WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 16 |

а — расположение овального отверстия на обечайке с углом со между осью большого размера и образующей обечайки; б — расположение штуцера в плоскости продольного сечения обечайки под углом у между осью штуцера и образующей; в, г — расположение штуцера в плоскости поперечного сечения обечайки под некоторым углом к главной оси;

д - смещенный штуцер на эллиптическом днище; е – близкорасположенный к несущей конструкции.

Расчетные диаметры круглых отверстий штуцеров:

- отверстие в стенке обечайки, перехода или днища при наличии штуцера круглого поперечного сечения, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия; отверстие для штуцера, ось которого лежит в плоскости поперечного сечения цилиндрической или конической обечайки и направлена к поверхности под некоторым углом (тангенциальные штуцера); круглое отверстие без штуцера (см. рис. 5.6,в, г) dR = d + 2cш ;

- для смещенного штуцера на эллиптическом днище (см. рис. 5.6,д) dR = (d + 2cш )/ 1- (2x / DR ) ;

- отверстие овального профиля в цилиндрической или конической обечайке, когда ось отверстия лежит в плоскости продольного сечения оболочки ( = 0), а также для отверстия в сферическом днище (см. рис. 5.6,б), d = (d + 2c )/ cos, R ш где — угол наклона оси штуцера относительно нормали, = 45 ;

- для произвольно наклонного штуцера, когда большая ось овального отверстия на поверхности оболочки образует с образующей обечайки некоторый угол (см. рис. 5.6 а, б), d = (d + 2c )1 + tg cos2 ;

R ш - для нормального штуцера при наличии отбортовки или торообразной вставки dR = d +1,5(R - sR )+ 2cш, где R — внутренний радиус отбортовки или торовой вставки (см. рис. 5.5,г, ж); sR — расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки.

Расчетный диаметр овального отверстия штуцера dR = (d2 + 2cш ){sin2 + [(d1 + 2cш )/(d2 + 2cш )] cos2 } при d / d 1+ 2 D (s - c)/ d (см. рис. 5.6,a).

1 2 p Расчетные толщины стенок укрепляемых элементов аппаратов определяются по формулам безмоментной или моментной теории.

Расчетная толщина стенки эллиптического днища, работающего под внутренним давлением, может быть определена по формуле pD R s =.

R 4[] - p Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного внутренним или наружным давлением, определяют по формуле p(d + 2c) s1R =.

2[]1 - p Расчетные длины внешней и внутренней частей штуцера, участвующие в укреплении (рис. 5.5,а – 5.5,ж), определяются из соотношений l1R = min{l1; 1,25 (d + 2c)(s1 - c)}; l2R = min{l2; 0,5 (d + 2c)(s1 - c)}.

Если проходящий штуцер одной толщины (рис. 5.5,б и 5.5,в), то принимают s3 = s1.

Расчетная ширина зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера равна b1R = min{lk ; B0}, где lk – расстояние от наружной стенки штуцера до ближайшего несущего элемента (кольцо жесткости, фланец, опора и т.д.).

При наличии наружного давления l1R = 0.

Расчетная ширина накладного кольца (рис. 5.5,д и 5.5,е) равна b2R = min{b2; DR (sн + s - c)}.

Расчетная ширина врезной бобышки (рис. 5.5з) b2R = min{b2; DR (h - c)}.

Расчетная ширина накладной бобышки (рис. 5.5,и) b2R = min{b2; DR (h + s - c)}.

Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки аппарата, определяют по формуле d0R = 0,4B0.

Коэффициент прочности сварного шва при расчете укрепления отверстия. Если ось сварного шва удалена от наружной поверхности штуцера на расстояние больше 3s, то в зависимости от вида и качества шва 1.

Отношения допускаемых напряжений. Для внешней части штуцера []1 = min1,0;

;

[] для накладного кольца или бобышки []2 = min1,0;

;

[] для внутренней части штуцера []3 = min1,0;

.

[] Расчет укрепления одиночного отверстия. Отверстие считается одиночным, если расстояние между наружными поверхностями штуцеров удовлетворяет условию / / // // b D (s + s - c) + D (s + s - c).

R н R н Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующий укрепления при наличии избыточной толщины стенки укрепляемого элемента, - c s d0R = 2 - 0,8B0.

sR Если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию dR d0R, то дальнейших расчетов укрепления не требуется.

