розкриття стику [pic] = 125 15 отримаємо вираз для сумарної
Коефіцієнт осьового навантаження:
– піддатливість прокладки що дорівнює деформації від одиночної сили:
– піддатливість болта:
[pic] та [pic] – площа прокладки що приходиться на один болт та
площа поперечного перерізу болта (площу болтів [pic] можна брати по
зовнішньому діаметру різі а площу шпильок [pic] – по внутрішньому діаметру
[pic] та [pic] – модулі пружності матеріалу прокладки і болта.
Для болтів (шпильок: [pic]=[pic] [pic]=[pic] Нмм[pic]).
Для сталевих деталей примаємо [p при наявності
м’яких прокладок [pic]= 04 та [pic]= 15. в тому і в іншому випадку для
орієнтовних розрахунків можна прийняти:
Умова міцності болтів:
де: [pic] – допустиме навантаження для болтів (шпильок) при розрахунковій
Розрахункову температуру для болтів (шпильок) в з’єднанні таких типів
приймаємо [pic] де [pic] – температура середовища в апараті. При дуже
наближених розрахунках приймають [pic].
4 Вибір фланця та розрахунок болтів (шпильок)
Технічні характеристики фільтра вертикального однокамерного:
– внутрішній діаметр [p
– температура стінок [p
– товщина стінок обичайки [pic] та днища [pic] складає 8 мм.
В апараті знаходиться звичайна вода.
Перевіримо на міцність фланцеві болти (шпильки). Для проектуючого
апарату із заданим тиском [pic] = 10 Нмм[pic] використаємо фланці
приварні встик (рис.2.1).
Таблиця 2.1 – Фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею виступ-
впадина” (за ОН 26-02-97-68)
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
Умовне позначення прокладки: Прокладка 1400-16 ОН 26-02-106-68.
Перевіряємо міцність шпильок М20 із сталі 35Х всановлених в кількості
а) піддатливість шпильки:
де [pic] – розрахункова довжина шпильки [мм]:
l[pic]=2(48+52)+43=2043
б) піддатливість частини прокладки що приходиться на одну шпильку (за
– площа прокладки що приходиться на одну шпильку [мм]:
Тоді піддатливість прокладки:
в) коефіцієнт основного навантаження (за (2.4)):
г) зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку (за
– де середній діаметр прокладки [мм]:
д) сумарне зусилля на шпильку (за (2.3)):
Допустима сила [pic] для М22 із сталі 35Х при 20[pic]С – 25 кН а при
0[pic]С – 18 кН. Тому немає впевненості що при 35[pic]С шпилька із сталі
Х буде працювати надійно. Отже приймемо матеріал шпильки – 45 різь –
М22. Для такої різі із цієї сталі [pic] при 20[pic]С – 32 кН а при
Розрахунок пристроїв для з’єднання трубопроводів огляду та
Штуцери використовуємо для приєднання до апарату трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних приладів і
оглядових вікон. Штуцера складаються з патрубка (короткого відрізка труби)
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручний підвід фланцевих
болтів з боку апарату. Виготовляють штуцери з фланцями приварними плоскими
гладенькими для умовного тиску р[pic]=1 Нмм[pic].
Умовний прохід [pic] приймаємо 100 мм.
Вибрані розрахункові данні для штуцера (Рис.3.1) наведені в табл. 3.1.
Рисунок 3.1 – Штуцер з фланцем приварним плоким гладеньким для р[pic]=10
Нмм[pic] (за Н 999-65)
Таблиця 3.1 – Штуцери з фланцями приварними встик для р[pic]=10
Нмм[pic] (згідно Н 999-65) мм
Розрахуємо міцність зварювального шва МПа:
де р – тиск в середині апарата МПа;
D – діаметр труби зовні 519 мм;
[[pic]]– допустиме напруження матеріалу зварного шва.
Для зварювання підбираємо електрод Э42 то:
Для даного матеріалу температури та тиску [[pic]]=170 Нмм[pic].
[[pic]]=06170=102 (Нмм[pic]).
Розрахуємо напруження матеріалу зварного шва Нмм[pic]:
Звідси [pic] ≤ [[pic]] отже шов витримає дане навантаження.
Розрахуємо міцність шва який з’єднує штуцери і днища апарату.
Міцність шва між привареним штуцером D[pic]=100 мм що призначений для
завантаження фільтрувального матеріалу до верхнього днища Нмм[pic]:
[pic] [[pic]]=102 Нмм[pic].
Міцність шва між привареним штуцером D[pic]=80 мм що призначений для
гідро вивантаження фільтрувального матеріалу до корпусу. Штуцер знаходиться
біля нижнього фланцевого роз’ємну.
Виберемо фланці (штуцери) які приварені до верхнього та нижнього днищ
до яких приєднуються трубопроводи для підводу та відводу фільтрованої води.
Розрахуємо об’єм апарату:
Розрахуємо об’єм еліптичного днища м[pic]:
V[pic]=(02 014)D[pic] (3.6)
V[pic]=01811[pic]=024.
Розрахуємо об’єм обичайки м[pic]:
V[pic] = 21296+2024[pic]=22 [м[pic]].
Діаметр фланця (штуцера) для під’єднання трубопроводу можна
розрахувати за формулою:
Приймемо що швидкість руху води [pic] = 10 мс час = 15 хв = 900
Приймемо d=80 мм. Міцність шва розраховано за формулою (3.3).
3 Укріплення отворів
На поперечних зварювальних швах отвори робити не рекомендують на
повздовжніх - забороняють. Закріплюючі кільця виготовляємо з того ж
матеріалу що й сам апарат.
В обичайках і днищах апаратів існують різного роду отвори: для
штуцерів люків лазів та інших пристроїв. Ці отвори послаблюють стінку
апарату. Для відновлення міцності стінки її укріплюємо встановлюючи
укріплюючі елементи.
Рисунок 3.3 – Укріплення отворів
де [pic]- товщина стінки.
