Расчет на прочность и устойчивость реактора гигроскопической очистки дизельного топлива

В курсовой работе произведен расчет на прочность вертикального реактора по очистке дизельного топлива. Произведены расчета на прочность стенок все обечаек, расчет укрепления отверстия, расчет краевых напряжений и т.д. ...

Содержание.
1. Общий вид аппарата 4
2. Исходные данные для расчета 5
3. Конструктивное исполнение
реактора с пылевидным катализатором 6
4. Обоснование расчетных параметров 7
5. Расчет на прочность корпуса
реактора с пылевидным катализатором 9
6. Расчет на прочность укрепления
отверстия в крышке реактора 21
7. Расчет на прочность опорных лап 25
8.Расчет краевых напряжений в месте
сопряжения цилиндрической
обечайки и полусферической крышки 32
9. Вывод 37
10. Список литературы 38

2. Исходные данные для расчета.
Материал реактора – сталь 10;
Температура среды – 150 оС;
Избыточное давление среды – 0,3 МПа;
Крышка, днище – полусферические;
Угол центральный конических переходов – 60 о;
Геометрические параметры реактора, такие, как диаметры обечаек и их длины представлены в разделе 1;
Вес внутренних устройств – 50000 Н;
Диаметр отверстия в крышке – Ø 1600 мм;
Среда – не токсичная;
Число опорных лап – 4.