Условия укрепления отверстия определяются следующими соотношениями.

Расчетная площадь вырезанного сечения FR = 0,5(dR - d0R )sR.

Расчетная площадь укрепляющего сечения укрепляемой стенки FsR = b1R (s - sR - c).

Расчетная площадь укрепляющего сечения внешней части штуцера (рис. 5.5,а – 5.5,ж) F1R = l1R (s1 - s1R - c)1.

Расчетная площадь укрепляющего сечения накладного кольца (рис. 5.5,д и 5.5,е) F2R = b2Rsн2.

Расчетная площадь укрепляющего сечения бобышки (рис. 5.5,з и 5.5,и) F2R = b2Rh2.

Расчетная площадь укрепляющего сечения внутренней части штуцера (рис. 5.5,б и 5.5,в) F3R = l2R (s3 - 2c)3.

Если dRd0R, то размеры штуцера принимают из конструктивных или технологических соображений, в частности по ОСТ 26-02-2065 – 83 и ОСТ 26-02-2069 – 83 для тонкостенных штуцеров.

Если dR>d0R, то проверяют достаточность укрепления выбранным тонкостенным штуцером по условию F1R + F3R + FsR FR. (5.1) При его соблюдении толщина выбранного штуцера является исполнительной.

Если условие (5.1) не выполняется, то методом последовательных приближений с интервалом s10,15s увеличивают s1 (по условиям сварки), вплоть до соблюдения соотношения (5.1).

За исполнительную толщину стенки штуцера принимают ближайшую большую по ОСТ 26-02-2065-83 – ОСТ 26-02-2074-83 для толстостенных штуцеров.



Если по достижении s1=1,45s условие (5.1) не соблюдается, то для укрепления отверстия следует ввести накладное кольцо или увеличить толщину стенки аппарата s..

Первоначально, принимая sн=0,7s, находят расчетную площадь укрепляющего сечения накладного кольца F2R = FR - (FsR + F1R + F3R ) и его исполнительную площадь F2 = F2R / 2.

Если b2R DR (sн + s - c), то b2=b2R, а за расчетную толщину стенки штуцера принимают ближайшую большую по ОСТ 26-02-2071-83 – ОСТ 2602-2074-83 для толстостенных штуцеров, при которой соблюдается условие F1R + F3R FR - (FsR + F2R ). (5.2) Если же b2R > DR (sн + s - c), то методом последовательных приближений увеличивают sн до соблюдения условия (5.2) при ближайшем значении b2R DR (sн + s - c).

Если sн>1,45s, то рекомендуется по возможности установить два накладных кольца общей толщиной sн+с.

Для бобышек проверяется условие F2R + FsR FR.

Форма накладных колец для эллиптических и полушаровых днищ – круглая, для цилиндрических и цилиндрических оболочек – овальная (допускается круглая при условии d + 2b2 0,6D ).

5.5. Штуцера Основные конструкции штуцеров, применяемых в химическом аппаратостроении, представлены на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Основные конструкции штуцеров а) с приварной плоский фланец и тонкостенный патрубок;

б) фланец с шейкой и тонкостенный патрубок; в) кованый толстостенный;

г) фланец с шейкой и толстостенный патрубок; д) вариант толстостенного При фланцевых соединениях на штуцерах типа «выступ-впадина» и «шип-паз» штуцера на аппарате следует устанавливать с впадиной или пазом.

6. РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ Необходимость разъемного соединения частей оболочек диктуется соображениями технологии изготовления аппаратуры, условиями ее монтажа и эксплуатации. В каждом аппарате имеются многочисленные технологические отверстия для ввода сырья и вывода продукта, для ввода и вывода теплоносителей, люки, лазы и т.д. Технологические отверстия во время работы оборудования должны быть плотно соединены с трубопроводами или надежно заглушены.

Наиболее распространенный вид разъемного соединения – это фланцевое соединение. Требования к разъемным соединениям, применяемым в химической аппаратуре:

1. Обеспечение герметичности соединения при данных рабочих давлениях и температурах.

2. Достаточная прочность элементов соединения.

3. Возможность быстрой и многократной сборки-разборки соединения.

4. Технологичность, обеспечивающая их массовое изготовление.

5. Достаточная дешевизна.