Так як φ[pic]> 05 то найбільший діаметр який можна проектувати
розраховується за формулою м:
Отже розрахувавши найбільший діаметр який можна проектувати без
спеціальних укріплень робимо висновок що отвір який вирізається настільки
послаблює стінку обичайки що його потрібно укріплювати способом зварювання
накладок до тіла патрубка і до стінки ємності.
При визначенні розмірів укріплюю чого кільця – товщина
Діаметр кільця визначається за формулою:
D[pic]= (17 2)500 = 850 1000 мм.
Приймаємо: h[pic]D[pic]= 8[pic]925 мм.
4 Розрахунок опори апарату
Для встановлення апаратів на фундамент встановлюємо чотири лапи опорні
для встановлення апарату в приміщенні на підлозі
Вибираємо лапи згідно нормалі в залежності від навантаження. Питоме
навантаження на опорній поверхні лап не повинно перевищувати 2 Нмм2 так
як опорна поверхня фундаменту – бетонна.
Питоме навантаження на опорних поверхнях лап розраховуємо при
максимальній вазі апарату [pic] яка звичайно буває під час гідравлічних
випробувань коли ємність заповнена водою.
Вага апарату при гідравлічних випробуваннях:
де [pic] – вага конструкції і за умовою вона складає 1450 кг = 14210 Н
Згідно нормалі МХ 64-56 приймаємо 3 лапи з допустимим навантаженням на
Таблиця 3.4 – Лапи стальні зварні опорні типу (рис. 3.4)за нормаллю
Допустиме навантаження на лапу кНОпорна площа ммLBB[pic]B[pic]HhSldD[pic]A405240026022022533040022516100272000750
Розрахуємо питоме навантаження на одну опору [Нмм[pic]]:
[pic] – кількість підвісних лап.
що є меншим допустимого навантаження. Робимо висновки що опорні лапи цілком здатні витримати масу апарату.
Рисунок 3.4 – Лапи стальні зварні опорні
Розрахуємо міцність швів
Контрольно-вимірювальні прилади
Для кращого нагляду за апаратом необхідно застосовувати манометри та термометри.
Кожну посудину і самостійну порожнину з різним тиском треба опоряджувати манометрами прямої дії. Манометр може бути встановлений на штуцері посудини або трубопроводі запірної арматури.
Манометри повинні мати клас точності не нижче:
– 25 – при робочому тиску посудини до 25 МПа;
– 15 – при робочому тиску посудини понад 25 МПа.
Манометр вибираємо з такою шкалою щоб межа вимірювання робочого тиску знаходилась у другій третині шкали. На шкалі манометра власником посудини має бути нанесена червона риска яка вказувала б на робочий тиск посудини. Замість червоної риски дозволяється прикріплювати до корпусу манометра металеву пластинку пофарбовану у червоний колір і щільно прилягаючу до скла манометра.
Манометр встановлюємо так щоб його покази можна було чітко бачити обслуговуючому персоналу. Номінальний діаметр корпусу манометрів що встановлюються на висоті до 2 м від рівня площадки спостереження за ним повинен бути не менше 100 мм а на висоті від 2 до 3 м – не менше 160 мм. Встановлювати манометри на висоті понад 3 м від рівня площадки обслуговування забороняється. Між манометром і посудиною має бути встановлений триходовий кран або інший аналогічний пристрій що дозволяє проводити періодичну перевірку манометрів за допомогою контрольного.
У необхідних випадках манометр залежно від умов роботи і властивостей середовища що міститься в посудині потрібно спорядити сифонною трубкою чи масляним буфером або іншими пристроями що захищають його від безпосередньої дії середовища і температури та забезпечують надійну роботу.
Посудини що працюють при змінюваній температурі стінок мають бути оснащені приладами [4] для контролю швидкості та рівномірності прогрівання по довжині висоти посудини і реперами для контролю теплових переміщень. Необхідність оснащення посудин вказаними приладами і реперами і допустима швидкість нагрівання та охолодження посудини визначаються розробником проекту і повинні бути зазначені в паспорті або інструкції з монтажу та експлуатації.
Згідно з довідковими даними ми вибираємо вимірювальні прилади з такими параметрами:
Термометр П41240291 тобто термометр прямого виконання №4 в діапазоні вимірювань від 0°С до 100°С з ціною поділки 1°С довжина верхньої частини 240 мм нижньої – 291 мм.
Манометр з корпусом діаметром 60 мм з класом точності 25 діапазон вимірювань від 0 до 6 (кгс)cм[pic].
Заходи з охорони праці
Кожна посудина що працює під тиском повинна мати паспорт форматом 210×297 мм 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 [p робоче середовище та його корозійні властивості; місткість м[pic]) 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 до техніки безпеки наведені в галузевих правилах вони підлягають реєстрації в органах держохорони праці України. Нагляд за такими об’єктами організовується керівником підприємства який несе відповідальність за безпечну експлуатацію та виконання робіт по ремонту цих об’єктів. Для своєчасного виявлення можливих дефектів обладнання що працює під тиском воно підлягає технічному посвідченню перед запуском в роботу періодично і позачергово. Перед запуском у роботу такі апарати мають бути оглянуті органами держнагляду охорони праці України які їх реєструють і видають дозвіл на експлуатацію. Періодичне технічне посвідчення існує двох видів:
- зовнішній та внутрішній огляд один раз на чотири роки.
- гідравлічне випробування один раз на вісім років.
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджують в порядку встановленої вище вказаною організацією. На корпусі апарату прикріплюють пластину на якій нанесені паспортні дані: назва підприємства виробника номер рік виготовлення робочий та пробний тиск і допустима температура стінки.
Під час гідравлічних випробувань апарат має перебувати під пробним тиском не менше 10 хвилин. Апарат обладнують запірною арматурою приладами для вимірювання тиску і температури середовища. Манометри повинні мати клас точності 25 і таку шкалу щоб межа вимірювання тиску знаходилась в першій третині шкали. Перевірку манометрів та їх опломбування проводять один раз в рік а через шість місяців проводять перевірку контрольними манометрами.
