Recipiente Si Aparate Tubulare-cap1_3

Download Recipiente Si Aparate Tubulare-cap1_3

Post on 09-Aug-2015

67 views

Category:

Documents

11 download

DESCRIPTION

Recipiente si vase tubulare

TRANSCRIPT

VASILE PALADERECIPIENTE SI APARATE TUBULARENDRUMAR DE PROIECTAREGalai 20082CUPRINS1. Dimensionarea recipientului cu manta de nclzire1.1 Generaliti 1.2 Corp recipient 1.3 Mantaua de nclzire 3 3 4 6 7 7 7 9 11 11 16 25 25 25 29 29 32 35 35 35 35 41 41 43 43 44 47 50 51 51 52 55 56 58 59 602. Funduri i capace. Elemente constructive i calcul de rezisten2.1 Generaliti 2.2 Funduri i capace elipsoidale 2.3 Funduri i capace sferice cu racordare (mner de co)3. Construcia i calculul asamblrilor cu flan3.1 Elemente constructive 3.2 Calculul de rezisten al asamblrilor cu flane4. Racorduri i bosaje4.1 Elemente constructive 4.2 Alegerea racordurilor5. Aparate de msur i control. Dispozitive de siguran 5.1 Aparate de msur i control5.2 Supape de siguran6. Suporturi pentru recipiente6.1 Suporturi pentru recipiente verticale 6.1.1 Generaliti 6.1.2 Suporturi picior 7. Dimensionarea dispozitivului de amestecare 7.1. Alegerea mecanismului de acionare 7.2 Dimensionarea dispozitivului de amestecare 7.2.1 Arborele amestectorului 7.2.2 Alegerea sistemului de rezemare 7.2.3 Alegerea suportului 7.2.4 Dimensionarea cutiei de etanare 7.3 Tipuri de amestectoare rotative verticale 7.3.1 Amestectoare cu brae 7.3.2 Amestectoare cu palet 7.3.3 Amestectoare tip cadru 7.4 Alegerea i verificarea cuplajuluiBibliografie Tem de proiectare Anexe31. DIMENSIONAREA RECIPIENTULUICU MANTA DE NCLZIRE1.1 Generaliti Recipientul cu manta de nclzire (fr dispozitiv de amestecare) are schema din fig.1.1. Reprezentarea complet, cu dispozitiv de amestecare, se prezint n fig.1.Fig. 1.1 3 gur de verificare; 4 capac; 6 flan; 7 - garnitur; 9 corp recipient; 10 corp manta; 12 suport; 13 racord evacuare condensat; 14 racord de golire; 15 racord pentru intrarea agentului termic; 16 racord alimentare; 18 fund recipientIn calculul nlimii H a prii cilindrice a recipientului nu se ia n considerare volumul ocupat de fund i capac ( recipientul nu funcioneaz niciodat plin, fiind necesar un spaiu gol pentru vaporii ce se degaj).H= 4V D2[m],(1.1)unde: V - volumul recipientului, m3 ; D - diametrul recipientului, m. nlimea total a recipientului va rezulta prin nsumarea nlimilor corpului cilindric, fundului, capacului i respectiv a dispozitivului de amestecare. Volumul lichidului din mantaua de nclzire se determin cu relaia:Vm =2 ( Dm D 2 )4 H 0 k 0 [m3 ] ,(1.2)unde: H 0 este nlimea mantalei i se determin cu relaia:H 0 = H h [m],(1.3)n care: h = (100 150) mm i se alege constructiv. k 0 = 1,1 - coeficient ce ine cont de continuarea mantalei pe fundul recipientului.41.2 Corp recipient 1.2.1 Calcul de rezisten 1.2.1.1 Alegerea materialului In instalaiile ce lucreaz sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere. Din acest motiv oelurile utilizate n construcia acestora trebuie s aib limita de curgere i rezistena la rupere la traciune mari pentru a satisface parametrii din ce n ce mai ridicai ai instalaiilor, cu grosimi ct mai reduse ale pereilor elementelor sub presiune. Tabelul 1.1 Marca oelului Limita de curgere, Rc20 [MPa] s 16 K 410 K 460 K 510 16 Mo 3 16 Mo 5 14 MoCr 10 12 MoCr 22 265 290 355 275 275 300 310 16< s 2500 3000Abaterea limit la grosime, mm +0,25 -0,60 +0,25 -0,60 +0,30 -0,80 +0,30 -0,70 +0,35 -0,80 +0,35 -0,80 +0,50 -0,80 +0,40 -0,90 +0,60 -0,90Lungimile tablelor se livreaz n trepte de 1000 mm n funcie de grosime, ntre 2 i 12 m. Valoarea obinut pentru grosimea de proiectare, s p , se coreleaz cu grosimea tablei, conform irului de valori exprimate n mm: 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 10; 12; 14 ; 15 ; 16 ; 18 ; 20 ; 22 ; 25 ; 28 ; 30 ; 32 ; 35 ; 38 ; 40. 