Наиболее распространенный вид разъемного соединения – это фланцевое соединение. Фланцевые соединения удовлетворяют большинству из указанных требований, хотя не обеспечивают быструю разборку-сборку, а некоторые их виды достаточно дороги.

Приспособленность узла к массовому изготовлению требует взаимозаменяемости и, следовательно, сведения к разумному минимуму числа их типоразмеров. Для того, чтобы не делать фланцы на каждое давление и на каждый диаметр трубы или обечайки, весь непрерывный ряд размеров и давлений разбит на ряд условных проходов и давлений. Поэтому разумно для нескольких близких диаметров труб и обечаек обходиться только одним размером фланца.

Условные проходы, применяемые в настоящее время (мм):

10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800, 1000, и т.д. через 200 мм до 4000 мм.

Условные давления, применяемые в настоящее время (МПа):

0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,4; 10,0; 16,0; 20,0.

6.1. Основные типы фланцев и их применение Сущность работы фланца заключается в следующем. При работе прокладки в области пластических деформаций происходит затекание материала прокладки в неровности привалочной поверхности фланца, за счет чего получается плотное соединение. При работе прокладки в области упругих деформаций уплотнение происходит по линии соединения прокладки и фланца.

Фланцы различаются :

а) по конструкции и способу соединения с трубой или обечайкой;

б) по внешней форме;

в) по форме привалочной (уплотнительной) поверхности.

Цельные фланцы (рис. 6.1,а) характерны для литой чугунной или кованой стальной аппаратуры. Плоские фланцы (рис. 6.1,б) применяются в стальной аппаратуре. Оба типа применимы до ру=2,5 МПа при Dу1400 мм и ру=1,0 МПа при Dу3000 мм.

Рис. 6.1. Соединение фланца с трубой или обечайкой:

а – цельные (литые и кованые); б – плоский приварной; в – приварной с шейкой;

г – свободный на отбортовке; д – свободный на приварном кольце;

е – свободный на приварном бурте; ж – на резьбе; з – на развальцовке;

и – на клепаном соединении Фланец приварной с шейкой (рис. 6.1,в) особенно пригоден для ответственной аппаратуры из обычных углеродистых и легированных сталей.

Шейка повышает прочность фланца и обеспечивает качественную сварку с обечайкой. Применяется до ру10,0 МПа. Цельные фланцы, особенно с шейкой, работают заодно с обечайкой. Благодаря этому сам фланец разгружается и может быть сделан более тонким по сравнению со свободным. Но при этом в обечайке возникают добавочные напряжения.

При свободных фланцах (рис. 6.1,г – 6.1,е) обечайка не несет дополнительных напряжений, но сами фланцы делаются более толстыми.

Стальные свободные фланцы на отбортовке применяются в аппаратуре и трубопроводах из мягких цветных металлов (меди, алюминия и т.п.), или хрупких материалов (ферросилида, керамики и т.д.), а также для экономии дорогих конструкционных материалов. Они применяются до ру=0,6 МПа.





Свободные фланцы на приварном кольце применяются до ру=2,5 МПа.

Свободные фланцы на приварном бурте применяются в самых ответственных случаях, вплоть до давлений в несколько десятков мегапаскаль и при температурах до 530 °С.

Фланцы на резьбе (рис. 6.1,ж) применяются в трубопроводах высокого давления. Фланцы на развальцовке (рис. 6.1,з) склонны к утрате плотности, поэтому применяются весьма редко. Приклепанные фланцы (рис. 6.1,и) в стальной аппаратуре не применяются, но применяются в медной аппаратуре.

Рис. 6.2. Форма фланцев:

а – круглая; б – квадратная; в – овальная Форма фланцев преимущественно круглая (рис. 6.2,а). Она удобна для их изготовления. Фланцы труб небольшого диаметра иногда делаются квадратными (рис. 6.2,б) для уменьшения габаритов. Число болтов во фланцах должно быть кратно четырем.

Исключением являются овальные фланцы трубопроводов высокого давления и некоторых холодильных установок (рис. 6.2,в). Болты для овальных фланцев делаются в 2,4 раза больше диаметра болтов круглого фланца, чтобы скомпенсировать их двукратное уменьшение.

Фланцы с шейкой для аппаратов большого диаметра могут изготовляться из специальных фланцеРис. 6.вых угольников, поперечное сечение которых представлено на рис 6.3. Угольники вальцуют в кольцо, концы уголка свариваются. Механическая обработка при этом сводится к проточке привалочной поверхности.