Виробниче обладнання має бути пожежо- та вибухобезпечним [4]. Елементи конструкції не повинні мати гострих кутів поверхонь з нерівностями що є джерелом небезпеки. Конструкція повинна включати можливість дотику працюючих до гарячих чи переохолоджених частин.
В даному курсовому проекті було спроектовано апарат вертикального виконання – корпус фільтра вертикального однокамерного. Даний апарат призначений для фільтрації речовини (води максимальна температура якої не повинна перевищувати 35[pic]С) яка в нього подається для подальшої її експлуатації
При проектуванні були розраховані товщини стінки апарата (обичайки та верхнього і нижнього конічного днищ) товщина стінки лаза та проводилися розрахунки на міцність апарата. По заданих параметрах (технічних характеристиках) підбиралися фланці прокладки до них штуцера лази опорні лапи.
По закінченню розрахунків та по підібраних деталях креслиться загальний вигляд фільтра на форматі А1 та складаються до нього відповідну специфікацію. Потім за вказівкою викладача кресляться 4 креслення.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин: Справочное пособие. –М: Высшая школа 1978. 469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора. –М: Машиностроение 1982576 с
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –М: Высшая школа 1962. -290 с
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –М: Высшая школа 1961. -582 с
Рисунок 3.2 – Лаз з фланцем сталевими плоскими приварними гладенькими
Рисунок 2.2 – Прокладка азбометалева для фланцевих з’єднань.

Для вычисления коэффициента теплоотдачи от охлаждаемой воды ai находим критерий Рейнольдса.doc

Для вычисления коэффициента теплоотдачи от охлаждаемой воды ai
находим критерий Рейнольдса
что соответствует установившемуся турбулентному режиму; поэтому
следует пользоваться формулой (1-13) имея в виду что действительная
w'i =>и> ~ff= !>5 -Q2 = 1.55 мс.
Для воды можно применить упрощенную формулу (1-14)
Из табл. 1-4 при температуре tcpi =il-15 °C находим величину
Л = 3 400. Таким образом
55°8 а = 3 400- Q qU02
000 Вт(м2-°С) [8 600 ккал(м2-ч-°С)].
Коэффициент теплоотдачи а2 со стороны нагреваемой воды находим
аналогичным путем. Определяем режим движения воды в межтрубном пространстве
82-10-° =40 000 > 10 000 02082 — 62-00162
Следовательно применима та же формула (1-14). Коэффициент Л = 2 950
находим по табл. 1-4 при ^ср2=77°С. Значит
Вт(м2-°С) [4 000 ккал(м2-ч-
Коэффициент теплопередачи вычисляем по формуле (1-10) для плоской стенки
= 2 700 Вт(м2-°С) [2 330 ккал(м2-ч-°С)]. Поверхность нагрева
гоерл ~~ 314-0015-62
Выполняем подогреватель из двух секций.
Активная длина трубок в каждой секции равна =L2=582 = 29 м или
округляя = 3 м. Таким образом каждая секция будет состоять из 62 трубок
длиной 3 м. Диаметры всех штуцеров аппарата должны быть одинаковыми так
Приняв скорость воды в штуцере равной 15 мс получим:
Принимаем dmT = 125 мм.
Следует заметить что по расчетным данным можно было выбрать типовой
водо-водяной подогреватель типа МВН и затем выполнить проверочный расчет.

ПРОЕКТУВАННЯ АПАРАТУ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВИКОНАННЯ.doc

Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
ПРОЕКТУВАННЯ АПАРАТУ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВИКОНАННЯ
З дисципліни : Основи конструювання”
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Керівник: Н.В Пішеніна
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКИ
1 Розрахунок товщини стінки обечайки
2 Розрахунок товщини стінки конічного днища .
3 Розрахунок товщини елементів кришки
ПДБР ФЛАНЦЯ ДЛЯ КРПЛЕННЯ КРИШКИ ДО ОБЕЧАЙКИ ..
1 Підбір фланця по розмірах ..
2 Підбір прокладки для фланцевих з’єднань
3 Перевірка болтів на міцність ..
РОЗРАХУНОК ПРИСТРОВ ДЛЯ З’ДНАННЯ ТРУБОПРОВОДВ ОГЛЯДУ УСТАНОВКИ
1 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів
2 Підбір штуцерів ..
3 Розрахунок закріплених кілець .
4 Розрахунок опори апарату .
5 Вибір нижньої опори
ВУЗЛИ ТА ДЕТАЛ ПЕРЕМШУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ
1 Розрахунок мішалки лопатевої ..
2 Підбір торцевого ущільнення .. ..
3 Підбір опори та стойки під
ПРОГРАМИ МОВОЮ BORLAND PASCAL 7.0 ДЛЯ РОЗРАХУНКУ
КОНТРОЛЬНО – ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ ..
ЗАХОДИ ОХОРОНИ ПРАЦ
Додаток А –– Лістинг виконання програм
В багатьох технологічних процесах застосовуються об’ємні апарати з
мішалками які працюють під тиском.
Основним елементом апарата є циліндрична обечайка. Вертикальне
виконання тонкостінних циліндричних апаратів слідує надавати перевагу
горизонтальному виконанню так як в горизонтальних апаратах з’являються
додаткові згинальні напруги від сили тяжіння самого апарата і середовища.
Вертикальні обечайки закриваються знизу і зверху а горизонтальні – з
боків деталями які називаються днищами. Навідміно від днищ які мають з
обечайкою нероз’ємне з’єднання кришки є від’ємними частинами апаратів.
Днища і кришки виготовляють з тих же матеріалів що й обечайки.
Приєднання до апаратів кришок і з’єднання окремих частин апаратів
здійснюється за допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками.
Приєднання до апаратів трубопроводів і контрольно-вимірювальних
пристроїв здійснюється за допомогою штуцерів. Великим поширенням
користуються фланцеві штуцери рідше зустрічаються штуцери різьбові.