1.2.2 Calcul de verificare 1.2.2.1 Verificarea aplicabilitii formulei pentru calculul grosimii de proiectare. Relaia (1.4) este aplicabil dac este ndeplinit condiia :s p c1 0,1 . D(1.7)1.3 Mantaua de nclzire 1.3.1 Calcul de rezisten 1.3.1.1 Alegerea materialului Se vor alege aceleai materiale ca pentru corpul recipientului. 1.3.1.2 Calculul grosimii mantalei de nclzire Se determin cu relaia:s pm = p m Dm + c1 + c r1 [mm], 2 f a z pm(1.8)n care p m , Dm reprezint presiunea din manta, respectiv diametrul interior al mantalei, (date prin tema de proiectare). Ceilali termeni au semnificaia din relaia 1.4.72. FUNDURI I CAPACE. ELEMENTE CONSTRUCTIVE I CALCUL DEREZISTEN2.1 Generaliti Alegerea formei capacelor i fundurilor pentru recipiente depinde de condiiile impuse de procesul fizic sau fizico-chimic din recipient, de presiunea din recipient, precum i de posibilitile de fabricare ale uzinei constructoare. Prin fund (poz.18 din fig.1.1) sau capac (poz.4 din fig.1.1) se nelege elementul care nchide extremitile unei mantale cilindrice sau conice, formnd un recipient. Dup profilul suprafeei mediane a nveliului fundurile i capacele pot fi: semisferice, semielipsoidale, sferice cu racordare, sferice fr racordare, plane cu racordare, plane fr racordare, tronconice. Pentru aparatele care funcioneaz la presiune atmosferic sunt preferate funduri i capace plane, acestea fiind mai ieftine. La presiuni medii i mari nu este recomandat folosirea capacelor plane (mai ales la recipiente mari), deoarece acestea devin prea grele. Observaie: Grosimea fundurilor i capacelor ce urmeaz a fi alese nu trebuie s aib o valoare mai mic dect grosimea corpului cilindric al recipientului, calculat cu relaia (1.4) 2.2 Funduri i capace elipsoidale 2.2.1 Elemente constructive Fundurile i capacele elipsoidale se execut dintr-o bucat prin ambutisare pe pres (fig.2.1), sau din segmente prin sudare. In timpul execuiei pe pres a fundurilor sau capacelor elipsoidale se produce, n anumite zone, subierea tablei cu pn la 10 % din grosimea nominal. La alegerea grosimii tablei necesare realizrii unui fund sau capac, de o anumit grosime, trebuie s se in seama de aceast subiere, precum i de faptul c tabla se livreaz cu toleran negativ. Se utilizeaz n mod obinuit funduri cu hi / D = 0,25 , pentru care tensiunile inelare n zona adiacent ecuatorului sunt relativ mici. Geometria fundurilor i capacelor elipsoidale este dat n STAS 7949-81. Lungimea prii cilindrice h1 a fundului n vederea sudrii cap la cap cu o virol cilindric, trebuie s aib valoarea minim nscris n tabelul 2.1. Tabelul 2.1 Grosimea fundului, s pf , mmh1 , mmFig. 2.1 10 2510...20s pf + 15> 20 0,5 s pf + 258In tabelul 2.2 se prezint datele constructive pentru fundurile i capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81).2.2.2 Calcul de rezisten 1. Alegerea materialului Se recomand alegerea aceluiai material ca la corpul cilindric, avnd caracteristicile date n9tabelele 1.1...1.2. 2. Grosimea de proiectare a fundului sau capacului, supus la presiune pe partea interioar, se calculeaz cu relaia :s pf = pc R 2 f a z pc + c1 + c r1 [mm],(2.1)n care R este raza de curbur la centrul fundului i se calculeaz cu relaia :2 R = D [mm], 4 hi(2.2)unde hi = f (D) i se alege din tabelul 2.2 Ceilali termeni din relaia (2.1) au semnificaia artat n relaia (1.4). 3. Calcul de verificare Relaia (2.1) este aplicabil dac sunt ndeplinite condiiile :s pf c1 0,1 ; Dh 0,2 i 0,5 ; D(2.3) (2.4) [MPa]. (2.5)pc 2 f a z ( s pf c1 ) R + ( s pf - c1 )In aceste relaii termenii au semnificaiile cunoscute. 2.3 Funduri i capace sferice cu racordare (mner de co) 2.3.1 Elemente constructive Se obin dintr-o calot sferic de raz R, racordat la o poriune toroidal de raz r (fig.2.2), racordat la rndul ei la poriunea cilindric de capt.Fig. 2.2Aceste funduri i capace se construiesc cu H = 0,266 De , care corespunde cazului n careR = De i r = 0,15 De . Pentru aceste dimensiuni se obine, n condiii date, grosimea minim afundului sau capacului racordat. Aceste funduri sunt mai puin adnci i se realizeaz mai uor dect cele elipsoidale.102.3.2 Calcul de rezisten 1. Alegerea materialului Se recomand alegerea aceluiai material ca la corpul cilindric, avnd caracteristicile date n tabelele 1.3...1.6. 2. Grosimea de proiectare a fundului sau capacului, supus la presiune pe partea interioar, se calculeaz cu relaia :s pf = pc D K s 4 f az + c1 + c r1 [mm],(2.6)unde K s este factor de form Factorul de form K s se determin conform fig,2.3 n funcie de raportul H/D. Raportul H/D se recomand a fi cuprins ntre limitele:0,15 < H 0,40 , D(2.7)unde H este nlimea prii bombate a fundului, conform fig.2.2 3. Calcul de verificare Relaia (2.6) este aplicabil dac ndeplinite urmtoarele condiii :s pf c1 0,10 ; D r 3( s pf c1 ) , 0,003 6,5 mmc d 2g 2n care b0 = f(B, B0), conform tabelului 3.7;B b0 = 0 ; 2 B0 =.(3.5)b. Fora de strngere a garniturii n exploatare, FG , are expresia: FG = 2 D3 b p e [N],(3.6)unde: pe - presiunea de etanare, MPa : p e = m p c ;m - raportul dintre presiunea de strngere a garniturii (etanare) i presiunea interioar (presiunea de calcul), conform tabel 3.6. Aceast for reprezint fora de strngere remanent total care asigur etanarea asamblrii n exploatare.19c. Fora total de strngere a uruburilor n exploatare, Ft , se calculeaz cu relaia :Ft = F + FG [N],(3.7)unde: F - fora de exploatare sau fora de desfacere rezultat din aplicarea presiunii pe aria determinat de diametrul D3.F=2 D34 pc [N] .(3.8)d. Fora de exploatare rezultat din aplicarea presiunii pe aria determinat de diametrul D, FD , se calculeaz cu relaia : (3.9) D2 FD = p c [N] .4e. Fora FTFT = F FD [N] .(3.10)3.2.2.2 Calculul ariei totale a seciunilor uruburilor necesare Aceste arii se calculeaz din condiii de: a. asigurarea strngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)Aq = unde:20 Rc se alege din tabelul 3.3 n funcie de materialul urubului ; c ss = 2,3 - coeficient deFg 20 f as[mm 2 ] ; unde : f 20 = Rc as c ss20[ MPa] ,(3.11)siguran. b. prevenirea pierderii etaneitii n timpul exploatrii ( n regim de funcionare)A0 = F t F + FG = [mm 2 ] ; t t f as f as unde : f tas = Rtc c ss [ MPa] ,(3.12)t unde Rc se alege din tabelul 3.3 n funcie de materialul urubului i temperatura de lucru.Aria necesar se calculeaz cu relaia : Anec = max ( Aq ; A0 ) [mm2].