Расчет геометрических размеров аппарата.

Расчет обечаек, днищ, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость под действием внутреннего и наружного давления с учетом термостойкости и коррозионной стойкости материалов должен выполняться в соответствии с ГОСТ 14249–80.

Для выполнения расчета предварительно необходимо определить ряд параметров:

1) Расчетное давление – давление, при котором производится расчет на прочность и устойчивость элементов корпуса аппарата. Расчетное давление для элементов аппарат принимается, как правило, равным рабочему или выше его. По стандарту за рабочее давление принимается внутреннее давление среды в аппарате.

Если на элемент аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5% и более от рабочего, то расчетное давление должно быть повышено на эту же величину:

,

где P_гидр– гидростатическое давление столба жидкости, МПа;

r – плотность жидкости, кг/м³;

g = 9, 8 – ускорение свободного падения, м/с;

H_ж – высота столба жидкости, м.

Высота столба жидкости находят перемножением внутреннего диаметра корпуса на отношение H_ж/D: H_ж=D∙ H_ж/D=1800∙ 1, 0=1800 мм. Таким образом, гидростатическое давление равно:

Р_гидр =1, 8∙ 9, 8∙ 890∙ 10^-6=0, 016 МПа

5%Р_и =0, 5∙ 0, 05=0, 025 МПа

Влияние гидростатического давления можно не учитывать, т.к. оно составляет менее 5% от избыточного.

Расчетное наружное давление при проверке стенок корпуса на устойчивость:

Р_р.н.=Р_а–Р_о+Р_руб,

где Р_р.н. – расчетное наружное давление, МПа;

Р_а – атмосферное давление, МПа;

Р_о – остаточное давление в корпусе, МПа;

Р_руб – давление в рубашке, МПа.

Р_р.н. = 0, 1–0, 05+0, 35=0, 4 МПа.

2)

t_расч.=180⁰C

3) Допускаемое напряжение для выбранного материала:

[s] = s^* ∙ h,

где [s] – допускаемые напряжения, МПа

s^* – нормативные допускаемые напряжения, МПа

h – коэффициент пожаровзрывоопасности

s^* = 129 МПа, (табл.3, Справочные таблицы)

Т.к. NH₄OH не пожаро- и взрывоопасная среда, то коэффициент пожароопасности h=1, 0.

[s] = 129∙ 1, 0 = 129 МПа.

4) Прибавка на коррозию рассчитывается:

C_k = П ∙ L_h,

где С_к – прибавка на коррозию, м;

П – скорость коррозии, м/год;

L_h=20 – заданная долговечность, лет.

С_к =20∙ 0, 1=2мм

5) Модуль упругости легированных сталей при 180 ⁰С равен:

Е = 1, 97∙ 10¹¹ Па. (табл.4, Справочные таблицы)

1) расчет толщины стенки цилиндрической обечайки:

Толщину стенки цилиндрической обечайки, находящуюся под внутренним давлением рассчитывают:

,

где S – толщина цилиндрической обечайки, мм;

Р_р – расчетное внутреннее давление, МПа;

D – внутренний диаметр, мм;

[s] – допускаемые напряжения, МПа;

j – коэффициент сварного шва;

С_к – прибавка на коррозию, мм;

С_о – прибавка на округление до стандартного размера, мм.

Т.к. корпус аппарата сварной, то необходимо учитывать влияние сварного шва. Примем j =1, 0 как для аппарата со стыковыми и тавровыми швами с двухсторонним проваром, выполненных автоматической сваркой.

По сортаменту листовой стали выбираем толщину S=6 мм с учетом допускаемых отклонений от стандартной толщины и С_о=0, 5 мм. (табл.7, Справочные таблицы)

2) расчет эллиптической крышки и днища:

Так как днище неразъемное, то для удобства сварки и уменьшения краевых сил при переходе от одной толщины к другой, необходимо чтобы толщина стенок днища и цилиндрической обечайки была одинаковой.

Для стандартных крышек исполнительная толщина стенки:

где S_э- толщина стенки эллиптической крышки, мм

По сортаменту листовой стали выбираем толщину S=6 мм с учетом допускаемых отклонений от стандартной толщины и С_о=0, 5 мм. (табл.7, Справочные таблицы)