ӨНДІРІС ПЕН ПРОЦЕССТЕРДІҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ҚАУІПСІЗДІГІ. БТПП Практика 3. ысыммен жмыс істейтін ыдыстар мен аппараттарды есептеу ысыммен жмыс істейтін ыдыстар мен аппараттарды есептеу дістемесі

Название	ысыммен жмыс істейтін ыдыстар мен аппараттарды есептеу ысыммен жмыс істейтін ыдыстар мен аппараттарды есептеу дістемесі
Анкор	ӨНДІРІС ПЕН ПРОЦЕССТЕРДІҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ҚАУІПСІЗДІГ
Дата	04.11.2021
Размер	53 Kb.
Формат файла
Имя файла	БТПП Практика 3.docx
Тип	Документы #263125

^2. ҚЫСЫММЕН ЖҰМЫС ІСТЕЙТІН ЫДЫСТАР МЕН АППАРАТТАРДЫ ЕСЕПТЕУ
2.1. Қысыммен жұмыс істейтін ыдыстар мен аппараттарды есептеу әдістемесі

Әр түрлі салалардағы кәсіпорындарда жоғары қысыммен жұмыс істейтін ыдыстар мен құрылғылар, коммуникациялар кеңінен қолданылады.

Ыдыстар химиялық, жылу және басқа технологиялық процестерді жүргізуге, сондай-ақ газ тәрізді, сұйық және басқа заттарды сақтауға және тасымалдауға арналған герметикалық жабық контейнерлер деп аталады.

Ерекше қауіп-бұл артық қысыммен жұмыс істейтін кемелер, өйткені олардың жарылыс кезінде заттың химиялық немесе физикалық түрленуі кезінде үлкен энергия бөлінеді. Мысалы, физикалық жарылыс кезінде, яғни газдардың немесе будың кенеттен адиабатикалық кеңеюі кезінде, қысқа уақыт ішінде (0,1 с) Сығылған ортаның энергиясы бұзылған ыдыстың сынықтарының кинетикалық энергиясына және қуаты A, Вт соққы толқынына өткізіледі:

А= W/ t, (2.1)

где W– газдың адиабатиқалық кеңейту кезіндегі жарылыс жұмысы, Дж;

t– жарылыстың әрекет ету уақыты, с (шамамен 0,1 с).

В свою очередь работа взрыва сосуда может быть определена по формуле
W VP₁/(m1)[1  P₂/ P₁^m^^1/^m] , (2.2)
где V – ыдыстың көлемі( газдың бастапқы көлемі), м3;

Р₁, Р₂ – ыдыстағы газдың бастапқы және соңғы қысымы,Па;

m– адиабата көрсеткіші (мысалы, ауа үшін m = 1,41).

m= C_Р/ C_V, (2.3)

где C_Р–удельная теплоемкость газа при постоянном давлении тұрақты қысымдегі газдың меншікті жылу сыйымдылық газды, Дж/(кг°С); C_V– - тұрақты көлемдегі газдың меншікті жылу сыйымдылығы..

При взрывах сосудов под давлением развиваются большие мощности, которые могут приводить к значительным разрушениям. Так, мощность, выделяющаяся при взрыве сосуда емкостью 1м³, содержащего воздух под давлением 1,2 МПа (12 кгс/см²), при длительности взрыва 0,1 с составляет 28 МВт.
При взрыве парового котла давление резко снижается до атмосферного, и находящаяся в нем вода мгновенно испаряется. Объем, занимаемый этим паром, будет примерно в 700 раз больше объема испарившейся воды.

Особенно опасны взрывы сосудов, содержащих горючую среду, так как осколки резервуаров даже большой массы (до нескольких тонн) разлетаются на расстояние до нескольких сот мет ров и при падении на здания, технологическое оборудование, емкости вызывают разрушения, новые очаги пожаров, гибель людей. В связи с особой опасностью такого оборудования их изготовление и эксплуатация регламентируются «Правилами устройства и

безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Эти Правила распространяются на следующие аппараты, сосуды и емкости, наиболее опасные по возможным последствиям взрывов:

а) сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115°С или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения, при давлении 0,07 МПа, без учета гидростатического давления;

б) сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше

0,07 МПа;

в) баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа;

г) цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжатых и сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50°С превышает давление 0,07 МПа;

д) цистерны и сосуды для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа создается периодически для их опорожнения;

е) барокамеры.