Для огляду апарата завантаження сировиною і очищення апарата а також
для зборки і розборки внутрішніх пристроїв використовуються люки і лази.
При з’ємних кришках апарати можуть бути без люків.
Встановлення апаратів на фундаменті здійснюється за допомогою лап і
Перемішування рідкого середовища в апаратах виконується або механічним
або пневматичним способом. Механічне перемішування здійснюється мішалками.
Для приведення в обертаня механічних перемішуючих пристроїв
використовують приводи які складаються з електродвигунів редукторів
пасових передач і муфт.
Встановлюються редуктори на кришках вертикальних апаратів за допомогою
Вал перемішуючого пристроя вводиться в апарат через ущільнення для
забезпечення герметичності. Ущільнення вала виконується або за допомогою
сальника або торцовим ущільненням.
Видаляється рідина з апарата через нижній штуцер або по трубі
Апаратура під тиском пошкодження якої може призвести до нещасного
випадку повинна відповідати вимогам інспекції Державного гірничотехнічного
нагляду – Держгірничотех – нагляду. Апарати з токсичними і
вибухонебезпечними середовищами знаходяться під особливим наглядом. х
експлуатація виконується по спеціальним інструкціям.
Обігрів апаратів зазвичай здійснюють за допомогою рубашок діаметр яких
приймають на 40 100 мм більше діаметра апарату.
До корпуса сталевого апарату приварюють рубашку. Обігріваючу рідину
подають в рубашку через нижній штуцер а видаляють через верхній щоб
рубашка була завжди заповнена теплоагентом. Обігріваючий пар подають в
рубашку через верхній штуцер а через нижній відводять конденсат[1].
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНОК
1 Розрахунок товщини стінки обечайки
Для розрахунку товщини стінки обечайки перш за все потрібно підібрати
внутрішній діаметр апарату так щоб співвідношення між діаметром і висотою
апарату було 1:1 1:1.3.
Для конічного днища внутрішній діаметр вибирають з такого діапазону
[pic]. Приймаємо діаметр – 2400 мм.
Висоту розраховують за допомогою формули:
де V – ємність апарату м3;
Н – висота апарату м;
Виведемо з формули (1.1) висоту апарату H і отримаємо:
мність апарату данний за умовою V =8 м3. Підставляємо значення:
З отриманого значення H можна зробити висновок що діаметр [pic] був
підібраний правильно (співвідношення між внутрішнім діаметром [pic] та
висотою апарату H – 1:1.4).
Для подальших розрахунків з довідника були підібрані:
- коефіцієнт міцності зварного продольного шва - [pic](для
одностороннього при автоматичному зварюванні).
- прибавку для компенсацій корозії – С. Величина С прибавки
встановлюється з урахуванням швидкості корозії і терміна слугування
апарата(зазвичай 15-20 років). Зазвичай назначають С=1 мм в
відповідальних випадках С=2-3 мм. Для даного випадку було вибрано С=2 мм.
- нормативне допустиме напруження [pic].
Значення допустимого напруження вибирається по виду сталі та по
температурі стінки апарату. Для виробленя апарату було підібрано сталь 20
а температура стінки задана за умовою [pic]. За цими параметрами підбираємо
Товщину стінки обечайки апарата який працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність по формулі[ ]
де S – товщина стінки обечайки мм;
p – тиск в апараті [p
С – прибавка для компенсації корозії;
Підставивши значення в формулу (3) отримаємо:
Товщину стінки отриману по формулі (1.3) округляють в сторону
збільшення до цілого числа.
2 Розрахунок товщини стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища що працює під тиском (рис 1.1)
розраховують на міцність по формулі
Рисунок 1.1 - Днище еліптичне
Радіус кривизни в вершині днища дорівнює [pic] [pic]=[pic]=2400мм
Підставивши відповідні значенні в формулу (1.4) отримаємо
Товщину стінки отриману по формулі (1.4) округляють в сторону
3 Розрахунок товщини еліптичної кришки
Товщину стінки еліптичної кришки що працює під тиском (рис 1.2)
де S – товщина стінки еліптичного днища мм;
Рисунок 1.2 – Кришка еліптична
Підставивши відповідні значенні в формулу (1.5) отримаємо
Товщину стінки отриману по формулі (1.5) округляють в сторону
збільшення до цілого числа
За рекомендаціями ГОСТ 6533-68 товщину стінки апарату приймаємо 8мм[2].
ПДБР ФЛАНЦЯ ДЛЯ КРПЛЕННЯ КРИШКИ ДО ОБЕЧАЙКИ
1 Визначення розмірів фланця
За допомогою фланців здійснюються роз'ємні з'днання апаратів і
трубопроводів. Найбільше поширення мають фланці плоскі приварні з гладкою
ущільненою поверхнею (рис. 2.1) і фланці приварні встик з ущільненою
поверхнею виступ - впадина". Плоскі приварні фланці застосовують головним
чином при тисках до 25 Нмм2. При більш високих тисках перевагу віддають
фланцям приварним встик які мають утовщену шийку яка придає фланцю велику
Рисунок 2.1 – Фланцеве з’єднання(Фланець плоский приварний гладкий)
Фланці є деталями массового виготовлення і їх вибирають або по ГОСТу
Приєднувальні розміри фланців всіх типів унифіцировані чим
забезпечується взаємозаміна. В основі уніфікації лежать поняття про умовний
тиск і умовний діаметр. Для того щоб не виготовляти фланці на любий
допустимий тиск і любий можливий діаметр обечайки весь неперервний ряд
тисків і діаметрів розбитий на ряд умовних тисків і діаметрів.
Для апаратів з вуглецевих і низьколегованних сталей які призначенні
для роботи до 64 Нмм2 дають перевагу приймати тиск наприклад 03; 06;
; 16; 25; 40; 64 і інші. Таким чином якщо потрібно вибрати фланець
на тиск якого немає в ряді умовних тисків то слідує вибирати фланець на
слідуючий більший тиск.
з збільшенням температури механічна міцність сталі понижується. Тому
із збільшенням температури допустимі побочі тиски в апаратах виявляються
нижче умовних. ноді для апаратів з високою температарою середовища
необхідно вибирати фланці на більший умовний тиск.
Ряд діаметрів (умовних проходів) встановленний ГОСТом 9617-67. Слідує
пам'ятати що поняття умовного прохода введено для унифікації
приєднувальних розмірів. До фланця з визначеним умовним проходом можна
приєднати не одну а декілька труб з розмірами які знаходяться в деяких
допустимих межах. Для апаратів діаметри умовний і внутрішній можуть
Фланці апаратів із взриво- ядовито- і пожежонебезпечними речовинами
розраховують на тиск 1 - 16Нмм2 навіть якщо тиск в апараті меньший.
Фланці підібрані по ГОСТу або по нормалі в розрахунку не потребують.
х розміри такі що забезпечується міцність і щільність з'єднань.
Вибираємо матеріал фланця - Сталь20 при температурі 10-200°С. Матеріал
болтів при р=015Нмм2-Сталь 20 гайки із Сталі 20.
Умовне позначення фланця - Фланець 2400 - 015 - Сталь 20 ОН 26-02-95-
Приєднувальні розміри фланця(рис 2.2) наведені в Табл 2.1[ ].
Таблиця 2.1 – Приєднувальні розміри приварного плоского гладкого фланця
Dв Приєднувальні розміри фланця Тиск [pic]
DН D1 D2 b S Кількість
мм мм мм мм мм болтів М20
Рисунок 2.2 – Фланці приварні плоскі гладкі (по ОН 26-02-95-68)
2 Підбір прокладки для фланцевого з'єднання
Прокладки забезпечують герметичність фланцевого з'єднання. Так як
прокладки виготовляють із матеріала більш м'якого ніж матеріал фланців то
при затягуванні з'єднання вони деформуються і заповнюють всі заглиблення і
подряпини поверхні фланців.
З збільшенням тиску на прокладку зростає герметичність з’єднання. З
зменшенням ширини прокладки збільшується тиск на неї тому прокладки для
фланцевих з’єднань високого тиску роблять більш вузькими.
Найбільш використовуються наступні прокладкові матеріали: картон гума
пароніт азбест фторопласт мідь алюміній м’ягка сталь та інші. Картон
використовують при низьких темпратурах і тиску для води та інших
нейтральних середовищ. Пароніт – для гарячої води пара та багатьох
хімічних речовин. Гуму – для кислих середовищ.
В даній курсовій роботі будуть використовуватись прокладки з гуми тому
що вони оптимально підходять для параметрів які задані умовою([pic]
температура дорівнює [pic]).
Вибираємо прокладку плоску для фланцевих з’єднань яку виготовляють по
нормалі ОН 26-02-105-68(рис 2.3).
Рисуок 2.3 – Прокладка плоска
Вибрані виходячи з вище розрахованих данних розміри плоскої прокладки
Таблиця 2.2 – Прокладка проска для фланцевих з’єднань
(по ОН 26-02-105-68)
Умовна назва прокладки – 2400-015-Р ОН 26-02-105-68
3 Перевірка болтів на міцність
Болти для з’єднання фланців приймають при тиску в апараті до 16 Нмм2.
При більш високих тисках болти приймати не варто через те що у головки
болта виникають місцеві напруження. При тисках більше ніж 16 Нмм2. а
також при високих температурах використовують шпильки.
В роботі фланцевих болтів можна спостерігати три стадії:
Стадія перша(рис 2.4 а) – початок зборки; гайка торкається фланця; болт
не затягнутий; прокладка не стиснута.
Стадія друга(рис 2.4 б) – з’єднання зібране: болт затягнутий силою V і
видовжився на [p прокладка зжата силою V її товщина зменьшилась на
Стадія третя(рис 2.4 в) – подається тиск: кришка віджимається від
фланця; болт додатково видовжується на [p на цю ж величину [pic]
зменьшується деформація прокладки[1].
Рисунок 2.4 – Стадії роботи фланцевих болтів
Розглянемо додатково рівняння деформацій [pic] і вводячи коефіцієнт
головного навантаження [pic] і коефіцієнт запаса проти розкриття стика
[pic] отримуємо вираз для сумарної болтової сили
Коефіцієнт головного навантаження
[pic] - площа прокладки на один болт і проща поперечного перерізу
Перевіряємо міцність болтів М20 із сталі 20 які встановлені в
а) піддатливість болта:
де розрахункова довжина болта(див.рис. 2.1)
б) піддатливість частини прокладки яка приходиться на один болт:
де площа прокладки яка приходиться на один болт;
а – товщина прокладки;
в) коефіцієнт головного навантаження
г) зусилля від тиску в апараті що припадає на один болт
де середній діаметр прокладки
д) сумарне зусилля на болт [див. Формулу (6)]
де коефіцієнт запасу міцності затяжки проти розкриття стика приймаємо
З розрахунків можна зробити висновок що болти із сталі 20 при
температурі 20°С будуть працювати нормально.
1 Вибір вузла ревізії корпуса. Розрахунок його елементів
Люки і лази призначаються для огляду очистки і ремонту внутрішньої
порожнини апаратів а також для монтажа і демонтажа вузлів які знаходяться
в середині апарата і для загрузки сировини.
Апарати діаметром 800 мм і більше повинні мати лаз для огляду. Лази
мають діаметр 450-500мм і лише в крайньому випадку 400мм.
Якщо потрібно проводити монтаж внутрішніх пристроїв без залізання в
апарат то застосовують люки діаметром не меньше 150мм щоб в них вільно
проходила рука робочого.
Кришку лаза роблять у вигляді заглушки на болтах коли лазом
користуються рідко. Коли часто відкривати люки і лази то вони мають
кришки на відкидних болтах. Люки для загрузки сировини які необхідно
постійно відкривати і закривати забеспечують для швидкого прижимання
Обечайки люків виготовлябть з тих же матеріалів що й обечайки
апаратів. Фланці і заглушки - з тих же матеріалів що й фланці апаратів.
На поперечних зварювальних швах отвори робити не рекомендують на
повздовжніх - забороняють. Закріплюючі кільця виготовляють з того ж
матеріала що й сам апарат.
Щоб розрахувати лаз потрібно підібрати його діаметр [pic]по
внутрішньому діаметрі [pic]. Враховуючи те що [pic] можна підібрати -
[pic][1]. Розрахункові дані лаза (рис.3.1) табл.3.1.
Таблиця 3.1 – Розрахункові розміри кришки лаза і фланця стального плоского
За рекомендаціями ГОСТ 6533-68 товщину стінки лазу приймаємо 6мм[2].
Штуцера використовують для приєднаня до апарату трубопроводів і арматури
а також для встановлення контрольно-вимірювальних прииборів. Штуцера
(рис.3.2) складається з патрубка(короткого відрізка труби) і фланця.
Зазвичай їх приварюють до апарату по варіанту 1. В тих випадках коли в
середині апарата повинна бути гладка поаерхня зварювання здійснюється по
[pic]Рисунок 3.2 – Штуцер зварний
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручну заводку фланцевих
болтів зі сторони апарата. Виготовляють штуцера з фланцями приварними
плоскими гладкими на [pic] по нормалі Н 999-65
штуцера з фланцями приварними встик гладкими на [pic] по нормалі Н 1001-65.
Так як арматуру яка приєднується до фланця зазвичай не випускають на
умовний тиск менше [pic] то вибирають їх до апаратів низького тиску.
Умовний прохід [pic] приймаємо 50 мм.
Вибрані розрахункові данні для штуцера(рис. 3.3) наведені в табл. 3.3.
Таблиця 3.3 – Данні для розрахунку штуцера
Отвори під болти [pic] Кількість болтів М20 50
0 57 125 102 18 110 160 40 3 18 4 [pic]
Рисунок 3.3 – Штуцер з фланцем приварним плоским
Умовне позначення : Штуцер 015-50-150Н999-65
3 Розрахунок закріплених кілець
В обечайках і днищах апаратів існують різного роду отвори: для
штуцерів люків лазів та інших пристроїв. Для відновлення міцності
ослабленої стінки її укріплюють встановлюючи укріпляючі елементи.
Зазвичай отвори укріплюють способом зварювання накладок до тіла
патрубка і до стінки сосуда. Ці накладки які називаються укріпляючими
кольцами поєднують з сигнальним отвором з різьбою М10*15 для провірки
герметичності зварного шва. Шви змазують обмивальною піною і коли через
сигнальний отвір підходить стиснуте повітря то даже невелика витік
становиться замітним.
При визначенні розмірів укріпляючого кільця(рис.3.4) необхідно щоб
площа перерізу кільця була рівна площі яка підлягає компенсації. При h=S
приймають Dк = (17 2)d.
Рисунок 3.4 – Укріплююче кільце
Зовнішній діаметр закріплюючого кільця не повинен бути більший
подвійного діаметра патрубка тому що місцеві напругиякі виникають на краю
отвору швидко убиваючи по мірі видалення від краю отвору і на відстані
рівній половині діаметра стають дуже незначними .
Діаметр кільця визначається за формулою:
4 Розрахунок опори апарату
При встановлені апарата всередині приміщення на полу застосовують
окремі опорні лапи. Зазвичай апарати встановлюють на чотири лапи рідко на
три. Вибирають лапи по нормалі в залежності від навантаження. При
підвішуванні апарата на несучій конструкції або між перекриттями
застосовують бокові підвісні лапи(рис.3.5) які вибирають по МХ 64-56 .
Розміщують підвісні лапи на відстані [pic].
Рисунок 3.5 – Лапи сталеві підвисні типу 1(МХ 64-56)
При встановленні апарата в середині приміщення на полу використовують
окремі опорні лапи(рис 3.6)
Рисунок 3.6 – Лапи стальні зварювальні опорного типу 2(МХ 64-56)
Для того щоб уникнути вм'ятин обечайки між лапою і обечайкою апаратів
іноді розміщують прокладку. Питоме навантаження на опорній поверхні лап не
повинно перевищувати 100 Нмм2(для сталі і чугуна).
Для подальших розрахунків потрібно визначити об’єм апарата V що
знаходиться за формулою:
Підставивши відповідні значення в відповідну формулу отримаємо:
Далі потрібно визначити загальну масу апарата для цього робимо
співвідношення [pic]. З співвідношення робимо висновок що загальна маса
По нормалі МХ 64-56[1] приймаємо 4 опори(опори зроблені з сталі Ст3) з
допустимим навантаженням 5кН на кожну.
Данні для побудови опор на креслені зображені в табл.3.4:
Таблиця 3.4 – Данні для креслення підвісних опор(розмри в міліметрах)
Допустиме навантаження на опору кН Опорна площа
мм2 L B B1 H S l а d 5 7250 100 75 85 155 8 40 15 18
Розрахуємо навантаження на одну опору:
що менше допустимого навантаження.
З розрахунків можна зробити висновок що підвісні лапи цілком
витримають масу апарата.
5 Вибір нижньої опори апарата
Опори служать для встановлення апаратів на фундамент. Опора має
обечайку циліндричної або конічної форми і фундаментне кільце із полосової
сталі яка приварена до обечайки. Опору приварюють до корпусу апарата
суцільним швом. Такого типа опори застосовують головним чином при
встановлені вертикальних апаратів із зовні приміщення особливо при
співвідношенні висоти апарата і діаметра[pic]. Малі опори іноді
встановлюють на трубчастих опорах.
Для вертикального апарату що має еліптичне днище та еліптичну кришку
підібрати стальні лапи.
Розрахункові розміри вказані в таблиці 3.5
Таблиця 3.5 – Розміри нижньої опри мішалки
мм H H1 H2 L L1 L2 K 75 50 M8 253 110 10 8 320 250 4
ВУЗЛИ ТА ДЕТАЛ ПЕРЕМШУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ
1 Розрахунок мішалки лопатевої
Мішалки лопасні рамні та якорні (рис.4.1) працюють з невеликими кутовими
швидкостями (не більше 80 обхв) і дають рідині обертаючий рух. Розмах
лопасної мішалки [pic] приймають [pic].
[pic]Рисунок 4.1 – Мішалки(а-лопасна б-рамна в-якорна)
Рамні мішалки використовують в апаратах великого об’єму для
перемішування в’язких рідин. Очерки цих мішалок повторюють конфігурацію
апарата що дозволяє робити зазор між мішалкою і стінками апарата
мінімальним. Створюється інтенсивне перемішування безпосередньо у стінок
апарата і здійснюється очистка їх від налипаючих осадків.
Перемішуючі пристрої – мішалки приводяться у дію стандартними
електродвигунами. Для пониження кутової швидкості застосовуються
редуктори і клиноременеві передачі.
Наявність надлишкового тиску чи вакууму в апараті вимагає щоб
ввід валу мішалки в апарат був ущільнений за допомогою сальника чи
торцевого ущільнення.
Приводи до мішалок звичайно встановлюються на кришці апарата на
скойках. Стоїки кріпляться на кришках апаратів за допомогою опор.
Мішалки лопасні рамні якірні працюють з невеликими кутовими
швидкостями (не більше 80 обхв) і надають рідині обертового руху.
В даному курсовому пректі дана за умовою лопасна мішалка(4.2).
Рисунок 4.2 – Мішалка лопасна
Вид мішалки – лопасна без нижньої опори. Розмах лопатної мішалки dм
приймаємо dм = 0.65*DВ=065*2400=1600мм. Тоді її характеристики будуть
наступними(табл. 4.1):
Таблиця 4.1 – Розміри мішалки лопасної
кВт d h1 d1 b S d4 а d2 1600 21 198 1 800 05 75 180
Для подальших розрахунків деякі значення потрібно вибрати з
Передаточне число - і=23;
Коефіцієнт корисної дії привода - [p
Потужність яка йде на тертя в сальнику - [p
Потіжність яку потребляє лопасна мішалка [p
Витрачаєма потужність буде такою: [ 1 ]
N = Nлоп + NС = 05+01 = 06 кВт (4.1)
Електродвигун повинен мати потужність не менше ніж:
Частота обертання вала електродвигуна:
Вибираємо електродвигун АО2-32-6[2]:
Тоді частота обертання мішалки буде не 396 а
2 Підбір торцевого ущільнення
Обертаючий вал вводиться в апарат через торцеве ущільнення. Торцеве
ущільнення(рис. 4.3) вибирається по нормалі МН 5866-66 що застосовуються
для роботи під надлишковим тиском до 16Нмм2 і при температурі апарата до
0°С. Воно складається з утовщення вузла сільфона нерухомого
углеграфічного кільця яке закріплене на валу водилом. Пара тертя
охолоджується і змащується проточною очищеною водою яка циркулює полості
кожуха. Пружини створюють необхідне в парі тертя.
Розрахункові данні для торцевого ущільнення наведені в табл.4.2.
Рисунок 4.3 – Ущільнення торцеве
Сальникові ущільнення призначені для роботи під високим тиском
до 1 Нмм2 і при температурі в апараті до плюс 70°С
Таблиця 4.2 – Данні для побудови торцевого ущільнення
Нмм2 d d1 L Z D D6 D2 H H1 α d 0.3 40 17 175 4 185 150
8 145 170 22°30' 18
Умовне позначення: Штуцер 015-40-175 Н999-65.
8 145 170 22°30' 18 4.3 Підбір опори і стійки під редуктор
Перемішуючі прилади – мішалки приводяться до обертання стандатрними
електродвигунами. Для пониження кутової швидкості використовуються
Приводи до мішалок зазвичай встановлюються на кришці апарата на
стойках. Стійки кріпляться на кришках апарата за допомогою опор.
При великих відхилень вала збільшубть відстань між редуктором і
проміжним підшипником тобто використовують високі стойки.
Якщо і приводі є клинопасцева передача і редуктор на верхньому поясі
стійки проводиться закріплення редуктора а на її боковій поверхні за
допомогою салазок встановлюють електродвигун. При встановленні
електродвигуна салазки дають можливість переміщувати його в горизонтальному
напрямку. Разом з салазками електродвигун може бути переміщенний в
вертикальному положенні.
Одна із конструкцій опор за допомогою яких стойка кріпиться на кришці
апарата представленні на рис. 4.4.
Рисунок 4.4 – Опора приводу
Розміри приводу наведені в табл.4.3:
Таблиця 4.3 – Розрахункові розміри опори приводу
D D D1 D2 Dб1 Dб B D1 h zh1 S a zd0 80 800 630
2 255 720 450 100 26 8 45 10 6 6 М20
Умовне позначення: Опора 1-80 ОН 1225-61.
Стійка під редуктор показана на рис.4.5.
Розрахкнкові розміри які потрібні для креслення наведені в табл. 4.4.
Рисунок 4.5 – Стійка під редуктор
Таблиця 4.4. Розміри стійки під редуктор
D D1 Dб D2 D3 D4 Dб1 B H1 h h1 S d1 360 240 280 125 265
Умовне позначення стойки: Стійка 1 ОН 1225-61.
В данному курсовому проекті було розраховано об'ємний апарат з
лопатевою мішалкою яка працює під тиском.
Основним із елементів апарата є циліндрична обичайка яка
розташована горизонтально та закривається із однієї сторони еліптичною
кришкою а з іншої конічним днищем.
Підрахувавши товщини обичайки днища і кришки було визначено та
підібрано за даними параметрами: штуцер лаз опори мішалку фланці болти
Зробивши всі розрахунки апарат було спроектовано на форматі А1.
