Вертикальный аппарат с перемешивающим устройством
Страница 2
2.1. Для заданной среды (HNO3) (табл. 1 МУ, стр.27) принимаем:
плотность ρ=1510 кг/м3
коэффициент динамической вязкости μ=0.8 н.с/м2
Для корпуса аппарата выбираем высоколегированную сталь марки 08Х21Н6М2Т. Эта сталь по способу выплавки спокойная, легко сваривается всеми видами сварки.
Для рубашки, в которой будет циркулировать горячая вода или водяной пар, принимаем по таблице № 1(МУ, стр.27) углеродистую конструкционную сталь 20К. Скорость коррозии принимаем П=0,05 мм/год для рубашки и П=0,1мм/год для корпуса, поскольку температура больше 200С.
2.2. Допускаемые напряжения и модуль упругости:
а) для стали 08Х21Н6М2Т по таблице № 2 (МУ, стр.28) –
200С =233МПа Е=2,0 × 10-5 МПа
б) для стали 20К находим:
при 200С 20 = 147 МПа Е20= 1,99×105 МПа
2.2.1. Высота корпуса аппарата при снятой крышке
, где
– высота элептической части крышки,
100 мм – размер, который ориентировочно учитывает высоту цилиндрической отбортовки крышки и толщину фланца крышки.
h1=2230-(0,25×1800+100)=1680 мм
2.2.2. Высота жидкости в аппарате
hж=h1-(50…100)=1680-(50…100)=1630…1580 мм
Принимаем к расчету. hж=1600 мм = 1,6 М
2.2.3. Расчетное внутреннее давление в аппарате
, где
Рг – гидростатическое давление –
Рг=× g×hж=1510×9,81×1,6=23700Па=0,024МПа
g = 9,81 – ускорение свободного падения;
r = 1510 – плотность среды;
hж = 1600 – высота жидкости в аппарате.
Оцениваем величину гидростатического давления
р% =рг/р×100=0,024/1,5 ×100=1,6%<5%
Р = 1,5 МПа – внутреннее избыточное давление в аппарате,
Если , то РГ не учитывается
2.2.3.1 Расчет обечайки корпуса
2.2.3.2 Толщина стенки обечайки при нагружении внутренним расчетным избыточным давлением
, где
j = 0,9 – коэффициент сварного шва. Обечайка имеет сварной шов.
Рр = 1,5 Н/мм2 – расчетное давление (см. п.3.3.3)
[] = 233 Н/мм2 – допускаемое напряжение (см. п.3.2)
SR=(1,5×1800)/(2×233×0.9-1,5)=6,46 мм
2.2.4. Толщина стенки обечайки при нагружении осевой растягивающей силой.
Осевая растягивающая сила
FR=(p×r2×rr)/4=(3.14×18002×1,5)/4=3,82 ×106 H
Толщина стенки
SR=FR /(p×r××j)=(3,82 ×106)/(3.14×1800×233×0.9)=3,22 мм
2.2.5. Толщина стенки обечайки, нагруженной наружным давлением. Для корпуса нагруженным давлением является давление в рубашке
PH=1,0 МПа =1,0 н/мм2
2.2.6. Расчетная длина (высота) обечайки
, где
- принимается конструктивно для удобного выполнения сварки рубашки и корпуса;
l=1680-150-(2/3)×0.25×1800=1230 мм
2.2.7 Толщина стенки обечайки
Коэффициент , где
= 2,4 – коэффициент запаса устойчивости при рабочих условиях.
К1=(2,4×1,0)/(2,4×10-6×2×105) = 5
E=2×105 н/мм 2 – модуль предельной упругости для стали 08Х21Н6М2Т (см. п.2.2.)
Коэффициент К3=l/D =1230/1800 =0,68
Коэффициент К2 определяем по таблице 6 (МУ, стр.30) в зависимости от К1 и
K2 =0.7
Толщина стенки
Принимаем SR max = 12,6 мм
2.2.8 Из трех условий (п.2.4.1, п.2.4.2, п.2.4.3) получены три значения толщины стенки обечайки корпуса: 6,46;4,25;12,6мм из тех SR =12,6 мм
2.2.8.1 Прибавки к толщине стенки обечайки
, где
С1 – прибавка для компенсации коррозии и эрозии –
С1 = Ск + Сэ
Сэ – прибавка для компенсации эрозии. Сэ = 0, т.к. скорость движения среды в аппарате менее 20 м/с и отсутствует абразивные частицы.
мм, где
t = 5 лет долговечность,
П = 0,1 мм/год – скорость коррозии для стали 08Х21Н6М2Т
С2 – прибавка для компенсации минусового допуска. Минусовой допуск выбираем по таблице 3. Для толщины от 8 до 20 мм С2 = 0,8 мм.
С3 – прибавка технологическая; учитывает утонение места при вальцовке; для толщины от 4 до 30 мм принимаем значение равным 0,3 мм: С3 = 0,3 мм.
С=1,5+0,8+0,3 = 2,6 мм
Примечание: обечайка корпуса в наружной стороны омывается водой и паром, но при температуре 20…1000С вода (пар) не вызывают коррозии легированных сталей, поэтому принимаем Пнар = 0 мм/год.
2.2.8.2. Толщина стенки обечайки с учетом прибавок
мм
2.2.8.3 Исполнительная толщина стенки обечайки корпуса, принятая по стандарту (табл. 3)
S = 16 мм
2.2.8.4. Проверочные расчеты для обечайки корпуса
2.2.9. Допускаемое внутреннее избыточное давление при S=16 мм, С = 2,6 мм
Н/мм2
условие прочности
3,099> 1,5 Н/мм2 – условие прочности выполняется
2.3.1. Допускаемая осевая растягивающая сила
[Fp] > Fp – условие прочности соблюдается.
2.3.2. Допускаемое наружное избыточное давление
, где
– допускаемое давление из условий прочности
Н/мм2
– допустимое давление из условий устойчивости в пределах упругости
, где
ny = 2,4 – коэффициент запаса устойчивости при рабочих условиях
а) В1 = 1,0
б)
Принимаем В1 = 1,0
Н/мм2
Н/мм2
1,13 Н/мм2 > 1,0 Н/мм2
> Pn, т.е. условие прочности выполняется.
2.3.3. Проверка обечайки корпуса при нагружении осевой сжимающей силой