PH] ≥ рРН, условие прочности выполняется.

Таблица 2.6.

2.7. Фланцевые соединения.

Фланцы к химическим аппаратам и штуцерам выбирают по соответствующим государственным или отраслевым стандартам с учетом условного прохода D_У, условного давления р_У и расчетной температуры t:

D_У = 1200 мм

p_У = 1,6 МПа

t = 114° C

Для данного аппарата используются фланцы приварные встык [1, табл.4, стр.27].

По типу уплотнительной поверхности фланцы относятся к исполнению с выступом-впадиной, применяемому при внутреннем давлении 0,6-1,6МПа.

В качестве материала для изготовления фланцев берется сталь Ст35.

Фланцы, подобранные по государственному или отраслевому стандарту, имеют размеры, полностью обеспечивающие прочность и плотность соединения и не нуждаются в проверочном расчёте.

Для соединения фланцев наиболее часто применяют либо болты, либо шпильки. Так как давление в аппарате менее 1,6 МПа, то используются болты.

Размеры плоских приварных фланцев. [2, табл.П3.2, стр.32]

В качестве материала для крепёжных деталей фланцевых соединений с учётом рабочих условий берётся сталь марки 35Х [2, табл.П3.4, стр.36].

Выбор типа и материала уплотнительной прокладки определяется рабочей температурой, давлением и потребной частотой разборки соединения. Для данного аппарата, в качестве материала уплотнительной прокладки выбирается фторопласт-4. Его характеристики приведены в таблице 3.5

Таблица 2.72. . [2, табл.П3.5, стр. 37]

Характеристика прокладок для фланцевых соединений.

Проверочный расчёт фланцевого соединения сводится к определению прочности болтов для двух различных состояний – при монтаже соединения и в рабочих условиях и к проверке прочности уплотнительных прокладок.

Расчётная нагрузка на все болты фланцевого соединения в условиях монтажа Р_Б1 принимается наибольшей из трёх значений:

К_Ж · (Q ± F) + R_П + 4М / D_СП

Р_Б1 = max 0.5π · D_СП · в_О · р_ПР; [1, стр.29]

0,4[σ]_Б20 · z · f_Б, (при р_Р < 0,6 МПа)

где, F – внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила, Н;

М – внешний изгибающий момент, Н · м;

Q – равнодействующая внутреннего давления в аппарате, Н:

Q = 0,25π · D_СП² · р_РВ; [1, стр.29]

К_Ж – коэффициент жёсткости фланцевого соединения, который

принимается равным 1,3;

D_СП – средний диаметр прокладки, м;

D_СП = 0,5 · (D₁ + D₂); [1, стр.31]

R_П – реакция прокладки (сила осевого сжатия фланцев, требующаяся

для обеспечения герметичности соединения), Н:

R_П = К_ПР · π ·D_СП · в_О · р_РВ; [1, стр.31]

где К_ПР – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки,

К_ПР = 2,50; [2,табл.3.5,стр.37]

в_О – эффективная ширина прокладки, м;

в – ширина прокладки, м;

в = 0,5 · (D₁ – D₂); [1, стр.31]

р_ПР – минимальное давление обжатия прокладки, Па,

р_ПР = 130,00 (МПа) = 130 · 10⁶ (Па); [2,табл.3.5,стр.37]

[σ]_Б20 – допускаемое напряжение для материала болтов при 20 °С, Па;

[σ]_Б20 = 230,00 (МПа)[2, табл.П3.9, стр.41]

z – число болтов фланцевого соединения;

z = 56;

f_Б – площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру

резьбы, м² ;

f_Б = 444 (мм²) = 444 · 10^-6 (м²); [2, табл.П3.3, стр.36]

Внешняя осевая сила F и внешний изгибающий момент М могут возникнуть в результате, например эксцентрических весовых, ветровых и других внешних нагрузок. Для обычных условий эксплуатации внешние воздействия при расчёте не учитываются, т.е. F = 0, М = 0.

D_СП = 0,5 · (1400 + 1345) = 1372,5 (мм) = 1,37 (м)

в = 0,5 · (1400 – 1345) =27,50 (мм) = 0,0275 (м);

в > 0,015(м), значит в_О = 0,12√в;

в_О = 0,12√0,017=0,02 (м) = 20,00 (мм);

R_П = 2,50 · 3,14 · 1,37 · 0,02 · 1,6 · 10⁶ = 0,34 · 10⁶ (Н) = 0,34 (МН);

Q = 0,25 · 3,14 · 1,37² · 1,6 · 10⁶ = 2,36 · 10⁶ (Н);

К_Ж · (Q ± F) + R_П + 4М / D_СП = 1,3 · 2,36 · 10⁶ + 0,34 · 10⁶= 3,41 · 10⁶ (Н)

0,5π · D_СП · в_О · р_ПР = 0,5 · 3,14 · 1,37 · 0,02 · 130 · 10⁶= 5,59 · 10⁶ (Н);

Принимаем Р_Б1 =5,59 · 10⁶(Н)

Расчётная нагрузка на болты фланцевого соединения в рабочих (эксплуатационных) условиях Р_Б2 принимается равной:

Р_Б2 = Р_Б1 + (1 – К_Ж) · (Q ± F) + F_t ; [1, стр.31]

здесь F_t – усилие, возникающее от разности температур фланца и болтов в

период эксплуатации, определяемое по выражению:

F_t = E_Б · γ · z · f_Б · t · (α^t_Ф– 0,95α^t_Б), [1, стр.31]

где Е_Б – модуль упругости материала болтов при расчётной температуре, Па.

Расчётная температура для болтов – 0,96 t_С.= 109 ^оС.

γ = 0,13[2, табл.П3.8, стр.41]

t – расчётная температура фланца, принимаемая равной температуре

рабочей среды в аппарате, °С;

t = 114 °С;

α^t_Ф , α^t_Б – коэффициентылинейного расширения материалов фланцев и

болтов соответственно;

α^t_Ф = 12,1 · 10^{-6 (}1/град);[2, табл.П2.6, стр.26]

F_t = 1,82 · 10¹¹ · 0,13 · 56 · 444 · 10^-6 · 114 · (12,1 · 10^-6 – 0,95 · 13,3 · 10^-6)=

=39026(Н) = 0,039 · 10⁶ (Н)

Р_Б2 = 5,59 · 10⁶ + (1- 1,3) · 2,36 · 10⁶ + 0,039 · 10⁶= 4,91 · 10⁶ (Н).

Условие прочности болтов проверяется для обоих состояний – при монтаже и в рабочих условиях:

Р_Б1 / (z · f_Б) ≤ [σ]_Б20 [1, стр.32]

Р_Б1 / (z · f_Б) = 5,59 · 10⁶ / (56 · 444 · 10^-6)= 228,33 (МПа)

[σ]_Б20 = 230,00 (МПа)

• ⇐ Назад
• 123
• 4
• 5
• 6
• Далее ⇒