6. Расчет опор аппарата

Так как аппарат горизонтальный, то его установку производим на две седловые опоры. Вертикальная сила Q (реакция опоры):

- максимальный вес аппарата;

Горизонтальная сила P₁:

где k₁ – коэффициент, определяемый по аппроксимирующей зависимости;

;

где δ = 240^о – угол охвата корпуса аппарата опорой;

Горизонтальная сила трения P₂:

Площадь опорной плиты:

где σ_фунд = 10МПа – допускаемое напряжение сжатия для бетона марки 500;

Расчетная толщина опорной плиты:

где b = 0,082м – ширина поперечных ребер опоры;

σ_м = 148МПа – допускаемое напряжение материала одной плиты;

а = 0,140м – расстояние между поперечными ребрами опоры;

b/а = 0,082/0,140 = 0,59;

k₂ = 0,28 – коэффициент, определяемый в зависимости от соотношения b/а;

Фактическая толщина опорной плиты с учетом добавки: S_пф = S_пр + C = 0,026 + 0,005 = 0,031м;

Расчетная толщина ребра из условия прочности на изгиб и растяжение:

Действие сжимающей нагрузки, приходящейся на единицу длины ребра:

где - общая длина всех ребер на опоре;

Расчетная длина ребер из условия устойчивости:

где σ_кр = min(σ_m/3; σ₁/5);

Условие прочности опор при действии изгибающей силы:

6.1. Расчет на устойчивость.

Критическая длина тонкостенной оболочки:

;

где D_c – средний диаметр оболочки (корпуса);

S – толщина стенки оболочки;

Т.к. L > L_кр, то

Критическое давление:

;

; соответственно (принимаем меньшее из двух значений 0,897 и 0,7) – принимаем η = 0,7.

Допустимое с точки зрения устойчивости наружное давление:

7. Расчет линзовых компенсаторов

Расчетный диаметр линзового компенсатора (для стальных аппаратов, работающих под давлением в межтрубном пространстве P > 0,6 МПа):

Расчетная толщина стенки линзы:

Осевая реакция компенсатора при принятой толщине S:

где L = 4м – длина трубок и корпуса аппарата;

α_к = 11,6 ^. 10^-6 [1/^о C], α_m = 19,0 ^. 10^-6 [1/^о C] – коэффициенты линейного расширения материала корпуса и трубок аппарата соответственно;

Δt_к, Δt_м – расчетные разности температур для корпуса и трубок;

E_к = 20,2 ^. 10⁴ МПа, E_м = 11,5 ^. 10⁴ МПа – модуль упругости материала корпуса и трубок соответственно;

;

;

Деформация одной линзы компенсатора:

Расчетное число линз в компенсаторе:

Напряжение в компенсаторе при его деформации под действием силы P_к:

8. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

8.1. Выбор материала тепловой изоляции.

Средняя температура изоляции

Выбираем изолирующий материал – вата стеклянная,

8.2. Толщина слоя изоляции.

; Минимально возможный слой изоляции (тип – изоплит) равна 5мм.

Тепловые потери с 1м длины:

;

.

9. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

9.1. Греющий теплоноситель:

Греющая вода имеет параметры: P_абс = 1,5 МПа = 15 атм; t_max = 155^о С;

Следовательно для измерения температуры используем термометр стеклянный ртутный типа ТП-121, градуировка шкалы 0-200^о С.

Для измерения давления используем манометр с одновитковой трубчатой пружиной; верхний предел измерения составляет 25 атм , класс точности 1,5; цена деления составляет 0,5 атм/см².

Для измерения расхода используем дифференциальный показывающий манометр типа ДП-280 с металлической мембраной.

9.2. Нагреваемый теплоноситель:

Нагреваемая вода имеет параметры Ризб = 0,8 МПа = 8 атм; Рабс = 0,9 МПа = = 9 атм; tmax = 120 оС.

Для измерения температуры используем ртутный термометр типа ТП-121 с градуировкой шкалы 0-150 оС.

Для измерения давления используем манометр с одновитковой трубчатой пружиной; верхний предел измерения составляет 16 атм , класс точности 1,5; цена деления составляет 0,5 атм/см².

Для измерения расхода используем водомеры скоростные типа ВК.

10. ТРЕБОВАНИЯ «РОСТЕХНАДЗОРА»

Основные требования к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам изложены в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» ( ПБ 03-576-03) [1].

Конструкция аппаратов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы, указанного в паспорте, и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования и ремонта. Для поддержания экономичной и безотказной работы теплообменных аппаратов необходим регулярный контроль за состоянием отдельных элементов оборудования, определение фактических показателей работы аппаратов и сопоставление их с нормативными, анализ причин ухудшения показателей работы и их оперативное устранение.

Определение фактических значений эксплуатационных показателей эффективности работы аппаратов производится на основании данных гидравлических испытаний.

Испытание проводят чистой водой с температурой не ниже 5^оС и не выше 40^оС, которую закачивают с помощью гидравлического насоса в аппарат.

Давление следует поднимать равномерно до достижения пробного. Скорость подъема давления и время выдержки под пробным давлением принимается согласно Правил [1].

Давление при гидравлическом испытании контролируется манометрами. Количество манометров и их класс точности принимается согласно Правил [1].

После выдержки под пробным давлением давление снижают до расчетного, при котором производят визуальный осмотр наружной поверхности, разъемных и сварных соединений. Не допускается обстукивание аппарата во время испытаний. После проведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.

Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если во время их проведения отсутствуют:

• падение давления по манометру;

• пропуски испытательной среды (течь, потение, пузырьки воздуха или газа) в сварных соединениях и на основном металле;

• признаки разрыва;

• течи в разъемных соединениях;

• остаточные деформации.

Корпус аппарата и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением, установленным Правилами [1].

Периодичность технических освидетельствований и гидравлических испытаний также устанавливается Правилами [1].