Tema de proiectare. Să se proiecteze corpul unei autoclave pentru sterilizarea conservelor din carne . Date de proiectare: 1 .Presiunea din interiorul recipientului : p i =0.2 [Mpa] 2 .Diametrul nominal al recipientului: D=2200 [m] 3 .Fluidul din recipient are temperatura: t f =150 [ o C] 4 .Recipientul funcționează în poziț ie verticală suspendată pe suporț i. 5 .Capacul superior este fixat cu flanș e de corpul cilind = ric al recipientului ș i are forma mâner de coș . 6. Fundul recipientului va fi sudat de corpul cilindrului ș i va avea forma miner de coș . 7.Volumul total al autoclavei V t =16 [m 3 ] 8 Volumul partii cilindrice V cil =13 [m 3 ] 9. Durata de exploatare D h =18 [ani] 10. Viteza de coroziune v c =0.2 [mm/an] p i 0.2 [MPa] D 2200 [mm] V cil 13. [m 3 ] t f 150 [ o C ] V c 1.54 [m 3 ] v c 0.2 [mm/an] D h 20 [ani ] V f V c [m 3 ] V cil 13.3 [m 3 ] p c p i
Transcript
Tema de proiectare.Să se proiecteze corpul unei autoclave pentru sterilizarea conservelor din carne .
Date de proiectare:1 .Presiunea din interiorul recipientului : pi=0.2 [Mpa]
2 .Diametrul nominal al recipientului: D=2200 [m]
3 .Fluidul din recipient are temperatura: tf=150 [oC]
4 .Recipientul funcționează în poziț ie verticală suspendată pe suporț i.5 .Capacul superior este fixat cu flanș e de corpul cilind=ric al recipientului ș i are forma
mâner de coș .6. Fundul recipientului va fi sudat de corpul cilindrului ș i va avea forma miner de coș .
7.Volumul total al autoclavei Vt=16 [m3 ]
8 Volumul partii cilindrice Vcil=13 [m3 ]
9. Durata de exploatare Dh=18 [ani]
10. Viteza de coroziune vc=0.2 [mm/an]
Cuprinsul proiectului:1.Dimensionarea autoclava
1.1 Generalități1.2 Corp recipient
2.Funduri ș i capace. Elemente constructive ș i calcul de rezistență .
pi 0.2 [MPa] D 2200 [mm] Vcil 13.3 [m3 ]
tf 150 [oC ] Vc 1.543 [m3 ] vc 0.2 [mm/an]
Dh 20 [ani ]Vf Vc [m3 ]
Vcil 13.3 [m3 ]
pc pi
2.1 Generalități2.2 Funduri ș i capace sferice cu racordare (mâner de coș )2.3 Calculul contragreutății pentru deschiderea capacului 3.Construcț ia de calcul ansamblă
rilor cu flanș ă 3.1 Flanș a plană pentru sudare3.2 Elemente constructive3.3 Calculul de rezistenț ă al ansamblă riii cu flanș ă
4. Calculul ș uruburilor4.1 Generalită ț i 4.2 Calculul ș urubului5.Suporturi pentru recipiente verticale
5.1Generalită ț i 5.2 Calculul suportului
1.1 Generalități.Parț ile componete ale corpului autoclavei
Fig. 1.1
Se calculează înălțimea H a părții cilindrice a recipientului dar nu se va lua în considerare volumul ocupat de fund ș i capac.
H4 Vcil
D 10 3 2
Unde : V=volumul recipientului [ m3] D=diametrul recipientului [m]
H 3.4988 [m]
Înă lţ imea totală a recipientului va rezulta prin însumarea înă lţ imilor corpului cilindric, fundului, capacului
1.2 Corp recipient.Corpul recipientului , construit în varianta din oţ el laminat, seobţ ineprin asamblareadin virolecilindrice. O virolă cilindrică se obţine din tablă princurbare pe valţ ş i sudare în lungul generatoarei. Lăţimea tablei se dispune în lungul generatoarei virolei, astfel ca fibrajul tablei obţinut prin laminare să se afle pe direcţ ie inelară , direcţ iade solicitare maximă .
