МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
по междисциплинарному курсу «Технологическое оборудование и коммуникации»
для студентов заочной формы обучения
специальности 18.02.09 Переработка нефти и газа
Разработчик:
Пономарев Е.А. - преподаватель
СОДЕРЖАНИЕ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.. 4
1. Контрольные вопросы.. 5
2. Задачи. 7
Приложение А.. 20
Приложение Б. 21
Приложение В.. 22
Список использованных и рекомендуемых источников. 23
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Методические указания по выполнению контрольной работы предназначены для успешного освоения материала студентами заочной формы обучения специальности 15.02.01 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования» (по отраслям).
Требования к контрольной работе
При выполнении работы следует соблюдать следующие требования:
1. Получить № варианта у преподавателя, правильно переписать задание.
2. Объем ответа на контрольный вопрос должен составлять 1-2 страницы (14 шрифтом), на один вопрос, не более. Ответы должны быть четкими и полными.
3. При решении контрольных задач необходимо привести формулы, затем подставить в них числовые значения и написать ответ. Промежуточные решения не допускаются. Решение сопровождать пояснением, указывать размерность величин.
4. Вся работа должна быть выполнена в электронном виде и распечатана для сдачи.
5. В начале работы должен присутствовать титульный лист соответствующего образца, в конце работы должен быть приведен список использованных источников. Контрольная работа должна быть скреплена и подписана студентом.
Порядок сдачи контрольной работы
Выполненная студентом контрольная работа предоставляется на заочное отделение колледжа на проверку преподавателем. При несоблюдении требований к выполнению и оформлению она возвращается на доработку. Если работа удовлетворяет предъявляемым требованиям к ее содержанию и оформлению, после исправления замечаний преподавателя (если они имели место) студент допускается к защите, в ходе которой он должен ответить на вопросы по своей контрольной работе.
1. Контрольные вопросы:
1. Классификация нефтехимического оборудования.
2. Корпуса аппаратов. Обечайки и днища аппаратов.
3. Основные требования, предъявляемые к химическому оборудованию.
4. Конструкционные материалы и способы изготовления стальных, сварных аппаратов. Пути экономии конструкционных материалов.
5. Применение цветных металлов в химическом машиностроении и конструктивные особенности аппаратов из них.
6. Требования к корпусам аппаратов.
7. Виды нагрузок в химических аппаратах. Напряжения, возникающие в стенках обечайки.
8. Назначение и конструкция фланцевых соединений.
9. Уплотнительные поверхности фланцевых соединений.
10. Типы прокладок и область их применения.
11. Назначение и конструкция штуцеров аппаратов.
12. Люки и лазы аппаратов (назначение и конструкция).
13. Бобышки и смотровые окна аппаратов.
14. Опоры вертикальных аппаратов.
15. Опоры горизонтальных аппаратов.
16. Сварка аппаратов. Виды сварных швов в конструкции аппаратов.
17. Колонные и башенные аппараты (конструкция, область применения).
18. Типы тарелок в колонных аппаратах (область применения).
19. Конструкция внутренних устройств насадочных колонн.
20. Конструирование и расчет опор колонных аппаратов. Опасные сечения в опоре.
21. Теплообменные аппараты (конструкция, область применения).
22. Теплообменники жесткой конструкции.
23. Теплообменники с плавающей головкой.
24. Теплообменники с U-образными трубками.
25. Теплообменники змеевиковые, спиральные.
26. Теплообменные рубашки, вставные теплообменные элементы.
27. Чистка теплообменных аппаратов.
28. Аппараты воздушного охлаждения и пластинчатые ТО.
29. Трубчатые печи.
30. Основные показатели работы трубчатых печей, их гарнитура.
31. Резервуарное оборудование.
32. Резервуарные парки.
33. Прямоугольные и шаровые резервуары.
34. Аппараты с перемешивающим устройством.
35. Типы мешалок, область применения.
36. Устройство и изготовление аппаратов высокого давления.
37. Материалы, применяемые для изготовления аппаратов высокого давления.
