Реактор изомеризации

    Содержание. 

1. Введение.

2. Расчет цилиндрической части обечайки нагруженной избыточным и внутренним давлением.

3. Расчет эллиптического днища, нагруженного избыточным и внутренним давлением.

4. Проверка на возможность проведения гидроиспытаний.

5. Расчет на прочность и укрепления отверстий штуцеров «Г» и «Д».

6. Расчет и выбор фланца «А».

7. Заключение

8. Список используемой литературы                                              

1. Введение.

 

    Цель  курсовой работы:

подтвердить знания по предмету и сделать расчет на прочность и укрепления отверстий штуцеров,  определить  толщину цилиндрической части обечаек и днищ, а также выполнить расчет на проведение гидроиспытаний.

    Реактор изомеризации предназначен для получения высокоактанового компонента бензинов. 
 
 

2. Расчет цилиндрической части обечайки нагруженной избыточным и внутренним давлением.

      Расчетную толщину стенки цилиндрической обечайки, работающей

под внутренним избыточным давлением, определяем по формуле :

(1)

S-толщина стенки корпуса,

с- прибавка к расчетной толщине стенки с=0,2см,

S_р- расчетная толщина стенки определяется по формуле:

 (2)

Р- расчетное давление, Р=35 кгс/см²;

D –внутренний диаметр аппарата, D=200см;

φ- расчетный  коэффициент прочности сварного шва, φ = 1;

-допускаемое напряжение материала 09Г2С при расчетной t=280⁰С,

 

    Принимаем толщину стенки S=26мм.

    Допускаемое избыточное внутреннее давление будем рассчитывать по формуле:

       

 (3) 

       

       

       

;

Вывод: толщина стенки аппарата выбрана правильно.

3. Расчет эллиптического днища, нагруженного избыточным

и внутренним давлением.

Толщину стенки рассчитываем по формуле:

     

(4)

R-радиус кривизны в вершине днища по внутренней поверхности, R=200см;

Р- расчетное давление, Р=35 кгс/см²;

с- прибавка к расчетной  толщине стенки с=0,2см;

φ- расчетный  коэффициент прочности сварного шва, φ = 1;

-допускаемое напряжение материала 09Г2С при расчетной t=280⁰С,

 

S_р1- расчетная толщина днища рассчитывается по формуле;

    Принимаем толщину стенки S=26мм.

    Допускаемое избыточное внутреннее давление будем рассчитывать по формуле:

  (5)

       

       

;

Условие выполняется.

    Подбираем стандартное эллиптическое днище  по ГОСТ 6533 – 53

с размерами:      

Вывод: толщина днища  аппарата выбрана правильно.

4. Проверка на возможность проведения гидроиспытаний.

        Гидравлическое испытание аппаратов на заводе-изготовителе проводят на пробное давление:

       

 (6)

φ- расчетный коэффициент прочности сварного шва, φ = 1;

с- прибавка к расчетной  толщине стенки с=2мм,

-допускаемое напряжение материала 09Г2С при расчетной t=280⁰С,

 

-допускаемое напряжение материала 09Г2С при расчетной t=20⁰С,

    При гидроиспытании в нижней части аппарата возникает  давление, превышающее пробное на величину давления столба воды:

(7)

Р_r  и Р_пр –гидравлическое и пробное давление, МПа;

Н-высота столба воды, м.

      При расчете аппарата следует проверять, чтобы напряжение в стенке при  гидроиспытании от суммарного давления Р_г не превышало то есть:

(8)

      Испытание аппаратов следует проводить  с крепежными деталями и прокладками. При толщине стенки до 50 мм аппарат выдерживает под давлением не менее 10 мин.

      При заполнении аппарат водой необходимо следить, чтобы в нем не оставался воздух. При спуске воды из аппарата следует открывать воздушник, чтобы предотвратить нежелательное действие на аппарат внешнего давления.

5. Расчет на прочность и укрепления отверстий штуцера «Г»и «Д».

 

    Определим расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, при наличии избыточной толщины стенки аппарат по формуле:

(9)

S - принятая толщина стенки аппарата,  S =26мм;

S_р - расчетная толщина стенки корпуса, S_Р =0,227см;

с-  прибавка технологическая, монтажная, на коррозию с =2мм;

D –внутренний диаметр аппарата, D=200см;

-допускаемое напряжение материала  09Г2С при расчетной t=280⁰С,

 

       

       d _р ≤d_о

    Следовательно, отверстие под штуцер «Д» DУ 50 укреплять не следует.

    Выполним  расчет для отверстия под штуцер «Г» d=100мм.

    

 

Рис 2. Расчетная схема соединения патрубка со стенкой аппарата.

    Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного внутренним давлением, определяем по формуле:

  (10)  

  

Р- расчетное давление, Р=35 кгс/см²;

с- прибавка к расчетной  толщине стенки с=0,2см;

d_ш- диаметр штуцера, d _ш =10см;

    

      
Принимаем S=4мм.

    Расчетная длины внешней части штуцера:

Внешняя:

(11)

Принимаем см.

Внутренняя часть  штуцера:

(12)

Принимаем см.

Расчетная ширина зоны укрепления в стенке корпуса:

(13)

.

Расчетная ширина накладного кольца:

(14)

Принять  см.

Отношения допускаемых напряжений для накладного кольца:

(15)

Принять .

Расчетный диаметр  отверстия, см:

(16) 

Условие укрепления отверстия, см:

Условие выполняется.

Допускаемое давление, кгс/см²:

(17)

       

 

Вывод: условие выполняется.

7. Выбор и расчет фланца «А».

D_н – наружный диаметр фланца, D_н=58,0см; 

Р- расчетное давление, Р=16 кгс/см²;

D – диаметр фланца, D=40,0см; 

S_о  -толщина стенки,   S_о =3,4см;  

d_б  -диаметр болта, d_б = 3см ;

 D_сп - заданная толщина фланца, D_сп =12,53см;

В  -  толщина фланца, В = 1,3 см;

h - расчетная высота втулки, h=3,4см; 

Материал фланцев –сталь Вст3сп5.

Равнодействующая  внутреннего давления определяем по формуле:

Q _q=0,785D_сп² ∙Р; (18)

Q _q=0,785∙ 12,35² ∙16= 1915,65 кгс;

    Реакция прокладки в рабочих условиях определяем по формуле:

R_n=π∙D∙в_о∙m∙р; (19)

R_n= 2∙π ∙12,53 ∙0,65∙2,5∙16=2046кгс;

При в < 1,5см;

 в_о=0,5∙в=0,5∙1,3=0,65см;

 m=2,5-для паронита.

     Усилие, возникающее от разности температур  фланца и болтов в период эксплуатации определяем по формуле:

Q_t=γ∙n∙f'_σ∙Ε_σ∙t_ф∙(L_ф-к₁∙L_δ)(20)

Q_t=0,022∙56∙3,14∙1,86∙10⁶∙150/12,7∙10⁶-11,09∙10^-6)=2096,7кг;

где  γ=0,022;  n=56;

f_δ=2,35см²;

f_δ^'=0,785∙d_δ^2;

f_δ^'=0,785∙2²  =3,14  см²;

Ε_δ=1,86∙10⁶ кг/см - для стали Вст3сп5 при температуре +280⁰С;