Проектирование аппарата с мешалкой

     s_К = s_КР + с + с₁ = 7,09  + 2 + 0,91 = 10 мм. 
 

Результаты вычислений толщин стенок сведем в таблицу 14.

Таблица 14. Расчётная и исполнительная толщина  стенок оболочки

5. Определение допускаемых давлений

 

     Допускаемые внутренние давления рассчитываются для каждого элемента корпуса. Из этих значений давлений, а также условных давлений фланцев аппарата, люка, штуцеров и уплотнения выбирается наименьшее, которое и принимается в качестве допускаемого давления для всего корпуса.

Элемент с наименьшим допускаемым или условным давлением - самый слабый элемент, который определяет работоспособность всего аппарата. Для получения равнопрочного (по давлению) аппарата можно оптимизировать конструкцию, подобрав типовые элементы (фланцы, штуцеры и пр.) с условным давлением близким к минимальному допустимому для оболочек.

     В качестве допускаемого наружного давления в корпусе аппарата принимается наименьшее значение допускаемого наружного давления для элементов корпуса. Результаты расчетов и выбора допускаемых давлений занесем в таблицы 5 и 6.

Принятые  значения допускаемых давлений включают в техническую характеристику аппарата (чертеж общего вида). 

Расчёт  допускаемых (предельных) внутренних давлений

     Допускаемое внутреннее давление для цилиндрической обечайки определяется по формуле:

                            (27)

и составляет

                   1,04 · 10⁶ Па.

     Допускаемое внутреннее давление для эллиптической  крышки определяется по формуле:

                            (28)

и составляет

                   1,05 · 10⁶ Па

     Допускаемое внутреннее давление для конического  днища определяется по формуле: 

         (28)

0,81 · 10⁶ Па. 

Расчёт  допускаемых (предельных) наружных давлений

     Допускаемое наружное давление для цилиндрической обечайки определяется по формуле:

                           (29)

и составляет

0,16 · 10⁶ Па

     Допускаемое наружное давление для эллиптической  крышки определяется по формуле:

                            (30)

и составляет

0,46 · 10⁶ Па

     Допускаемое наружное давление для конической обечайки определяется по формуле:

                           (31)

и составляет

0,44· 10⁶ Па 

 

Таблица 15. Условные и допускаемые внутренние давления  в аппарате

 
 

Таблица 16. Допускаемые наружные давления  в аппарате

6. Укрепление  отверстий

 

     Отверстия в оболочках аппарата, предназначенные  для размещения штуцеров различного назначения и люка, снижают несущую способность корпуса и вызывают концентрацию напряжений вблизи края отверстия.

     В нашем случае для оболочек корпуса  и привариваемых к нему штуцеров используется один и тот же материал, поэтому воспользуемся следующим алгоритмом расчёта укреплений отверстий [1, с.43]: 

Определение наибольшего диаметра отверстия в оболочке,

  не требующего  дополнительного  укрепления:

 

     Наибольший  диаметр отверстия, не требующего дополнительного  укрепления, определяется по формуле

      ,    (32)

где s  – исполнительная толщина стенки оболочки, мм;

     s_p – расчётная (из условия прочности) толщина стенки оболочки, мм;

     с – прибавка на коррозию, мм;

     u – минусовой допуск на толщину s листа, мм;

     l_p – расчётная ширина зоны укрепления, мм.

Расчётная ширина зоны укрепления определяется по формуле:

      ,     (33)

где D_Р – расчетный внутренний диаметр оболочки, мм.

      Наибольшим  отверстием в оболочке корпуса является люк, расположенный на крышке аппарата  - он подлежит первоочередной проверке.     Расчетный внутренний диаметр эллиптической оболочки определяется по формуле:

                               ,    (34)

где  R – расстояние от оси оболочки до центра отверстия, мм;

     D – внутренний диаметр корпуса, мм.

Согласно [1, таблица В.7, с.129] R = 520мм.

      3117 мм

                         150 мм.

