Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет прикладной биотехнологии и инженерии
Кафедра машин и аппаратов химических и пищевых производств
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли»
на тему «Проектирование и расчет входного патрубка для греющего пара в кипятильнике»
Руководитель:
Ким В.Б.
« » 2017 г.
Исполнитель: студент
Группы 14ЭРП(ба)МАХП
Мурзин Р.И.
« » 2017 г.
Оренбург 2017
Содержание
Введение………………………………………………………………….3
Аннотация……………………………………………………………......4
1.Расчет входного патрубка для греющего пара в кипятильнике…5
1.2.Вычисление исходных расчетных геометрических параметров ..6
1.3.Расчет цилиндрической обечайки…………...……………….…….7
1.4Расчет краевого эффекта у цилиндрической оболочки………..…..9
Список использованных источников………………………….….......15
Введение
Курсовая работа является заключительным этапом освоения дисциплины «Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли» имеет своей целью закрепление теоретических знаний и умений, полученных при освоении дисциплины. Курсовая работа представляет собой совокупность конструкторских документов: графических - чертежей в объеме двух листов формата А1 и текстовых документов - пояснительной записки (ПЗ), расчетов. В данной курсовой работе для расчета входного патрубка для греющего пара в кипятильнике, мы приводим вычисление исходных расчетных геометрических параметров и величин, а также расчета цилиндрической обечайки.
Аннотация
Расчетно-пояснительная записка содержит 12 страниц, в том числе 1 таблица. Графическая часть выполнена на 2 листах формата А1. В данном проекте изложены основные положения и произведен расчет входного патрубка для греющего пара в кипятильнике. Произведен расчет цилиндрической обечайки. Во время выполнения курсового проекта принимались технические решения, опирающиеся на существующие материалы, ГОСТы.
1.Расчетная часть
1.1 Исходные данные:
Целью расчета сосудов и резервуаров, корпусов аппаратов является определение напряжений и деформаций в стенках обечайки и днища или перехода. Для определения напряжений и деформаций необходимо определить внутренние усилия и моменты, действующие на элемент оболочки. Для учета граничных условий необходимо определять перемещения точек оболочки (линейные и угловые) на краях. Это радиальное и осевое перемещения ξ и η и угол поворота нормали ψ.
Пусть заданы геометрические параметры сосуда, упругие параметры материала сосуда и параметры внешней нагрузки.
Геометрические параметры обечайки и днища или перехода. Геометрические размеры даны для внутренних размеров обечайки и днища или переходов.
Обечайка цилиндрическая:
- Внутренний диаметр цилиндрической обечайки (Dвн=500 мм)
- Толщина стенки обечайки ( h =20 мм)
- Длина обечайки ( l=200 мм)
Параметры материала:
- Модуль упругости Юнга (Е= МПа)
- Коэффициент Пуассона (ν=0,32)
Параметры внешней нагрузки .
- Избыточное внутреннее давление ( р=0,6МПа)
1.2Вычисление исходных расчетных геометрических
параметров и величин
1.Вычисляем геометрические параметры срединных поверхностей обечайки, днища и переходов: диаметров, диаметров оснований и переходов.
;
2.Вычисляем постоянные величины - цилиндрическую (изгибную) жесткость Д оболочек, параметр β и координаты точки стыка торового перехода с днищем r1 :
Целью расчета является определение напряжений, перемещений и углов поворота нормали. Расчет проводим вначале по безмоментной теории, затем проводим расчет краевого эффекта и результаты суммируем.
1.3Расчет по безмоментной теории
1.3.1Расчет цилиндрической обечайки
Для цилиндрической обечайки Rm = ∞, Rt = R = D / 2. Из формул следует, что внутренние усилия в стенке цилиндрической обечайки будут («котельные» формулы или формулам Мариотта)
а напряжения
Напряжения постоянны по длине обечайки и в окружном направлении.
Радиальное перемещение ξ определяем по формуле:
в которой, для всех точек цилиндрической оболочки
то есть радиальное перемещение точек обечайки по всей длине также постоянно. Осевое перемещение определяем по формуле:
Осевое перемещение точек по длине распределено линейно от 0 до , (обечайка уменьшается по длине).
Если сосуд или резервуар на каком-либо краю не защемлен, то он имеет возможность свободного осевого перемещения и определять осевое перемещение нет необходимости.