Фланец всегда работает в паре с другим фланцем или с заглушкой, имеющими те же присоединительные размеры. Машиностроительные заводы при поставке аппаратуры должны прилагать парные фланцы.

6.2. Специальные типы фланцев Фланцы с уплотнительной обваркой. Аппараты для обработки особо вредных веществ (токсичных, радиоактивных, взрывоопасных и т.д.), утечка которых недопустима, желательно конструировать цельносварными, и трубопроводы также приваривать. Если установка фланцевого соединения неизбежна, то его выполняют без прокладок с уплотнительной обваркой (рис. 6.4).

Во время разборки уплотнительный шов прорубается и заваривается при сборке. Уплотнение выдерживает 610 циклов разборки-сборки. а затем требуется замена бурРис. 6.тов. Толстые фланцы для экономии могут выполняться трапециевидными.

Съемные фланцы. Иногда необходимо снять фланец с трубы при разборке аппарата. Можно поставить фланец на резьбе, но это не лучшее решение. Резьба корродирует и свинтить фланец при разборке становится невозможно. Поэтому целесообразно применять съемные фланцы (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Съемные фланцы:

а – с разрезным кольцом; б – из двух полуколец; в – из четырех полуколец Два последних типа съемных фланцев применяются для отбортованных труб.

Фланцы для труб из хрупких материалов. Фланцы труб и аппаратов, изготовленных из ферросилиция, керамики, стекла, винипласта и подобных материалов, не следует отформовывать заодно с изделием. Концы труб, царг и крышек из таких материалов делаются с коническим утолщением, на которое надеваются специальные фланцы. Они, как и предыдущий тип, выполняются в двух разновидностях: разъемные, состоящие из двух половин, и фланцы с разрезным кольцом.

Разъемный фланец (см. рис. 6.6.) изготавливается из ковкого чугуна.

Обе половины стягиваются болтами.

Рис. 6.6. Разъемный фланец Фланцы с разрезными кольцами (рис. 6.7) прочнее и дешевле разъемных. При соединении стеклянных труб кольца изготавливаются из полиамидной пластмассы. Прокладки между трубами и кольцами – резиновые.

Рис. 6.7. Фланцы с разрезными кольцами:

1 – резиновые кольца; 2 - полукольца 6.3. Выбор прокладок Назначение прокладки – уплотнить зазор между привалочными поверхностями фланца и препятствовать утечке среды через этот зазор. Мягкая прокладка должна удовлетворять следующим условиям:

а) быть достаточно эластичной, чтобы при минимальном сжатии надежно уплотнять соединение;

б) не изменять своей эластичности во время эксплуатации;

в) не портить привалочные поверхности;

г) желательно, чтобы прокладочный материал был доступен и дешев.

Выбор прокладочного материала зависит от температуры, давления и агрессивности уплотняемой среды. Наиболее употребительны – пенька, картон, резина, паронит, асбест, металлы и сплавы и т.д.

Пенька, простой и пропитанный картон применяются только для воды и пассивных сред при давлениях ниже 0,4 МПа и температурах не выше 120°С. Паронит применяется преимущественно для воды и пара при давлениях ниже 5 МПа и температурах не выше 450°С. Резина применяется для сред, не разрушающих ее до температуры 100°С, а специальные сорта резины – до 200°С. Для аппаратов с агрессивной средой наиболее распространен асбестовый картон толщиной около 3 мм. Он изготавливается из кислотоупорных сортов асбеста и применяется для давлений до 2,5 МПа и температур до 500°С. Превосходным прокладочным материалом являются полимерные материалы, в частности, полиамидные смолы, полиэтилен и особенно фторопласты.

Форма прокладок различна. Простейшие из них – плоские, это кольца, вырезанные из листа прокладочного материала и имеющие прямоугольное сечение Рис. 6.8. Сечение (рис. 6.8). Кроме того, применяются плоские проклад«мягкой» прокладки ки, армированные металлической сеткой или лентой.

Все неметаллические и металлические «мягкие» прокладки работают в области пластических деформаций.

Металлические прокладки (рис. 6.9), работающие в области упругих деформаций, являются шлифованными элементами (кольца, линзы и т.п.).

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 16 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.