5.2. Требования к конструкции аппаратов и машин

Аппараты (рис. 5.2.1) представляют собой устройства для проведения технологических процессов, не связанных с механическим воздействием на веще­ства и материалы. В наиболее общем случае аппарат состоит из: корпуса (обечайки) с крышками (или днищами), образующими внутреннее пространство соот­ветствующей формы; штуцеров, служащих для ввода сырья, вывода про­дуктов и присоединения к аппарату контрольно-измерительных приборов и других устройств; люков и лазов для монтажа, осмотра и регулирования; опор (лап, стоек, юбок) и внутренних устройств, имеющих специальное функциональное назначение (тарелки, насадка, мешалки, змеевики и дру­гие устройства, которые, кстати, могут и отсутствовать, например, в емко­стях, ресиверах и т.п. оборудовании).

Цилиндрические обечайки. Длина обечаек определяется в зависимости от конструктивных размеров аппарата. При выборе длины обечаек учитывается возможность наиболее рационального раскроя листов материала. Толщина стенки обечайки рассчитывается из учёта внутреннего расчётного давления при нормальном ведении технологического процесса, допускаемого напряжения материала на растяжение (отношение предела прочности или текучести материала при рабочей температуре к запасу прочности соответственно по пределу текучести и пределу прочности), а также коэффициента прочности сварного шва, при помощи которого соединены листы материала.

Рис. 5.2.1 Принципиальный вид аппарата

Р ис. 5.2.2 Эллиптическое днище.

Для цилиндрических сосудов и аппаратов применяют эллиптические, полушаровые, тарельчатые, конические и плоские днища.

Эллиптическое днище (рис. 5.2.2) — одно из основных типов днищ, применяемых для аппаратов под давлением. Поперечное сечение днища представляет собой половину эллипса. Эллипс характеризуется непрерывно меняющимися радиусами кривизны, благодаря чему в днище не наблюдается концентрации напряжений, которая создается при резком изменении профиля днища. Чтобы отнести сварной шов от закругленной части днища и не нагружать его изгибающимися напряжениями, днище снабжают цилиндрическим бортом высотой Н, равной 25— 60 мм.

Машины представляют собой устройства для перемещения веществ и материалов или для проведения технологических процессов, связанных с механическим воздействием на вещества и материалы. Основными узлами и деталями любой машины являются: станина (корпус); рабочий орган (ротор, вентилятор, вал, поршень, колесо и т.п.); подшипниковые узлы, служащие для удержания подвижных узлов машины в рабочем положении; механическая передача (редуктор, вариатор, муфта и т.п.) и привод (электродвигатель, паровая машина и др.).

В связи с тем, что большинство технологических процессов характеризуется высокими рабочими параметрами (температурой, давлением, концентрацией, расходом и др.), а также высокой агрессивностью, токсичностью и пожаровзрывоопасностью среды, к аппаратам и машинам предъявляются следующие основные требования:

1. Механическая прочность – способность выдерживать рабочие на­грузки. Прочность обеспечивается при конструировании соблюдением со­ответствующих расчетных нормативов и является главным условием безо­пасной эксплуатации оборудования.

2. Герметичность – способность оборудования не пропускать нахо­дящуюся в них среду наружу или воздух внутрь, что достигается примене­нием цельносварных конструкций, устройством обтюрации в разъемных соединениях. Герметичность оборудования позволяет предотвратить обра­зование взрывоопасных концентраций в аппаратах и производственных помещениях.

3. Устойчивость – способность оборудования сохранять в течение всего периода эксплуатации первоначальную форму и положение, что достигается учетом в расчетах факторов, влияющих на устойчивость (ветра, колебаний почвы, осадки грунта, образования вакуума и других факторов).

4. Надежность и безопасность в эксплуатации, достигаемая устройством предохранительных и защитных систем, одновременно позволяющих обеспечить взрывопожарную безопасность оборудования.

5. Долговечность – расчетный срок службы аппарата или машины, обычно принимаемый в расчетах равным 10-20 годам.

6. Стабильность обеспечения технологических параметров процесса в условиях непрерывного автоматизированного производства.