Расчет аппарата воздушного охлаждения

     ,  (4.13) 

    где h_р – коэффициент податливости фланцевого соединения крышки и решетки, h_р = 2. 

    Расчетная ширина плоской прокладки определяется по условию: 

     ,    (4.14) 

     (мм). 

    Расчетный размер решетки в продольном направлении  определяется по 
формуле: 

    L_p = L₂ – b_pR,     (4.15) 

    L_p=1298-19,35=1278,65 (мм). 

    Расчетный размер решетки в поперечном направлении  определяется по 
формуле: 

    B_p = B₂ - b_pR ,   (4.16) 

    В_р=230-19,35=210,65(мм).

    Тогда:

    

(МПа/м²). 

    Определить  требуемое количество болтов из условия  прочности из условия прочности  болтов: 

     ,     (4.17) 

     ,     (4.18) 

    где , – допускаемые напряжения для материала болтов при температурах монтажа и эксплуатации, МПа. (Материал болтов сталь 40).

A_в – расчетная площадь поперечного сечения болтов, мм² 

=130 МПа;

= 121,8МПа, 

=1400 (мм²); 

=670 (мм²).

         Исходя из условия большей  необходимой площади при максимальной  нагрузке выбираем 1440 мм². 

    Количество  болтов необходимых для прочности  определяют по формуле, исходя из условия  большей необходимой площади  при максимальной нагрузке: 

      ,      (4.19) 

     . 

    Из  условия прочности требуется  установить не менее 6 болтов.  

      4.3 Расчет трубной решетки. 

    Толщина трубной решетки в пределах зоны перфорации должна отвечать условию: 

       (4.22) 

    Расчетная ширина перфорированной зоны решетки: 

     ,     (4.21) 

    В_т=min{180;210,6}=180 (мм). 

    Коэффициент ослабления решетки: 

     ,      (4.22) 

    где d_E = d₀ – 2ּs_т – для решеток с трубами, закрепленными на всю толщину решетки, где d₀ – диаметр отверстий в решетке, s_т – толщина стенки трубы. 

    d_E = 25 – 2ּ1,5=22 (мм); 

     . 

    Коэффициенты  определяют по формулам:

    Безразмерная  характеристика нагружения решетки  болтовым изгибающим моментом:  

           (4.23) 

      

    Безразмерная  характеристика нагружения решетки  давлением, действующим на ее беструбную зону:

           (4.24) 

Коэффициент несущей способности трубного пучка  принять равным 1,0.

    Относительная ширина беструбного края:

     ,      (4.25)

     ;

      Ψ р =0,17 ·(0,17+2)=0,369мм;

(мм).

Примем S₁=18мм.

    Толщины трубной решетки в месте уплотнения s₂ и вне зоны уплотнения s₃ должны отвечать условиям:

     ,   (4.26) 

     .   (4.27) 

    Плечи изгибающих моментов определяются по формулам: 

     ,     (4.28) 

     ,     (4.29) 

    l₁=0,5∙(274-210,65)=31,68 (мм); 

    l₂=0,5∙(274-230)=22 (мм). 

    Расчетное усилие F₁ определяется по формуле:

     ,     (4.30) 
 

     (кН). 
 

     (мм). 

    Примем  S₂=8 мм. 

     мм 

    Примем  S₃=7 мм. 

    Условие прочности крепления труб в трубной  решетке: 

         (4.31) 

    Коэффициенты  z_F и z_M определяют по графику в зависимости от величины: 

     ,     (4.32) 

    где L – длина труб, мм;

    

    Вспомогательные коэффициенты:

     ,    (4.33) 

      

     ,    (4.34) 

      

    Получаем  значения Z_М и Z_F: 

    Z_М=0,3; 

    Z_F=1,3; 

    

(МПа). 

    Допускаемая нагрузка из условия прочности крепления  трубы в решетке для развальцовки:

     ,    (4.35) 
 

    где l₀ – глубина развальцовки, принимается равной на 5 мм меньше толщины трубной решетки в пределах зоны перфорации;

         

                   (МПа).