ПРОГРАМИ МОВОЮ BORLAND PASCAL 7.0 ДЛЯ РОЗРАХУНКУ АПАРАТА
Програма для розрахунку товщини стінок апарата
Program Kursova(InPutOutPut);
Var V_0D_vHCSigmaFiPS_obD_mmS_dS_1R_v
YD_pS_kAA_2A_1H_vRS_kr :
H:=(4*V_0)(PI*(D_v*D_v));
If (D_vH >= 1) And (D_vH = 1.3) Then
Write('Введiть нормативне допустиме навантаження
S_ob:=((P*D_mm)((((2*F
S_d:=((P*D_mm)((((2*F
Write('Введiть внутрiшню висоту елiптичноi частини кришки
H_vмм:');ReadLn(H_v);
R:=(SQR(D_mm))(4*H_v);
Програма для розрахунку на міцність апарата
Program Kursach2(InPutOutPut);
Var PDBE_bE_prAD_9D_10ZK_st
Lambda_bL_bF_bLambda_prL_pr
Write('Введiть значення коефiцiента запаса проти розкриття
стика:');ReadLn(K_st);
Lambda_b:=L_b(E_b*F_b);
Lambda_pr:=L_pr(E_pr*F_pr);
X:=Lambda_pr(Lambda_B+Lambda_pr);
Q:=(((PI*(D_pr*D_pr))(4*Z))*P)1000;
P_s:=Q*(K_st*(1-X)+X);
WriteLn('Пiддатливiсть частини прокладкищо приходиться на один
болтммН:'Lambda_pr:3:9);
WriteLn('Зусилля вiд тиску в апаратiщо приходиться на один
Програма для розрахунку товщини стінки лаза та об’єму апарата
Program Kursova3(InPutOutPut);
S_l:=((P*D_l)((((2*F
V_ob:=((PI*(D_v*D_v))4)*h;
V_kr:=0.17*EXP(3*Ln(D_v));
Гідравлічний розрахунок
При гідравлічному розрахунку ми визначаємо діаметр штуцера через який
витікає рідина. Для виконання гідравлічного розрахунку ми задаємося
швидкістю витікання рідини [pic] і часом [pic]
Потрібно визначити діаметр штуцера який визрачається за допомогою
витрат а витрати розраховується за формулами: [pic] та [pic]
Прирівнявши обидві формули отримаємо:
З цієї формули визначаємо діаметр:
Отже діаметр штуцера дорівнює 124 мм.
КОНТРОЛЬНО-ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ.
Для кращого нагляду за апаратами потрібно застосувати манометр та
термометр. Згідно з довідковими даними ми вибираємо вимірювадьні прилади з
Термометр П41240291 тобто термометр прямого виконання №4 в діапазон
вимірювань від 0°С до 100°С з ціною поділки 1°С довжина верхньої частини
0 мм нижньої – 291 мм.
Манометр з корпусом діаметром 60 мм з класом точності 25 діапазон
вимірювань від 0 до 6 (кгс)см2[ ].
ЗАХОДИ ОХОРОНИ ПРАЦ.
Вимоги до техніки безпеки наведені в галузевих правилах вони
підлягають реєстрації в органах держохоронипраці України. Нагляд за такими
об’єктами організовує керівник підприємства який несе відповідальність за
безпечну експлуатацію та виконання ремонтних робіт. Для своєчасного
виявлення можливих дефектів обладнання що працює під писком воно підлягає
технічному опосвідченню перед запуском в роботу періодично і позачергово.
Перед запуском у роботу такі апарати мають бути оглянуті органами
держнагляду охорони праці України які їх реєструють і видають дозвіл на
експлуатацію. Періодичне технічне опосвідчення існує двох видів:
- зовнішній та внутрішній огляд один раз на чотири роки.
- гідравлічне випробування один раз на вісім років.
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджують в порядку
встановленої вище вказаною організацією. На корпусі апарату прикріплюють
пластину на якій нанесені паспортні дані:
- назва підприємства виробника номер рік виготовлення робочий
та пробний тиск і допустима температура стінки.
Під час гідравлічних випробувань апарат має перебувати під тиском не
Апарат обладнюють запорною арматурою приладами для вимірювання тиску і
температури середовища. Манометри повинні мати клас точності 25 і таку
шкалу щоб межа вимірювання тиску знаходилась в першій третині шкали.
Перевірку манометрів та їх опломбування проводять один раз в рік а через
шість місяців проводять перевірку контрольними манометрами[ ].
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин:
Справочное пособие. –М: Вышэйшая школа 1978. -469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора. –М: Машиностроение 1982 -576 с
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –М: Вышэйшая школа
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –М: Вышэйшая
В даному курсовому проекті проектується апарат вертикального
виконання. При проектуванні розраховуються товщини стінки апарата товщина
стінки лаза об’єм та проводяться розрахунки на міцність апарата. Також при
проектуванні підбираються ряд деталей до апарата. По закінченню розрахунків
та по підібраних деталях кресляться два креслення на форматі А1. На пешому
лислі повинен бути наклеслений апарат вертикального виконання а на іншому
– деталь з апарата на вибір викладача.
Лістинг до програми на розрахунок товщини стінок апарата
Товщина стiнки обечайки дорiвнюемм2:3.787
Товщина елiптичного днищамм2: 3.787
Товщина стiнки елiптичноi кришкимм2:3.787
Лістинг до програми для розрахунку на міцність апарата
Пiддатливiсть болтаммН :0.000001954
Площа прокладки що приходиться на один болтмм2:1928.937889300
Пiддатливiсть частини прокладкищо приходиться на один
Коефiцiент основного навантаження:0.142217589
Середнiй дiаметр проклажкимм:2456.000000000
Зусилля вiд тиску в апаратiщо приходиться на один болткН:8.075235437
Сумарне зусилля на болткН:10.153273913
Лістинг до програми на розрахунок товщини стінки лаза та об’єму апарата
Товщина стiнки лазамм2:2.287
Повний об'эм апаратам3:396