38. Центрифуги, классификация, конструкция.
39. Трубы и детали трубопроводов в химической промышленности.
40. Трубопроводная арматура.
| № варианта | 1 вопрос | 2 вопрос |
2. Контрольные задачи:
Задача №1
Определить толщину стенки эллиптического днища, нагруженного внутренним избыточным давлением.
где
P – давление, действующее на днище, МПа
R=D – внутренний диаметр аппарата, мм
t – температура, действующая на стенку днища, 
– Коэффициент прочности сварных швов
– допускаемое напряжение материала при расчетной температуре, МПа
Выбирается по таблице (Приложении А)
с – прибавка к толщине стенки аппарата, с = 
+ 
– прибавка на короззию, мм
= U 
U – скорость коррозии, мм/год
– срок службы аппарата, согласно ГОСТ, = 10 лет
– прибавка на минусовой допуск листового проката, = 0,8 мм
– технологическая прибавка, = 0 мм
| № варианта | P | D |
| 
| U | Материал |
| 0,2 | 0,1 | 20К | ||||
| 0,5 | 0,95 | 0,12 | 09Г2С | |||
| 0,9 | 0,9 | 0,14 | 12Х18Н10Т | |||
| 1,2 | 0,8 | 0,18 | Ст3 | |||
| 1,8 | 0,7 | 0,2 | 12Х18Н10Т | |||
| 2,1 | 0,65 | 0,22 | 09Г2С | |||
| 2,6 | 0,26 | Ст3 | ||||
| 3,1 | 0,65 | 0,28 | 08Х18Н10Т | |||
| 0,1 | 0,95 | 0,31 | Ст3 | |||
| 0,3 | 0,9 | 0,35 | 08Х17Н13М2Т | |||
| 0,8 | 0,8 | 0,1 | 12Х18Н10Т | |||
| 1,4 | 0,7 | 0,12 | 20К | |||
| 1,9 | 0,14 | 09Г2С | ||||
| 2,4 | 0,8 | 0,18 | 08Х17Н13М2Т | |||
| 2,8 | 0,95 | 0,2 | 08Х18Н10Т | |||
| 0,4 | 0,7 | 0,22 | Ст3 | |||
| 0,7 | 0,95 | 0,26 | 09Г2С | |||
| 1,1 | 0,9 | 0,28 | 12Х18Н10Т | |||
| 1,5 | 0,8 | 0,31 | 20К | |||
| 2,0 | 0,65 | 0,35 | 12Х18Н10Т |
Методические указания по выполнению задачи:
1. Расчетная толщина стенки:
2. Исполнительная толщина стенки днища.
S=SR + С
Окончательная толщина стенки принимается в соответствии с сортаментом на листовой прокат.
Вывод: толщина стенки днища S= мм.
Задача № 2
Определить допускаемое внутреннее избыточное давление [P] действующее на цилиндрическую обечайку и узнать выполняется ли условие прочности.