Угол поворота нормали ψ (угловое перемещение) определяем по формуле:
но в нашем случае
т.к.
1.4Расчет краевого эффекта.
Краевой эффект состоит в возникновении в оболочках составляющих сосуд или резервуар в зонах, прилегающих к стыку оболочек различных типов изгибающего момента и поперечной силы из-за возникновения в стыке краевого момента М0 и краевой поперечной силы Q0 . Этот момент и поперечная сила, достигающие максимума в самом стыке, затухают по мере удаления от края оболочки.
Оболочки различают короткие и длинные. Если оболочка короткая, то краевой эффект на одном краю не успевает затухнуть до достижения второго края, поэтому определение краевых эффектов на одном краю, необходимо определять с учетом условий на втором краю. Для длинных оболочек, краевые эффекты успевают затухнуть до достижения второго края, поэтому краевые эффекты на каждом краю можно определять независимо от условий на другом краю. Здесь полагается, что все оболочки длинные, кроме торового перехода.
Пусть имеем длинную цилиндрическую оболочку, т.е. длина удовлетворяет условию
Рассмотрим расчет краевого эффекта у цилиндрической оболочки. Координата х отсчитывается от края цилиндра через ∆х = 5мм от нуля до х= l1, где - ориентировочная длина краевой зоны или до такого х , при котором Мx и Q станут равными нулю.
Неизвестными являются M0 и Q0 - краевой момент и поперечная сила . Они определяются по формулам которые в этом случае примут вид:
Напряжения в стенках обечаек и днищ определяются по формулам
При х=0
При х=1
При х=2
при х=3
При х=4
|
σm |
2.16 |
1.96 |
1.76 |
1.75 |
1.674 |
|
σt |
0.93 |
0.63 |
0.42 |
0.31 |
0.175 |
Внутренние силы, моменты, перемещения и угол поворота нормали при действии равномерного избыточного внутреннего давления определяются по формулам:
Происходит изменение табулированных функции ( ) при изменение х=0,1,2,3,4…
Идет подстановка числа (х), до того момента пока не приравняется к нулю. С каждым разом увеличивая число (х) происходит изменение табулированных функции, что приводит к уменьшению данных расчетных показателей; внутренние силы, моменты, перемещения и угол поворота нормали при действии равномерного избыточного внутреннего давления. Подстановка числа (х) привела приближенно к нулю, при х=9.
|
x |
||||||||
|
0 |
0 |
2,8 |
-4,8 |
7,8 |
3,7 |
0,42 |
2,47 |
0,79 |
|
1 |
0,17 |
2,27 |
-3,9 |
7,8 |
2,505 |
0,223 |
1,68 |
0,537 |
|
2 |
0,34 |
1,9 |
-3,17 |
7,8 |
1,8 |
0,14 |
0,84 |
0,268 |
|
3 |
0,51 |
1,5 |
-2,38 |
7,8 |
1,18 |
0,06 |
0,801 |
0,256 |
|
4 |
0,68 |
1,05 |
-1,69 |
7,8 |
0,69 |
0,01 |
0,475 |
0,152 |
|
5 |
0,85 |
0,88 |
-1,3 |
7,8 |
0,015 |
-0,001 |
0,33 |
0,1 |
|
6 |
1,02 |
0,54 |
-0,87 |
7,8 |
0,254 |
0,016 |
0,178 |
0,056 |
|
7 |
1,20 |
0,28 |
-0,56 |
7,8 |
0,112 |
0,021 |
0,082 |
0,026 |
|
8 |
1,36 |
0,11 |
-0,34 |
7,8 |
0,038 |
-0,021 |
0,031 |
0,009 |
|
9 |
1,53 |
0,28 |
-0,2 |
7,8 |
0,008 |
-0,018 |
0,005 |
0,001 |
Список использованных источников
Основные процессы и аппараты химической технологии. /Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под редакцией Ю.И. Дытнерского, 2е издание. М.; Химия, 1991.–496 стр.
- Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов /Под ред. чл.–корр. АН СССР П.Г. Романкова-10е издание, переработанное и дополненное–Л.; Химия 1987 г. 576 стр.
- Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издание 9е. М.: Химия, 1973, 750 стр.
Содержание архива
Скачать: