ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ №2
Вариант 8
Выполнил:
студент группы 1161-51
Корнилова В.С.
Проверил:
К.т.н., доцент кафедры «ОХЗ»
Шарафисламов Ф. Ш.
Казань 2020
Важным рабочим параметром предохранительных мембран является коэффициент, характеризующий отношение разрушающего давления Pразр к рабочему Pраб:
k = Pразр/Pраб (1)
Обычно значения этого коэффициента лежат в пределах от 1.2 до 1.3.
Исходными данными для проектирования мембран являются разрушающее давление и условный проход Dу, определяемый с учетом требуемой пропускной способности предохранительного устройства.
Порядок расчета мембраны:
1. В зависимости от требований технологического процесса определить из соотношения (1) величину разрушающего давления.
2. Выбрать материал для мембраны.
3. Определить значение условного прохода с учетом требуемой пропускной способности предохранительного устройства.
4.Рассчитать толщину мембраны.
А) Расчет хлопающих мембран
Хлопающие мембраны имеют форму сферического купола 1, выпуклая сторона которого обращена к зоне повышенного давления. При срабатывании купол выворачивается в обратную сторону, ударяется о крестообразный нож 2 и разрушается. Используют для низких давлений. Изготовляют из пластичного материала. Основная область применения хлопающих мембран – защита от превышения избыточного давления аппаратов, работающих под вакуумом или подвергаемых периодическому вакуумированию. В зависимости от материала мембран существует нижний предел их применения по давлению: мембраны из алюминия – 0.02 МПа, из никеля – 0.03 МПа, из нержавеющей стали – 0.08 МПа.
Расчет хлопающих мембран сводится к определению толщины S0заготовки и высоты Н купола мембраны по заданным значениям давления срабатывания Р1 и рабочего диаметра d. При практических расчетах высотой купола предварительно задаются (Н=0.2d) и определяют толщину проката по следующим формулам:
для мембран, теряющих устойчивость в области упругих деформаций,
S0 = 0.85d 
; (1)
для мембран, теряющих устойчивость в области упругопластических деформаций,
S0 = 0.85dP1/(K2E), (2)
гдеK1, K2 – опытные коэффициенты; Е – модуль упругости материала мембраны.
Потеря устойчивости хлопающих мембран в области упругих деформаций происходит при условии
P1≤(K22/K1)E. (3)
В случае, если условие (3) выполняется, следует пользоваться формулой (1), а если не выполняется – формулой (2).
б) Расчет ломающихся мембран
Ломающиеся мембраны изготавливают из хрупких материалов: чугуна, графита, эбонита,. поливинилхлорида, стекла и др.
На практике встречаются два вида ломающихся мембран, расчетные схемы которых существенно отличаются. В первом случае (рис. а) рабочая часть мембраны толщиной Δ выполнена как одно целое с ее жестким кольцом для зажима, во втором (рис. б) мембрана свободно вставлена в соответствующую выточку в кольце 4, а для герметизации устройства применена тонкая малопрочная пленка 5.
При расчете мембрану«а» можно рассматривать как круглую пластину, жестко защемленную по контуру. Если материал является настолько хрупким, что прогиб мембраны, предшествующий ее разрушению, можно считать малым по сравнению с толщиной рабочей части Δ, то при расчете таких мембран можно пользоваться формулой
Δ = (D/4) 
), где Рс – давление срабатывания (разрыва), 
– временное сопротивление материала при растяжении (предел прочности).
Наибольшие растягивающие напряжения при этом возникают по контуру защемления на поверхности, обращенной в сторону давления (внутрь защищаемого аппарата), и поэтому разрушение мембраны происходит по окружности защемления.
Мембрану на рис. б можно рассматривать как пластину, свободно опирающуюся на контур. В этом случае наибольшие растягивающие напряжения возникают в центре мембраны на поверхности, не воспринимающей давление в защищаемом аппарате. Толщину такой мембраны можно определить по формуле
Δ = (D/4) 
((3Pc/2 )(3+μ)), где μ – коэффициент Пуассона; для большинства хрупких материалов составляет 0.2 – 0.3.