где
P – давление, действующее на аппарат, МПа
D – внутренний диаметр аппарата, мм
t – температура, действующая на стенку аппарата,
– коэффициент прочности сварных швов
– допускаемое напряжение материала при расчетной температуре, МПа
Выбирается по таблице (Приложении А)
с – прибавка к толщине стенки аппарата, с = 
+
– прибавка на короззию, мм
= U
U – скорость коррозии, мм/год
– срок службы аппарата, согласно ГОСТ, = 10 лет
– прибавка на минусовой допуск листового проката, = 0,8 мм
– технологическая прибавка, = 0 мм
| № варианта | P | D |
|
| U | Материал |
| 0,75 | 0,8 | 0,1 | 12Х18Н10Т | |||
| 1,15 | 0,7 | 0,12 | 20К | |||
| 0,25 | 0,14 | 09Г2С | ||||
| 0,45 | 0,8 | 0,18 | 08Х17Н13М2Т | |||
| 0,95 | 0,95 | 0,2 | 08Х18Н10Т | |||
| 1,25 | 0,7 | 0,22 | Ст3 | |||
| 1,85 | 0,95 | 0,26 | 09Г2С | |||
| 1,95 | 0,9 | 0,28 | 12Х18Н10Т | |||
| 0,85 | 0,8 | 0,31 | 20К | |||
| 1,15 | 0,65 | 0,35 | 12Х18Н10Т | |||
| 0,15 | 0,1 | 20К | ||||
| 0,75 | 0,95 | 0,12 | 09Г2С | |||
| 1,25 | 0,9 | 0,14 | 12Х18Н10Т | |||
| 1,75 | 0,8 | 0,18 | Ст3 | |||
| 2,15 | 0,7 | 0,2 | 12Х18Н10Т | |||
| 1,15 | 0,65 | 0,22 | 09Г2С | |||
| 0,15 | 0,26 | Ст3 | ||||
| 0,35 | 0,65 | 0,28 | 08Х18Н10Т | |||
| 2,25 | 0,95 | 0,31 | Ст3 | |||
| 1,35 | 0,9 | 0,35 | 08Х17Н13М2Т |
Методические указания по выполнению задачи:
1. Расчетная толщина стенки:
2. Исполнительная толщина стенки обечайки:
S=SR+C
Окончательная толщина стенки принимается в соответствии с сортаментом на листовой прокат.
3. Допускаемое давление:
Вывод: Если [P] ≥P, то условия прочности обечайки выполнено.
МПа ≥ МПа, условие выполнено
Задача № 3
Определить допускаемое наружное давление [P] действующее на цилиндрическую обечайку и узнать выполняется ли условие устойчивости.
где
P – давление, действующее на аппарат, МПа
D – внутренний диаметр аппарата, мм
t – температура, действующая на стенку днища,
– коэффициент прочности сварных швов
– допускаемое напряжение материала при расчетной температуре, МПа
Выбирается по таблице (Приложении А)
с – прибавка к толщине стенки аппарата, с = +
– прибавка на короззию, мм
= U
U – скорость коррозии, мм/год
– срок службы аппарата, согласно ГОСТ, = 10 лет
– прибавка на минусовой допуск листового проката, = 0,8 мм
– технологическая прибавка, = 0 мм
H – длина цилиндрической обечайки, мм
– длина рубашки, мм
| № варианта | P | D | H | 
|
|
| U | Материал |
| 0,8 | 0,65 | 0,22 | 09Г2С | |||||
| 1,4 | 0,26 | Ст3 | ||||||
| 1,9 | 0,65 | 0,28 | 08Х18Н10Т | |||||
| 2,4 | 0,95 | 0,31 | Ст3 | |||||
| 2,8 | 0,9 | 0,35 | 08Х17Н13М2Т | |||||
| 0,4 | 0,1 | 20К | ||||||
| 0,7 | 0,95 | 0,12 | 09Г2С | |||||
| 1,1 | 0,9 | 0,14 | 12Х18Н10Т | |||||
| 1,5 | 0,8 | 0,18 | Ст3 | |||||
| 2,0 | 0,7 | 0,2 | 12Х18Н10Т | |||||
| 0,2 | 0,7 | 0,22 | Ст3 | |||||
| 0,5 | 0,95 | 0,26 | 09Г2С | |||||
| 0,9 | 0,9 | 0,28 | 12Х18Н10Т | |||||
| 1,2 | 0,8 | 0,31 | 20К | |||||
| 1,8 | 0,65 | 0,35 | 12Х18Н10Т | |||||
| 2,1 | 0,8 | 0,1 | 12Х18Н10Т | |||||
| 2,6 | 0,7 | 0,12 | 20К | |||||
| 3,1 | 0,14 | 09Г2С | ||||||
| 0,1 | 0,8 | 0,18 | 08Х17Н13М2Т | |||||
| 0,3 | 0,95 | 0,2 | 08Х18Н10Т |
Методические указания по выполнению задачи:
1. Расчетная толщина стенки
где
К2- коэффициент определяется по номограмме в зависимости от коэффициентов К1 и К3 (Приложение В)
где
= 2,4 – коэффициент запаса устойчивости,
E – модуль продольной упругости аппарата, МПа
Выбирается по графику (Приложение Б)
L=LP + 
Н
2. Исполнительная толщина стенки обечайки.