Fig. 1.3Fig. 1.2
s 8Di D s
L Di s L 6911.504 [mm]
Tablele utilizate au lungimi standardizate . Dacă lungimea necesară L (fig.1.2) este mai mare decât lungimea maximă a tablei existente, se recurge la îmbinarea prin sudare adouă sau mai multor bucă ţ i de tablă . Acestea trebuie astfel alese încât două cusă turi vecine ale unei virole să fie la o distanţ ă mai mare de 800 mm; pentru o singură asemenea distanţ ă (mă surată între axele cordoanelor de sudură ) se admite o valoare de minimum 200 mm. Corpul recipientului se obţ ine prin sudarea cap la cap a virolelor cu cordoane de sudură circumferenţ iale (inelare). Se va urmă ri să nu existe cordoane în cruce, iar între două cordoane de sudură meridionale a două virole ală turate(fig.1.3 ) să existe un decalaj “ a” mai mare decât de trei ori grosimea tablei mai groase (a> 3s),însă minimum 100 mm. Virola terminală trebuie să aibă lungimea de cel puţ in 300 mm. Lungimea tablei necesară obţ inerii unei virole cilindrice este:
unde: D- diametrul nominal al recipientului,mm; s-grosimea tablei, mm.
Alegerea materialului
În instalaț iile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere.Din acest motiv oț elurile utilizate în construcț ia acestora trebuie să aibă limita de curgere ș i rezistenț a la rupere la tracț iune mari pentru a satisface parametrii din ce în ce mai ridicaț i ai instalaț iilor , cu grosimi cât mai reduse ale pereț ilor elementelor sub presiune.Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate prorpietă ț ile mecanice la aceste temperaturi.Principalele grupe de oț eluri utilizate în acest domeniu sunt oț elurile destinate tablelor de cazzane ș i recipiente sub presiune pentru temperatura ambiantă ș i ridicată (STAS 288/3-88).
Vom alege un otel care va intruni urmatoarele caracteristici mecanice:
Marca oț elului: K 410 Grosimea tablei: s <=16Limita de curgere: Rc 20=265 [MPa]=σ 0.2[MPa]
Rezistenț a la rupere la tracț iune : R20=410...590 [MPa]
Limita de curgere la 200o C : Rc t=205 [MPa]
Rc20 265 [MPa]
R20 min 410 590( ) [MPa]
Rc200 205 [MPa]
1.2.1 Calculul grosimii de proiectare a corpului cilindric.În cazul recipientelor executate din oț el laminat, supuse la presiune interioară , grosimea de proiectare se determină cu relaț ia:
pc pi z 0.95 c1 4 cr1 0.8
D=diametrul interior al recipientului [mm] fa = tensiunea admisibilă la temperatura de calcul [MPa]
Tensiune admisibilă se calculează cu relaț ia:
cs1 1.5 cs2 2.4 pc 0.2
fa minRc200
cs1
R20
cs2
fa 136.667 [MPa]
Unde: Rtc =limita de curgere la temperatura de calcul [MPa]
R20=rezistenț a la rupere la tracț iune la temperatura de 20 0C MPa cs1 =1.5 cs2 =2.4 coeficienț i de siguranț ă , pentru oț eluri
z =1 coeficient de rezistenț ă al înbină rii sudate.
sp1
pc D
2 fa z pcc1 cr1 sp1 6.496 sp sp1 0.80
sp 7.296 sp 8 [mm]
Îmbină ri cap la cap executate automat prin orice procedeu de sudare cu arc electric sau gaze , pe ambele feț e sau pe o singură faț ă cu cmpletare la ră dă cină .