(3.13)Aria total efectiv a seciunilor uruburilor este :Aef =2 d14 n [mm2],(3.14)unde:n - numrul uruburilor din asamblare (tabelul 3.2) ; d1 - diametrul interior al filetului urubului, mm, (tab. 3.8, extras STAS 510-74).Tabelul 3.8d d1M 12 10,106M 16 13,853M 20 17,294M 24 20,752M 27 23,752M 30 26,211M 33 29,211M 36 31,67020Se consider c uruburile sunt corespunztoare dac este ndeplinit condiia :Aef Anec(3.15)3.2.3 Verificarea garniturilor a. la montajqef, m =Fg D3 b q distrugere .(3.16)b. n exploatareqef,ex = D3 bF + FG q distrugere ,(3.17) (3.18)unde:q distrugere = k g q ,n care q este dat n tabelul 3.6 i k g = 1,5...4.3.2.4 Verificarea flanelor 3.2.4.1 Calculul momentelor ncovoietoare a. la strngerea iniial M s = aG Ps [Nmm],(3.19)unde:Ps - fora de calcul din urub, N ; Ps = Anec + Aef f 20 [N]. as 2(3.20)aG - distana radial dintre cercul de aezare a uruburilor i cercul pe care este reprezentatfora FG, mm.d D3 aG = 2 [mm], 2(3.21)n care d 2 s-a ales din tabelul 3.2b. pentru condiiile de exploatareM 0 = a D F D + aG F G + aT F T [Nmm](3.22)Pentru flane de tip integral :aD = d 2 D s p1 2 2 [mm] ; aT = D3 D + aG 4 [mm] ,(3.23)unde s p1 este grosimea de proiectare a gtului flanei la captul dinspre taler, mm.Observaie: Pentru flanele de tip integral s p1 = s p (dat n tabelul 3.2)213.2.4.2 Determinarea momentului de calcul Momentul de calcul, M c , se determin cu relaia :M c = max ( M c1 , M c 2 ) [Nmm],(3.24)unde:M c1 = M s f taf f 20 af [ Nmm] ; M c 2 = M 0 [ Nmm](3.25)n care f a20 i f at se calculeaz cu relaiile (3.26) pentru materialul ales la flane ( c s1 = 1,5 i c s 2 = 2,4). R 20 R 20 f 20 = min c ; af c s1 c s 2 ; Rt R t f taf = min c ; c s1 c s 2 (3.26)3.2.4.3 Calculul tensiunilor din flan a. Determinarea factorilor de form ai flanei - Factorul liniar, L0L0 = D s po[mm] ;(3.27)unde s po este grosimea de proiectare a gtului flanei la captul dinspre elementul de recipient. Pentru flane de tip integral rezult : s po = s p1 = s - se determin rapoartele : L / L0 - se determin factorul Kd K= 1, D ( L = s p ) ; s p1 / s po ;(3.28)unde d1 se alege din tabelul 3.2, iar D reprezint diametrul nominal al recipientului.b. Determinarea coeficienilor de corecie Coeficienii de corecie se vor determina pentru flane de tip integral.b1. Factorul de corecie a tensiunilor n direcie axial, K f , se determin din fig.3.7 n funcie de rapoartele L / L0 ; s p1 / s po . b2. Factorii de form K F i KV se determin din fig.3.8 i 3.9. b3. Factorul de corecie KM pentru pasul uruburilor se determin cu relaia:KM = d2 ; KM 1 n ( 2d + h)(3.29)unde: d2 - diametrul de amplasare al uruburilor, mm ; n - numrul de uruburi (tabelul 3.2); h - grosimea flanei, mm ; h b 2 d - diametrul nominal al urubului, mm.22Fig. 3.7Fig. 3.8Coeficienii T, U, Y i Z se determin din fig.3.10 n funcie de factorul K b4. Se calculeaz factorii de corecie :K1 = K V h3 KF h . ; K2= L0 U L0 s 2 po(3.30) (3.31)K3=1 + K1 + K2 . T23Fig. 3.9Fig.3.10c. Calculul tensiunilor din flane - n direcie meridional :f A= K f KM Mc K 3 D s p12[MPa].(3.32)- n direcie radial :24 4 1 + K 1 K M M c 3 [MPa]. f R= 2 K3 D h(3.33)- n direcie inelar :fT= Y KM Mc D h2 Z f R [MPa].(3.34)Observaii: - Pentru flane de tip liber f A = f R = 0 ;- Termenii din relaii au valorile i dimensiunile stabilite mai sus, tensiunile fiind exprimate n MPa. Se verific urmtoarele condiii impuse tensiunilor:f A+ f R ft af 2 f A+ f T f taf f R, fT ft ; af 2 f A 1,5 f taf ;(3.35) (3.36)Dac aceste condiii sunt ndeplinite se consider c flana rezist solicitrilor. Dac prima condiie nu este ndeplinit, atunci se va alege din STAS 9801/4-90 o flan cu lime mai mare.