S=SR + С
Окончательная величина толщина стенки применяется по сортаменту.
3. Допускаемое наружное давление:
[P]n = 
МПа.
, МПа.
B1=min 
Вывод: Если [Р] >Р, то условие прочности и устойчивости выполнено.
МПа > МПа, условие выполнено.
Задача № 4
Определить толщину стенки S плоского круглого днища аппарата, нагруженного внутренним давлением и узнать выполняется ли условие прочности.
Где
P – давление, действующее на днище, МПа
D – внутренний диаметр аппарата, мм
t – температура, действующая на стенку днища,
– Коэффициент прочности сварных швов
– допускаемое напряжение материала при расчетной температуре, МПа
Выбирается по таблице (Приложении А)
с – прибавка к толщине стенки аппарата, с = +
– прибавка на короззию, мм
= U
U – скорость коррозии, мм/год
– срок службы аппарата, согласно ГОСТ, = 10 лет
– прибавка на минусовой допуск листового проката, = 0,8 мм
– технологическая прибавка, = 0 мм
К – коэффициент, величина которого зависит от конструкции днищ и крышек
К0 – коэффициент ослабления днищ и крышек отверстия
d – диаметр отверстия, мм
| № варианта | P | D | d |
|
| U | Материал |
| 0,4 | 0,7 | 0,22 | Ст3 | ||||
| 0,7 | 0,95 | 0,26 | 09Г2С | ||||
| 1,1 | 0,9 | 0,28 | 12Х18Н10Т | ||||
| 1,5 | 0,8 | 0,31 | 20К | ||||
| 2,0 | 0,65 | 0,35 | 12Х18Н10Т | ||||
| 0,8 | 0,8 | 0,1 | 12Х18Н10Т | ||||
| 1,4 | 0,7 | 0,12 | 20К | ||||
| 1,9 | 0,14 | 09Г2С | |||||
| 2,4 | 0,8 | 0,18 | 08Х17Н13М2Т | ||||
| 2,8 | 0,95 | 0,2 | 08Х18Н10Т | ||||
| 2,1 | 0,65 | 0,22 | 09Г2С | ||||
| 2,6 | 0,26 | Ст3 | |||||
| 3,1 | 0,65 | 0,28 | 08Х18Н10Т | ||||
| 0,1 | 0,95 | 0,31 | Ст3 | ||||
| 0,3 | 0,9 | 0,35 | 08Х17Н13М2Т | ||||
| 0,2 | 0,1 | 20К | |||||
| 0,5 | 0,95 | 0,12 | 09Г2С | ||||
| 0,9 | 0,9 | 0,14 | 12Х18Н10Т | ||||
| 1,2 | 0,8 | 0,18 | Ст3 | ||||
| 1,8 | 0,7 | 0,2 | 12Х18Н10Т |
Методические указания по выполнению задачи:
1. Расчетная толщина стенки:
Где
Величину коэффициента ослабления К 0 для днищ и крышек, имеющих одно отверстие, следует определять по формуле:
Во всех случаях присоединения днища к обечайке минимальная толщина плоского круглого днища должна быть больше или равна толщине обечайки (Sобеч≤S).
При значительной разнице между Sобеч и S плоские круглые днища и крышки укрепляются ребрами, после чего толщина днища пересчитывается, при этом расчетный диаметр днища D заменяется на диаметр вписанной между ребрами окружности. Значение коэффициента «К » принимается равным К =0,5.
2. Исполнительная толщина стенки:
S=SR + С
Окончательная толщина стенки принимается в соответствии с сортаментом на листовой прокат.
3. Допускаемое давление
Вывод: Если [Р] >Р, то условие прочности выполнено.