c1 vc Dh c1 4 [mm] Dh 20
În care: c1=adaos pentru condiț iile de exploatare (coreziune ș i /sau eroziune) mm
vc =(0.1....0.15) mm/an viteza de coraziune
a =(18...20) ani durata de serviciu a utilalui cr1= 0.60 mm adaos de rounjire până la grosimea nominală a tablei, adaos ce ț
ine seama de abaterea negativă a tablei mm
1.2.2.Calculul de verificare .Verificarea aplicabilită ț ii formulei pentru calculul grosimii de proiectare.
sp c1
D0.1
sp c1
D0.002 0.002 0.1
Se va efectua verificarea la presiunea de proba hidraulica. Presiunea pentru proba hidraulică , pph , se determină cu relaţ ia :
pph 1.25 pcfap
fafap
unde: fap- tensiunea admisibilă a elementului determinat, pentru presiunea de calcul pc, la
temperatura t , la care are loc încercarea, MPa ;
fap
Rc200
cs1 pph 1.25 pc
fap
fa pph 0.25 [MPa],
Verificarea tensiunilor din virolă la presiunea de probă hidraulică Pentru ca recipientul să reziste la presiunea hidraulică pph este necesar a fi
îndeplinită condiţ ia :
spph
pph Di
2z fap pphc1 spph 6.112 [MPa], spph sp 6.361 8
Deci, condiț ia este satisfă cută .
2.FUNDURI Ș I CAPACE.ELEMENTE CONSTRUCTIVE Ș I CALCULUL DE REZISTENȚ Ă .2.1 Generalită ț i.Construcţ ia fundurilor ș i capacelorCu excepţ ia profilurilor neracordate toate celelalte profiluri utilizate se continuă cu o porţ iune cilindrică de înă lţ ime h h1. Aceasta are ca scop eliminarea suprapunerii a doi concentratori de tensiune constituite de zona de trecere de la profil la cilindru ş i de cordonul de sudură inelar între corp ş i fundul recipientului*a* Profilul semisferic - are cea mai mică grosime a peretelui. Aceste funduri au dezavantajul că H= (deci lungesc recipientul) ş i sânt mai greu de fabricat , deci mai scumpe. Utilizarea fundurilor semisferice devine raţ ională la 2,5 m.. b* Profilul semielipsoidal este caracterizat prin raportul semiaxelor D/(2H),(fig.,3.8). Cu cât acest supraunitar este mai mic, respectiv se apropie de 1, cu atât tensiunile sânt mai uniform repartizate.In timpul execuţ iei. aceste funduri se subţ iază în anumite zone motiv pentru care se are în vedere la alegerea tablei ca aceasta să fie cu 10 % mai groasă decât cea calculată .Aceste funduri se pot executa dintr-o bucată sau din segmente sudate prin ambutisare.Lungimea "pă rţ ii cilindrice a fundului în vederea sudă rii
Observaţ ie: Grosimea fundurilor ş i capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decât grosimea corpului cilindric al recipientului
Funduri ş i capace sferice cu racordare (mâner de coş )
Pentru acest recipient am hotă rît să folosesc fund ș i capac sferic cu racordare(miner de coș )
Se obţ in dintr-o calotă sferică de rază R, racordată la o porţ iune toroidală derază r (fig.2.1), racordată la rândul ei la porţ iunea cilindrică de capă t.
Fig. 2.1
Aceste funduri ş i capace se construiesc cu Hf =0.266*De , care corespunde
cazului în care ş i R=De ș i r=0.15*De . Pentru aceste dimensiuni se obţ ine,
în condiţ ii date, grosimea minimă a fundului sau capacului racordat. Aceste funduri sunt mai puţ in adânci ş i se realizează mai uş or decât cele elipsoidale.
R 0.9 Di
R 1972.8De D sp Di D sp
r 0.15De r 331.2 [mm] r
R0.168
Hf 0.266 De Hf 587.328Hf
D0.267
Calculul de rezistenț ă :Vom folosi acelaș i material ca si la corpul clindruluiGrosimea de proiectare a fundului sau capacului, supus la presiune pe partea interioară , se calculează cu relaț ia:
Ks 1.85spf
pc D Ks
4 fa zc1 cr1 spf 6.367 [mm ]
unde Ks este factor de formă
Factorul de formă Ks se determină conform fig. 2.2 în funcţ ie de raportul Hf/D.
Raportul Hf/D se recomandă a fi cuprins între limitele:
0.15Hf
D 0 40
unde H este înă lţ imea pă rţ ii bombate a fundului, conform fig.2.1
fig 2.2
spf 11
Calculul de verificare :spf 11
0.003spf c1
D 0.10
Di 2192spf c1
D0.0032
0.19 Di 416.48r 0.19 Di 0.1 2192 3 6 2( ) 219.2 12
3.CONSTRUCȚ IA Ș I CALCULUL ANSAMBLĂ RILOR CU FLANȘ E.3.1 Generalită ț i.
În toate industriile de proces ansamblarea demontabilă între componente ale utilajelor,între utlilaje ș i conducte sau între tronsoane de conducere se efectuiază cu ajutorul flanș elor.
Ansamblarea cu flanș e trebuie să asigure strângerea subansamblelor componente ale flanș ei ș i etanș ietatea acestuia.Sub acț iunea forț ei de strângere este necesar ca flanș a să reziste iar garnitura de etanș ietate să nu fie distrusă .Etaș ientatea este condiț ionată de precizia fabrică rii flanș elor ș i de calitatea garniturii.Strângerea garniturii între flanș e este asigurată de ș uruburi sau de prezoane.Asamblă rile cu flanș e sunt standardizate, de aseamenea sunt standardizate dimensiunile principale de legă tură ale acestora.
Flanș e pentru recipiente:Se utilizează flanș ă plată pentru sudare cu forma PU cu suprafaț a plată cu umă r.
D 2200 s 11 d1 2340 d2 2290 nxd 88x26 x
d4 2224 b 95 c 2260 c1 2255 c2 2256 c3 2223
c4 2222 M 16 m 246 [kg/buc] p 0.5 [MPa ]
Simbolul filetului ș urubului M 24
D 2200 mm d1g 2255 d2g 2223
Materialele.
Materialele recomandate în conformitate cu prescripț iile din STAS 9801/1-76 sunt:Pentru flanș ă K 460 STAS 2883/3-88Se alege marca oț elului OLC 25 AS Rezistenț a la rupere la tracț iune R=440
Temperatura de încercare la 20 C=260 la 250 C=190Pentru garnituri :marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul, grosimea garniturii de 3 mm, STAS 9801/3-90Se alege varianta garniturii CForma suprafeț ei de etanș are:plană cu umă r Tipul flanș ei :flanș e plate pentru sudare STAS 9801/4-90
3.2 Calculul de rezistenț ă al ansamblă rilor cu flanș e.Pentru calculul ansamblă rilor cu flanș e există mai multe metode.Toate acestea sunt de fapt metodele de verificare ș i nu de dimensionare propriu-zisă . Vom folosi in proiectul nostru Metoda ASME (S.U.A) se bazeză pe un bogat material experimental ș i permite determinarea separată a tensiunilor inelare, meridionale ș i radicale.Calculate sunt în acest caz sunt uș urate de existenț a graficelor,pe baza că rora de determină unii factori din relaț ile de calcul.Metoda este aplicabilă atât pentru materialele cu elasticitate cât ș i pentru cele casante, deoarece, în final, starea tensiuni din flanș ă se compară cu o stare limită inferioară limitei de curgere.Deoarece această metodă acoperă în întregime domeniul de dimensiuni care intersectează , în general în construcț ia recipientelor sub presiune, a fost adoptată în mai multe ț ă ri printre care ș i ț ara noastră .În vederea calculelor conform metodei ASME, flanș ele sunt îpă rț ite în trei grupe:flanș e de tip liber,flanș e de tip integral,flanș e de tip opț ional.