а) в рабочих условиях: МПа;б) в условиях испытания: МПа;5.4.6 Условие прочности:а) в рабочих условиях:Р ≤ [Р];0,3 < 0,351 МПа;б) в условиях испытания:Ри ≤ [Р]и;0,495 < 0,511 МПа;Условия прочности выполняются.5.4.7 Соблюдение условия применимости вышеприведенных формул.; - вышеприведенные формулы справедливы.5.5 Расчет на прочность конической обечайки /1/.5.5.1 Расчетная схема.5.5.2 Расчетный диаметр гладкой конической обечайки Dк.мм.5.5.3. Расчетная толщина стенки конической обечайки, Sр.а) в рабочих условиях:мм;б) в условиях испытания:мм; мм.5.5.4 Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки, S.S = SР+с = 12,38 + 3 = 15,38 мм;Принимаем S = 16 мм.5.5.5 Допускаемое внутреннее избыточное давление, [Р].а) в рабочих условиях: МПа;б) в условиях испытания: МПа;5.5.6 Условие прочности:а) в рабочих условиях:Р ≤ [Р];0,3 < 0,358 МПа;б) в условиях испытания:Ри ≤ [Р]и;0,495 < 0,52 МПа;Условия прочности выполняются.5.5.7 Соблюдение условия применимости вышеприведенных формул.; - вышеприведенные формулы справедливы.5.6 Расчет на прочность полусферической крышки/1/.5.6.1 Расчетная схема.5.6.2 Расчетная толщина стенки полусферической крышки, Sр.а) в рабочих условиях:, где R – внутренний радиус крышки, R=05D = 7700/2 = 3850 мм; мм;б) в условиях испытания: мм; мм.5.6.3 Исполнительная толщина стенки полусферической крышки, S.S = SР+с = 5,379 + 3 = 8,379 мм;Принимаем S = 9 мм.5.6.4 Допускаемое внутреннее избыточное давление, [Р].а) в рабочих условиях: МПа;б) в условиях испытания: МПа;5.6.5 Условие прочности:а) в рабочих условиях:Р ≤ [Р];0,3 < 0,38 МПа;б) в условиях испытания:Ри ≤ [Р]и;0,495 < 0,552 МПа;Условия прочности выполняются.5.6.6 Соблюдение условия применимости вышеприведенных формул.; - условие применимости формул не выполняется, но т.к. условие прочности выполняется, то делаем вывод, что в дальнейшем увеличении толщины стенки смысла нет, т.к. это приведет лишь к увеличению расхода металла.5.7 Расчет на прочность полусферического днища/1/.5.7.1 Расчетная схема.5.7.2 Расчетная толщина стенки полусферического днища, Sр.а) в рабочих условиях:, где R – внутренний радиус крышки, R=05D = 1400/2 = 700 мм; мм;б) в условиях испытания: мм; мм.5.7.3 Исполнительная толщина стенки полусферического днища, S.S = SР+с = 0,978 + 3 = 3,978 мм;Принимаем S = 4 мм.5.7.4 Допускаемое внутреннее избыточное давление, [Р].а) в рабочих условиях: МПа;б) в условиях испытания: МПа;5.7.5 Условие прочности:а) в рабочих условиях:Р ≤ [Р];0,3 < 0,348 МПа;б) в условиях испытания:Ри ≤ [Р]и;0,495 < 0,506 МПа;Условия прочности выполняются.5.7.6 Соблюдение условия применимости вышеприведенных формул.; - условие применимости формул не выполняется, но т.к. условие прочности выполняется, то делаем вывод, что в дальнейшем увеличении толщины стенки смысла нет, т.к. это приведет лишь к увеличению расхода металла.6. Расчет на прочность укрепления отверстия в крышке реактора /3/.6.1 Расчетная схема.6.2. Материал корпуса штуцера – Cталь 10.6.3 Расчетный диаметр полусферической крышки в месте укрепления отверстия.мм.6.4 Расчетный диаметр отверстия в стенке крышки.мм, где:сS=c=3 мм – сумма прибавок к расчетной толщине стенки.6.5 Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления.м;Так как d0<dр , то отверстие необходимо укреплять.6.6 Расчетная толщина стенки штуцера. мм, где:φ1=1 – коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера;Исполнительную толщину стенки принимаем равной толщине стенки корпуса аппарата, S1= S = 9 мм.6.7 Расчетная длина внешней части штуцера:мм;Так как значение l1 нами не задавалось, l1 Р=122,704 мм, принимаем l1 Р=125 мм.6.8 Расчетная длина внутренней части штуцера.мм;Так как значение l3 нами не задавалось, то l3 Р =35 мм, принимаем l3 Р = 45 мм.6.9 Расчетная ширина зоны укрепления отверстия.Принимаем L0=215 мм.6. 10 Расчетная ширина накладного кольцамм, где: S2=9 мм – толщина накладного кольца, принимаем равной толщине укрепляемой стенкиТак как значение l2 нами не задавалось, принимаем l2=340 мм.6.11 Отношение допускаемых напряжений.,где:[σ]1, 2, 3 ; [σ] – допускаемые напряжения для материалов штуцера и корпуса, т. к. материал одинаковый, то χ1= χ2= χ3=1,0.6.12 Общее условие укрепления отверстия., где: l2P ; l3P ; lP – расчетная ширина накладного кольца, расчетная длина внутренней части штуцера, расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера соответственно;сS 1=1 мм – прибавка на коррозию стенки штуцера;Условие укрепления отверстия выполняется.6.13 Допускаемое внутреннее избыточное давление., где:К1 = 1 – для цилиндрических и конических обечаек;2 – для выпуклых днища) для рабочих условий:МПа;б) для условий испытаний: МПа;6.14 Условие прочности:а) в рабочих условиях:Р ≤ [Р];0,3 < 0,377 МПа;б) в условиях испытания:Ри ≤ [Р]и;0,495 < 0,552 МПа;Условия прочности выполняются.7. Расчет на прочность опорных лап /4/.7.1 Расчетная схема.7.2.1 Определение общего веса аппарата G.G=Gвнутр устр+Gаппарата;7.2.1.1 Определение веса аппарата P.Gаппарата=Gкрышки+Gцил об1+Gкон об1+Gцил об2+Gкон об2+Gцил об3+Gднища;Определение веса крышки:Gкрышки=Vкрышки∙ρстали∙g;ρстали=7816 кгм3 - для стали 10 при t = 1500 С;g=9,81мс2 - ускорение свободного падения;Vкр=Sполусф∙Sст кр=4πr22∙0,009=4∙3,14∙3,8522∙0,009=0,84 м3;Gкрышки=0,84∙7816∙9,81=64406,97 Н;Определение веса первой цилиндрической обечайки:Gцил об1=Vцил об1∙ρстали∙g;ρстали=7816 кгм3 - для стали 10 при t = 1500 С;g=9,81мс2 - ускорение свободного падения;Vцил об1=Sцил об1∙Sст цил об1=2πrH∙0,014=2∙3,14∙3,85∙7,525∙0,014=2,55 м3;Gцил об1=2,55∙7816∙9,81=195521,15 Н;Определение веса первой конической обечайки:Gкон об1=Vкон об1∙ρстали∙g;ρстали=7816 кгм3 - для стали 10 при t = 1500 С;g=9,81мс2 - ускорение свободного падения;Vкон об1=Sкон об1∙Sст кон об1=πR+rl∙0,025=3,14∙3,85+2,25∙6,125∙0,025=2,93 м3; Gкон об1=2,93∙7816∙9,81=224657,63 Н;Определение веса второй цилиндрической обечайки:Gцил об2=Vцил об2∙ρстали∙g;ρстали=7816 кгм3 - для стали 10 при t = 1500 С;g=9,81мс2 - ускорение свободного падения;Vцил об2=Sцил об2∙Sст цил об2=2πrH∙0,01=2∙3,14∙2,25∙6,875∙0,01=0,97 м3;Gцил об2=0,97∙7816∙9,81=74374,71 Н;Определение веса второй конической обечайки:Gкон об2=Vкон об2∙ρстали∙g;ρстали=7816 кгм3 - для стали 10 при t = 1500 С;g=9,81мс2 - ускорение свободного падения;Vкон об2=Sкон об2∙Sст кон об2=πR+rl∙0,016=3,14∙2,25+0,7∙3,85∙0,016=0,57 м3; Gкон об2=0,57∙7816∙9,81=43750,8 Н;Определение веса третьей цилиндрической обечайки:Gцил об3=Vцил об3∙ρстали∙g;ρстали=7816 кгм3 - для стали 10 при t = 1500 С;g=9,81мс2 - ускорение свободного падения;Vцил об3=Sцил об3∙Sст цил об3=2πrH∙0,005=2∙3,14∙0,7∙26,975∙0,005=0,59 м3;Gцил об3=0,59∙7816∙9,81=45238,23 Н;Определение веса днища:Gднища=Vднища∙ρстали∙g;ρстали=7816 кгм3 - для стали 10 при t = 1500 С;g=9,81мс2 - ускорение свободного падения;Vднища=Sполусф∙Sст дн=4πr22∙0,004=4∙3,14∙0,722∙0,004=0,012 м3;Gднища=0,012∙7816∙9,81=920 Н;Вес аппарата:Gаппарата=64406,97+195521,15+224657,63+74374,71+43750,8+45238,23+920=648842,49 Н;Общий вес аппарата:G=648842,49+50000=698842,49 Н=699 кН.7.3 Расчет опор.Определение нагрузки на одну опору:Q=λ1Gz+λ2MD+2e, где: λ1- коэффициент, зависящий от числа опор;λ1=2 при z = 4;М = 0, т.к. аппарат жестко закреплен трубопроводами, что позволяет нам считать его жестко закрепленным телом. Q=2∙6994+0=349,5 кН;Выбираем тип опор 2 из /4,табл.20.1,стр.595/, т.к. tстенки = 1500 C > 450 C, следовательно стенка требует теплоизоляции.