Расчет на прочность укрепления отверстий

5.1. На крышке аппарата предусматриваем люк и штуцеры: давильной трубы, два штуцера для технологических линий, для гильзы термометра, уровнемера, КИП.

    Для люка и патрубков штуцеров принимается сталь 08Х18Н10Т, как и для всего корпуса аппарата.

    Определяем (табл.5) размеры патрубков штуцеров и люка.

    Диаметр аппарата Д = 1800 мм > 1600 мм, поэтому принимаем смотровой

люк d_y = 400 мм:

толщина стенки S = 10 мм,

наружный диаметр люка d_н = 420 мм,

внутренний диаметр d_в = 400 мм.

Выбираем (табл.7) размеры труб (ВМСт3сп) для патрубков штуцеров:

- патрубок технологического штуцера

    d_y = 100 мм, d_н = 108 мм, S = 7 мм, d_в = 94 мм

- патрубка штуцера гильзы термометра

    d_y = 50 мм, d_н = 56 мм, S = 3 мм, d_в = 50 мм

Примечание:

1. На рубашке предусмотрены штуцера ввода и вывода теплоносителя из стали 20К (как и материал рубашки)

d_y = 50 мм, d_н = 56 мм, S = 3 мм, d_в = 50 мм

2. В нижней части днища предусмотрен сливной штуцер из стали 10Х17Н13М2Т

d_y = 100 мм, d_н = 108 мм, S = 7 мм, d_в = 94 мм

Если давильная труба в конструкции аппарата не предусмотрена, то сливной штуцер обязателен, а при наличии давильной трубы этот штуцер можно и не предусматривать. В соответствии с вышеуказанным положением и малой величиной расстояния между мешалкой и стенкой корпуса (50 мм) давильную трубу в аппарате проектом не предусматриваем. Проектом предусмотрено устройство сливного штуцера.

5.2. Проверяем необходимость применения специальных мер по укреплению отверстий        

5.2.1. В краевой зоне эллиптической крышки (днища) отверстия для люка и штуцеров следует расположить так, чтобы кромка отверстия находилась на расстоянии не менее 0,1 Д от внутренней стенки крышки.

    Расстояние от оси отверстия до оси крышки:

    а) для отверстия под люк

      мм

Принимаем х_л = 500мм

    б) для отверстий штуцеров (в расчете используем штуцер давильной трубы, как имеющей наибольший диаметр)

   

Принимаем х_л = 600мм

 

Примечание. При близких значениях х_ш и х_л можно принять х_ш = х_л, равное меньшему из них.

5.2.2. Расчетные диаметры.

    Расчетный диаметр эллиптической крышки

    а) при расчете отверстия люка

      мм

    б) при расчете отверстия штуцеров

      мм

Примечание. Если х_ш = х_л, то Д_рш = Д_рл.

Расчетный диаметр смещенных отверстий на эллиптической крышке

а) для отверстий люка

  мм, где

  мм – для люка,

  мм – добавки для люка.

в) расчетный диаметр технологического штуцера

  мм, где

  мм – для технологического штуцера

  мм  (см. п.3.4.5)

 

Примечание.

1. Расчетный диаметр технологического штуцера определяется в том случае, если в конструкции аппарата не предусмотрена давильная труба.

2. Расчетные диаметры для других отверстий можно не определять, т.к. наибольшую опасность представляют отверстия с большими диаметрами, т.е. отверстия люка, давильной трубы и технологического штуцера.

5.2.3. Определяем расстояние между стенками штуцеров (между кромками отверстий), при котором отверстия можно считать одиночными.

    , где

    - расчетные диаметры крышки Д рш и Д_рл,

    S₁ = 14 мм – исполнительная толщина крышки (п.3.5.5)

    Располагаем рядом два наибольших отверстия: для люка и давильной трубы. В этом случае

   

Примечание.

2. На чертеже расстояние между стенками люка и соседних штуцеров надо выдержать не менее 465 мм.

5.2.4. Максимальный диаметр одиночного отверстия при котором не потребуется дополнительное укрепление отверстий при наличии избыточной толщины стенки крышки (такова всегда имеется)

    для люка , где

    S_p – расчетная толщина эллиптической крышки при расчете смотрового люка

мм, где Р = 1.5 МПа – заданное внутреннее давление в аппарате;

d_ол = 2 = 551,8>426,5

d_ол > d_рл, d₀ > d_p – дальнейший расчёт укрепления отверстия люка не требуется

 

Для технологического штуцера

 

d_от = , где S_р – расчётная толщина крышки, при расчёте технологического штуцера

S_p = мм

d_от = мм > 160 мм

Поскольку d₀>d_p, то нет необходимости принимать специальные меры и проводить дальнейшие расчёты по укреплению отверстий.

 

РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

6.1. Принимаем фланцевое соединение у которого уплотнительная поверхность с выступ-впадиной. Фланцы плоские приваренные (несвободные) без втулки, неизолированные, т.к. этот вид уплотнения рекомендуется даже при Р < 0,6 МПа, если среда ядовитая, взрывопожароопасная.

Д = 1800 мм,

Р_в = 1,5 МПа,

Р_н = 1,0 МПа,

S₁ = 16 мм – толщина стенки обечайки,

S_R = 10 мм – толщина стенки крышки.

 

Принимаем материал фланцев – сталь ВМСт3сп, как и для корпуса аппарата. Для болтов – сталь 35Х. Материал прокладки – резина.

6.2. Конструктивные размеры фланцев, прокладки, болтов

6.2.1. Диаметр болтов для крепления фланцев (табл.10).

Выбираем d_s = 20 мм, болт М20

6.2.2. Диаметр болтовой окружности

    , где

    u = 4…6 – нормативный зазор между обечайкой и гайкой.

Принимаем u = 6.

6.2.3. Наружный диаметр фланцев

    , принимаем Д_н`= 1960, где

    а – конструктивный зазор для размещения гайки (табл.10).

Принимаем а = 40

6.2.4. Наружный диаметр прокладки

   

    l – нормативный параметр (табл.10). l = 30 мм.

6.2.5. Средний диаметр прокладки

    , где

    в – ширина прокладки (табл.10). Принимаем в = 20 мм.

6.2.6. Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения

    , где

   

   

    Принимаем n = 80 болта – это стандартная величина для Д = 1800 мм.

6.2.7. Высота (толщина) фланца ориентировочно

    , где

    l_ф – коэффициент, зависящий от давления в аппарате (табл.12)

    l_ф = 0,52 при Р = 1,5 МПа

    S_экв – эквивалентная толщина втулки фланца.

    Для конструкции без втулки фланца S_экв = S = 16 мм

   

    Принимаем ближайшее стандартное значение h по таблице – h = 89 мм

Размер h* = h + 5 = 89 + 5 = 94 мм.

6.2.8. Расчетная длина болта , где

    l_бо – расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки при толщине прокладки h_п = 2 мм

   

    Принимаем стандартную длину болта 170 мм

6.2.9. Диаметр Д₂ = Д_н.п = 1886 мм

6.2.10. Диаметр Д₃ = Д₂ + 4 = 1886 + 4 = 1890 мм

6.2.11. Высота h^* = h + 5 = 89 + 5 = 94 мм

6.2.12. Высота выступа h₁ (табл.9). h₁ = 16 мм

Примечание. После определения размеров фланцев расчетом можно для вычерчивания принять стандартные фланцы по табл.9, если согласуются Р_у и Д.