       4.4 Расчет крышки 

    Толщина донышка крышки должна отвечать условию:

        (4.36) 

    Безразмерная  характеристика нагружения крышки болтовым изгибающим моментом:

     ,     (4.37) 
 

     . 

    Безразмерная  характеристика нагружения крышки давлением, действующим на ее фланцевую часть:

     ,    (4.38) 
 

     .

    Поправочный коэффициент для свободно опертой  плиты: 

      ,      (4.39) 

     . 

    Поправочный коэффициент для защемленной  плиты: 

     ,      (4.40) 

    f₂=0,5∙0,87=0,435. 

    Толщина фланца крышки определяется по формуле: 

     ,   (4.41) 
 

     (мм). 

    Значения  S₄ и S₅ определим подбором и проверим по условию (3.44). 

    S₄=8 мм; 

    S₅=6 мм.

    Коэффициенты  сопротивления фланцевой части  крышки: 

     , (4.42) 

     . 

      ,   (4.43) 

     . 

    Толщина стенки крышки в месте присоединения  к фланцу должна отвечать условию: 

     ,     (4.44) 

     (мм). 

    Следовательно, величину S₅ следует принять равной 6 мм. 

     (мм). 
 
 

    Таблица 4.1 – Результаты расчета толщин крышки S₄,S₅:

 

    Методика  расчета приведена в соответствии с ГОСТ 25822-83 «Аппараты воздушного охлаждения. Нормы и методы расчета  на прочность».  

Заключение

    В процессах происходящих на нефтеперерабатывающих, нефтехимических, химических производствах  используется огромное число различных  аппаратов. Одним из важных и занимающих первые места по количеству  является АВО.

          Вданном курсовом проекте  был произведён технологический  расчёт данного аппарата (тепловой расчёт, аэродинамический расчёт и  расчёт на прочность) по заданным параметрам.

    В результате теплового расчёта был  подобран АВО горизонтального типа с поверхность теплообмена 3500 м². Теплообмен в аппаратах воздушного охлаждения интенсифицируется за счет использования оребренных труб, коэффициент оребрения которых составляет 9 и за счет расположения секций, количество рядов которых равно 8, а количество ходов по трубам составляет 8. Общее количество труб в аппарате имеет 564 шт., в секции – 188 шт., в одном ходу – 23. Внутренний диаметр труб составляет 0,022 м.

    Значение  запаса поверхности теплообмена  выбранного аппарата составляет -43 %, что  для технологических расчётов не допустимо, так как это приводит  к уменьшению поверхности теплообмена, к снижению коэффициента теплопередачи  и, следовательно, к снижению длительности работы аппарата.

     Известно, что при решении практически  всех задач надежности используют определенные теоретические модели надежности (функции  распределения наработки до отказа), которые в конечном итоге  определяют точность получаемых оценок. При этом методические погрешности, обусловленные теоретической моделью, могут иметь весьма большие значения.

     Такие модели, с одной стороны, упрощают решение задач надежности, с другой стороны, накладывают на модель ряд  существенных ограничений и делает ее весьма грубо приближенной. Это  и является причиной огромных методических погрешностей при решении основных задач надежности.

    Были  проведены расчёты по определению  расхода воздуха, потери напора воздуха, проходящего через пучок оребрённых труб. При подборе вентилятора  следует учитывать, что в аппараты воздушного охлаждения горизонтального  типа устанавливается два вентилятора  при длине труб 8 м, мощность электродвигателя (N=9,9 кВт) увеличивают на 10% для обеспечения пуска двигателя (N=11 кВт), в результате по рассчитанным параметрам подбирается вентилятор ГАЦ-50-6М2.

    В расчёте на прочность был осуществлён  подбор типа крышки, определены расчётные  параметры и размеры трубной  решётки.

      Методика  расчета аппарата воздушного охлаждения проведена в соответствии с ГОСТ Р 51364-99 «Аппараты воздушного охлаждения. Общие технические условия». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы: