При расчётах аппаратов необходимо знать, как следует принимать ряд расчётных вели-чин, входящих в формулы.
Расчётную температуру используют для определения физико-механических характери-стик материала и допускаемых напряжений. Ее определяют на основании теплотехнических расчётов и результатов испытаний. Обычно ее принимают равной температуре среды, сопри-касающейся со стенкой. При температуре ниже 20 º С за расчётную температуру при опреде-лении допускаемых напряжений принимают температуру 20 º С.
Рабочим давлением считается максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании технологического процесса. Под расчётным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление, на которое прово-дится их расчёт на прочность. Его принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше.
Так, для аппаратов, работающих со взрывоопасными и сильно ядовитыми продуктами или легко летучими веществами, расчётное давление принимают выше рабочего на 0,1 – 0,2 МПа.
Расчётное давление определяется по формуле1.3:
| Pp P Pg, | (1.3) |
где Р – рабочее давление, МПа; Рg – гидростатическое давление, МПа.
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего избыточного давления
Условное давление применяют при стандартизации металлических сосудов,а также ихсборочных единиц и деталей. Под условным давлением понимают избыточное рабочее дав-ление при температуре 20 º С. На прочность стальные сосуды, аппараты, их сборочные еди-ницы и детали должны рассчитываться в этом случае с допустимыми напряжениями при
| температуре 100 º С, а из | Таблица 1.1 – Условия проведения гидравлических испытаний | |||||||||
| цветных металлов, чугуна | ||||||||||
| и др. – при расчётной тем- | Сосуды | Рабочее дав- | Пробное давление на заво- | |||||||
| пературе, выбранной с | ление Р, МПа | де-изготовителе Р, МПа | ||||||||
| учетом изменения их фи- | ||||||||||
| зико-механических | 1,5 P | |||||||||
| Все, кроме литых | ниже 0,5 | |||||||||
| max | ||||||||||
| свойств. | 0,2 | t | ||||||||
| Для проверки прочно- | ||||||||||
| сти и герметичности сосу- | ||||||||||
| 1,25 P | 20 | |||||||||
| ды и аппараты, работаю- | Все, кроме литых | 0,5 и выше | max | |||||||
| P 0,3 | t | |||||||||
| щие под избыточным дав- | ||||||||||
| лением свыше 0,07 МПа, | ||||||||||
| Литые | независимо от | |||||||||
| согласно правилам Госгор- | давления | 1,5 P | ||||||||
| max | ||||||||||
| технадзора России (ПБ 03- | 0,3 | t | ||||||||
| 576-03), должны проходить | ||||||||||
| испытания на заводе-изго- | Здесь 20, t – допускаемые напряжения для материала сосуда | |||||||||
| товителе и испытания при | или его элементов соответственно при температуре +20 °С и | |||||||||
| периодическом освидетель- | рабочей температуре, МПа. | |||||||||
| ствовании по месту их экс- |
плуатации.
Испытания аппаратов проводят гидравлически на пробное давление, указанное в табли-
це 1.1.
Расчёт ведется по тому элементу сосуда, для которого отношение допускаемых напря-жений при +20 °С и рабочей температуре является наименьшим.
Для сосудов высотой более 8 м внутренний осмотр и гидравлическое испытание могут производиться в горизонтальном положении.
В случае, когда сосуды имеют неодинаковую по высоте толщину стенки, необходимо подтвердить расчётом, что при пробном давлении с учетом гидростатического давления на-пряжения в элементах сосуда не будут превышать допустимые.
Во всех случаях гидравлического или пневматического испытания пробным давлением при проверочных расчётах толщины стенок отношение запаса прочности к пределу текуче-сти при температуре плюс 20 °С должен быть не менее 1,1 – при гидравлическом испытании и не менее 1,2 – при пневматическом.
Сосуды и аппараты, работающие под атмосферным давлением, испытываются водой под налив или смачиванием сварных (паяных) швов керосином.
Для проведения гидро- или пневмоиспытаний в конструкции оборудования необходимо предусматривать установку вентилей для выпуска воздуха из всех верхних полостей, и все технологические штуцера снабжать заглушками.
Допускаемые напряжения
Основной задачей расчёта на прочность элементов пищевого оборудования является оп-ределение размеров элементов, выдерживающих заданную нагрузку, или определение вели-чины нагрузки, которую можно допустить для данного элемента без нарушения его работо-способности. Как в прямой, так и в обратной задаче необходимо знать величину допускаемо-го напряжения конструкционного материала.
Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Элементы теории и сборник задач Расчёт сосудов работающих под действием внутреннего избыточного давления
Материалы для изготовления элементов машин и аппаратов выбираются в соответствии со спецификой их эксплуатации и с учетом изменения исходных физико-механических свойств материалов под воздействием температуры, давления, рабочей среды и протекаю-щих в оборудовании технологических процессов.
Допускаемые напряжения определяют по формуле 1.4:
| *, | (1.4) |
где * – нормативное допускаемое напряжение при расчётной температуре; – по-правочный коэффициент, учитывающий степень опасности обрабатываемой среды.
Для стальных отливок значения допускаемого нормативного напряжения должны быть
| уменьшены: | ||||||||
| - при индивидуальном контроле качества в 1,25 раза; | ||||||||
| - при выборочном контро- Таблица 1.2 – Значения коэффициента | ||||||||
| ле в 1,4 раза. | ||||||||
| Предельно допус- | Нижний пре- | Минимальная | Попра- | |||||
| Поправочный коэффици- | тимая концентра- | дел | взры- | температура | вочный | |||
| ент, вводимый в качестве | ция взрыво- и по- | ваемости, % | самовоспла- | коэффи- | ||||
| множителя к | нормативным | жароопасных | менения, °С | циент, | ||||
| допускаемым | напряжениям, | продуктов | по са- | |||||
| при расчёте сосудов и аппара- | нитарным | нор- | ||||||
| тов, в которых обрабатывают- | мам, мг/м 3 | |||||||
| ся, хранятся и транспортиру- | менее 50 | менее 5 | менее 300 | 0,7 | ||||
| ются взрыво- и пожароопас- | 50 - 1000 | 5-10 | 300 - 450 | 0,75 | ||||
| ные продукты или высокоток- | более 1000 | более 10 | более 450 | 0,8 | ||||
| сичные вещества, изменяется |
от 0,7 до 1. Величина для стальных сосудов и аппаратов указана в таблице 1.2.
Если обрабатываемая среда не опасна и не токсична, то =0,9. При отсутствии данных –
=0,75.
Расчёт на прочность, с учетом коэффициента, не исключает необходимости руково-дствоваться также соответствующими действующими правилами, нормами и инструкциями по технике безопасности, промышленной санитарии и пожарной безопасности.