Verificarea ș uruburilor de strângere a flanș elor.Pentru calculul solicită rilor ce apar în ansamblă rile demontabile cu flanș e, în condiț ile de prestrângere (montaj) cât ș i în condiț ii de regim, se consideră o ansamblare cu flanș e de tip intergral. Ele sunt flanș e (rigide) a că ror construcț ie garantează solicitarea simultană ș i în acelaș i mă sură a virolei ș i a flanș ei.În această categorie intră flanș ele care fac corp comun cu corpul aparatului,flanș ele cu gât sudate cap la cap cu virola,flanș ele plate cu sudură adâncă .
3.2.2 Calculul forț elor ce acț ionează asupra ansamblă rilor cu flanș e.a.Forț a de strângere iniț ială la montaj, FgLa strângerea iniț ială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia.Elementul de etanș are (garnitura) prin deformare la montaj să anuleze neregularită ț ile flanș elor astfel ca ân timpul funcț ionă rii, când strângerea acesteia scade, să nu permită scurgerea fluidului din recipient.
Pentru calculul ariei garniturii Ag , lă ț imea eficace a garniturii b<B0<B se determină ân funcț ie de valoarea lă ț imii de referinț ă b0.Lă ț imea b depinde de lă ț imea de strângere a garniturii B0,care este în funcț ie de forma ș i dimensiunile suprafeț ei de etanș are.
B0
c d2g
2 B0 18.5 mm
b0
B0
2 b0 9.25 mm
b 2.52 b0 b 7.664
La calculul ariei Ag a garniturii nu se consinderă lă ț imea efectivă B a garniturii, ci o aș a numită lă ț ime eficace a garniturii b , astfel încât:
D3 c 2 b( ) [mm] D3 2244.671Ag D3 b Ag 54047.307 [mm2]
Forț a totală necesară pentru realizarea presiunii de strângere este dată de relaț ia:
q 11
Fg Ag q Fg 54036.307 [N]
Unde: Ag=aria garniturii, [m2]
q=11, presiunea de strivire a garniturii, [MPa]
b.forț a de strângere a garniturii în exploatare, FG.
Această forț ă reprezintă forț a de strângere remanentă totală care asigură etanș area asamblă rii în exploatare.
m 2pe m pc pe 0.4
FG 2 D3 b pe FG 43237.846 [N]
Unde: pe=presiunea de etanș are
m=2 ,raportul dintre presiunea de strângere a garniturii (etanș are) ș i presiunea interioară (presiunea de calcul)
c.Forț a totală de strângere a ș uruburilor în exploatare Ft, se calculează
cu relaț ia:
F D3
2
4pc F 791453.562 [N]
Ft F FG Ft 834691.408 [N]
Unde: F= forț a de exploatare sau forț a de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3.
d.Forț a de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D,FD ș i se calcu lează cu relaț ia:
FD D2
4pc FD 760265.422 [N]
e.Forț a FT
FT F FD FT 31188.14 [N]
3.2.3 Calculul ariei totale a secț iunilor ș uruburilor necesare.a.Asigurarea strângerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj).
R20c 440 css 2.3 f20as
Rc20
css f20as 115.217
Ag
Fg
f20as
Ag 468.994 [mm2 ]
b.Prevenirea pierderilor etanș eită ț ii ân timpul expoată rii (ân regim de funcț ionare).
![Cauzele revolutiei din epoca moderna · PDF fileIeromonahSerafimRose,Cauzelerevolutieidinepocamoderna.Nihilismul 3 ast\zi,s\acorzisimpatieuneipersoanenenorocitecas\`ncepis\recep]ionezi](https://static.documente.net/doc/80x56/5a78a6957f8b9a7b698e21e1/cauzele-revolutiei-din-epoca-moderna-cauzelerevolutieidinepocamodernanihilismul.jpg)
![recep]ioner, animator (fire sociabil` [i sportiv`), [ef ... · sal`, osp`tar, barman, buc`tar, ajutor buc`tar, cofetar-patiser. 0722.268.866. Societate transport intern [i interna]ional](https://static.documente.net/doc/80x56/5e033067d9e2ea2f20422c43/recepioner-animator-fire-sociabil-i-sportiv-ef-sal-osptar-barman.jpg)