МПа > МПа, условие выполнено.
Задача № 5
Определить толщину стенки конического днища аппарата, нагруженного наружным давлением и узнать выполняется ли условие устойчивости.
Где
P – давление, действующее на днище, МПа
D – внутренний диаметр аппарата, мм
– диаметр меньшего основания конической обечайки, мм
t – температура, действующая на стенку днища,
– Коэффициент прочности сварных швов
– допускаемое напряжение материала при расчетной температуре, МПа
Выбирается по таблице (Приложении А)
с – прибавка к толщине стенки аппарата, с = +
– прибавка на коррозию, мм
= U
U – скорость коррозии, мм/год
– срок службы аппарата, согласно ГОСТ, = 10 лет
– прибавка на минусовой допуск листового проката, = 0,8 мм
– технологическая прибавка, = 0 мм
α – угол при вершине, градусы
| № варианта | P | D |
|
|
| U | α | Материал |
| 0,8 | 0,8 | 0,11 | 08Х17Н13М2Т | |||||
| 1,4 | 0,7 | 0,12 | 12Х18Н10Т | |||||
| 1,9 | 0,14 | 20К | ||||||
| 2,4 | 0,8 | 0,18 | 09Г2С | |||||
| 2,8 | 0,95 | 0,22 | 08Х17Н13М2Т | |||||
| 0,4 | 0,7 | 0,26 | Ст3 | |||||
| 0,7 | 0,95 | 0,28 | 09Г2С | |||||
| 1,1 | 0,9 | 0,31 | 12Х18Н10Т | |||||
| 1,5 | 0,8 | 0,35 | 20К | |||||
| 2,0 | 0,65 | 0,35 | 12Х18Н10Т | |||||
| 0,2 | 0,1 | 09Г2С | ||||||
| 0,5 | 0,95 | 0,12 | 12Х18Н10Т | |||||
| 0,9 | 0,9 | 0,14 | Ст3 | |||||
| 1,2 | 0,8 | 0,18 | 12Х18Н10Т | |||||
| 1,8 | 0,7 | 0,2 | 08Х18Н10Т | |||||
| 2,1 | 0,65 | 0,21 | 09Г2С | |||||
| 2,6 | 0,22 | Ст3 | ||||||
| 3,1 | 0,65 | 0,26 | 08Х18Н10Т | |||||
| 0,1 | 0,95 | 0,28 | Ст3 | |||||
| 0,3 | 0,9 | 0,31 | 20К |
Методические указания по выполнению задачи:
1. Расчетная толщина стенки:
где
К2 - коэффициент определяется по номограмме в зависимости от коэффициентов К1 и К3 (Приложение В)
nу = 2,4 - коэффициент запаса устойчивости
- длина конической обечайки, мм
E – модуль продольной упругости аппарата, МПа
Определяется по графику (Приложение Б)
= 
2. Исполнительная толщина стенки обечайки.
S=SR + С
Окончательная исполнительная толщина стенки обечайки принимается по сортаменту на листовой прокат.
3. Эффективный диаметр конической обечайки:
4. Допустимое наружное давление:
где
B1=min 
Вывод: Если [Р] > Р - то условие прочности и устойчивости выполнено.
МПа > МПа, условие выполнено.
| Расчетная температура стенки оС | Нормативно допускаемые напряжения, МПа, для конструкционного материала (стали). | |||||||
| Ст3 | 20К | 09Г2С 16ГС 17ГС | 15X5M | 12X18H10T 10X17H13M2T 10X17H13M3T | 08X18H10T 08Х18Н12Т | 08X17H13M2T 08X17H15M3T | 0X22H5T 08X21H5M2T | |
| - | ||||||||
| - | ||||||||
| - | ||||||||
| - | ||||||||
| - |
Приложение А
Приложение Б
1 – углеродные и низколегированные стали
2 – теплоустойчивые и коррозионно-стойкие хромистые стали
3 – жаропрочные, жаростойкие и коррозионно-стойкие аустенитные стали
Приложение В