По формуле (32) получим

      153 мм.    

Т.к. диаметр  штуцера люка d_Ш = 4000 мм > d₀=153 мм, то  расчет укрепления отверстия выполняется. 
 

Расчет  укрепления отверстия  люка

     Проверка  укрепления отверстий за счёт стенки люка и стенки оболочки производится по условию:

     A ≤ A₀ + A₁ + A₃,      (35)

где  A – площадь продольного сечения выреза, подлежащая компенсации, мм²;

     A₀ – площадь продольного сечения оболочки, участвующая в укреплении, мм²

     A₁ и А₃ – площади продольного сечения соответственно наружной и внутренней части люка, участвующий в укреплении, мм.

Площадь продольного  сечения выреза определяется по формуле:

     А = 0,5 · (d_Ш + 2 · c – d₀) · s_р    (36)

и составляет:

                              А = 0,5 · (400 + 2 · 1 – 153) · 5,49 = 683 мм² 

Площадь продольного  сечения оболочки, участвующая в  укреплении определяется по формуле:

     А₀ = (s – s_Р - с) · l_р     (37)

и составляет:

     А₀ = (10 – 5,49 - 1) · 150 = 376 мм²

Расчетные длины внешней и внутренней части штуцера определяются по формулам:       ,   (38)

      ,   (39)

где s_Ш – исполнительная толщина стенки люка.

Принимая s_Ш = 8мм [1, таблица В.15, с.137] получим:

      66.3 мм;     25 мм.

Расчетная толщина  стенки штуцера определяется по формуле:

           (40)

и составляет

      1,1 мм.

Площади продольного  сечения соответственно наружной и  внутренней части люка, участвующий в укреплении  определяются по формулам:

     А₁ = (s_Ш – s_ШР - с) · l_1р    (41)

     А₃ = (s_Ш – s_ШР – 2 · с) · l_3р    (42)

и составляют:

     А₁ = (8 – 1,1 - 1) · 66.3 = 391 мм²

     А₃ = (8 – 1,1– 2 · 1) · 25 = 147.3 мм²  

Производим проверку по условию (31):

     А = 683 мм²,  А₀ + А₁ + А₃ = 376 + 391 + 147.3 = 914.3 мм².

Условие (35)  выполняется.

 

7. Расчет фланцевого соединения

 

     Герметичность фланцевого соединения обеспечивается правильным подбором материала прокладки  и учётом действующих усилий. Элементы фланцевого соединения (болты и прокладки) проверяются на прочность.

     Расчет  фланцевого соединения люка аппарата проводится на основе отраслевого нормативно-технического документа РД 26-15-88.

     Податливость  болтов фланцевого соединения определяется по формуле:

                             λ_Б  = l_Б / (z_Б · Е_Б20 · А_Б),    (43)

где  l_Б – приведённая длина для болтов, м;

     E_б20 – модуль упругости материала болта при 20°С, Па;

     z_б – число болтов (шпилек) в соединении;

     A_б – минимальная площадь поперечного сечения болта, м².

Приведенная длина  болтов определяется по формуле:

     l_Б = h_Ф + 0.5d_Б     (44)

где h_Ф – общая высота дисков фланцевого соединения, м;

     d_б – наружный диаметр резьбы болта, м.

Общая высота дисков фланцевого соединения определяется по формуле:

     h_Ф = 2h + s_n + 1     (45)

     h – высота диска фланца, мм;

     s_П – толщина прокладки, мм.

В качестве материала  прокладки примем паронит общего назначения - ПОН ГОСТ 481-80. Толщина  прокладки s_П = 3 мм [1, таблица 13, с.48].

Для фланца люка h = 30 мм, диаметр болтов d_Б = 20мм, количество – z_Б = 20 [1, таблица В15, с.143], А_Б = 225·10^-6 м² [1, таблица 14, с.49], Е_Б20 = 2,0·10¹¹ Па [1, таблица Б.3, с.112].