Материалы, используемые для изготовления сосудов под давлением, должны обеспечивать их надежную работу в течение расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации (расчетные температура, давление, состав и характер среды и др.). Они выбираются в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Номинальную толщину стенки обечайки рассчитывают по одной из следующих формул:

при номинальном наружном диаметре:

_S_pD_н

2,04_д  p

 C; (2.4)

при номинальном внутреннем диаметре:

_S_pD_в

2,04_д  p

 C, (2.5)

где S – толщина стенки, мм; p – расчетное давление внутри сосуда, МПа; D_н, D_в – номинальные наружный и внутренний диаметры обечайки, мм;  – коэффициент прочности сварного шва: для углеродистой, низколегированной, марганцовистой, хромомолибденовой и аустенитной стали  = 1; для хромомолибденованадиевой и высокохромистой стали  = 0,8; для углеродистой и низколегированной марганцовистой стали – в зависимости от способа сварки: при автоматической двусторонней сварке под флюсом, контактной сварке, односторонней ручной и автоматической сварке под флюсом, электрошлаковой сварке, ручной сварке в атмосфере углекислого газа и аргонодуговой сварке  = 0,85, при всех других видах ручной электрической и газовой сварки  = 0,8; _д – нормальное допускаемое напряжение, МПа (табл. 2.1);

С – прибавка к расчетной толщине стенки, мм: для обечаек, свариваемых из листа или кованых с последующей механической обработкой при толщине листа не более 20 мм С = 1; при толщине листа более 20 мм С = 0; если наибольший минусовой допуск по толщине листа превышает 3% номинальной толщины, то в прибавке С должно быть учтено это превышение.

Расчетные формулы пригодны при соблюдении следующих условий:

для емкостей, содержащих воду, пароводяную смесь или насыщенный пар,

^S^^C 0,18,

D_н

или

^S^^C 0,28; (2.6)

D_в

для сосудов, содержащих перегретый пар,

^S^^C 0,28,

D_н
или

^S^^C 0,64 . (2.7)

D_в

Таблица 2.1

Нормальные допускаемые напряжения стали в зависимости от температуры стенки емкости

Расчетная температура стенки, °С	Значение _д для сталей, МПа
Расчетная температура стенки, °С	10	20, 20К	25	15ГС	12МХ	15ХМ	12Х1МФ	15Х1М1Ф
20	127,4	144,1	161,7	181,3	144,1	19,9	169,5	188,2
250	109,8	129,4	144,1	161,7	142,1	149	162,7	182,3
300	98	116,6	129,4	149,9	138,2	144,1	155,8	176,4
350	85,8	103,9	113,7	131,3	134,3	139,2	149	168,6
400	75,5	90,2	98	110,7	122,5	134,3	142,1	158,8
450	51,9	62,7	66,6	81,3	94,1	128,4	135,2	149
500	29,4	33,3	33,3	–	33,3	100,9	123,5	137,2
550	–	–	–	–	–	49	72,5	83,3

19
Окончание табл. 2.1

Расчетная температура стенки, °С	Значение _д для сталей, МПа
Расчетная температура стенки, °С	12Х2МФБ	12Х2МФСР	Х18Н10Т, Х14Н14В2М	Х14Н18В2БР, Х16Н16В2МБР	1Х12В2МФ
20	137,2	163,7	13,1	–	–
250	126,4	156,8	122,5	–	–
300	124,5	150	117,6	–	–
350	120,5	144,1	113,7	–	–
400	117,6	137,2	108,8	–	–
450	114,7	130,3	104,9	–	–
500	78,4	119,6	101,9	–	–
550	50	72,5	99	112,7	–
600	–	–	72,5	100,9	60,8
650	–	–	47	78,4	25,5
700	–	–	29,4	45,1	–

Порядок расчета.

Подбирают по табл. 2.1 материал для изготовления сосуда под давлением в зависимости от особенностей технологического процесса.
Рассчитывают по формуле (2.4) или (2.5) толщину обечайки.
Проверяют условия пригодности расчетной формулы для определения толщины стенки.

Варианты

Варианты	Dн, мм	Dв, мм	p , МПа	Варианты	Dн, мм	Dв, мм		p , МПа
1	5	10	0,07	31	7,91	14,5		0,238
2	5,01	10,15	0,0756	32	8,01	14,65		0,2436
3	5,11	10,3	0,0812	33	8,11	14,8		0,2492
4	5,21	10,45	0,0868	34	8,21	14,95		0,2548
5	5,31	10,6	0,0924	35	8,31	15,1		0,2604
6	5,41	10,75	0,098	36	8,41	15,25		0,266
7	5,51	10,9	0,1036	37	8,51	15,4		0,2716
8	5,61	11,05	0,1092	38	8,61	15,55		0,2772
9	5,71	11,2	0,1148	39	8,71	15,7		0,2828
10	5,81	11,35	0,1204	40	8,81	15,85		0,2884
11	5,91	11,5	0,126	41	8,91	16		0,294
12	6,01	11,65	0,1316	42	9,01	16,15		0,2996
13	6,11	11,8	0,1372	43	9,11	16,3		0,3052
14	6,21	11,95	0,1428	44	9,21	16,45		0,3108
15	6,31	12,1	0,1484	45	9,31	16,6		0,3164
16	6,41	12,25	0,154	46	9,41	16,75		0,322
17	6,51	12,4	0,1596	47	9,51	16,9		0,3276
18	6,61	12,55	0,1652	48	9,61	17,05		0,3332
19	6,71	12,7	0,1708	49	9,71	17,2		0,3388
20	6,81	12,85	0,1764	50	9,81	17,35		0,3444
21	6,91	13	0,182	51	9,91	17,5		0,35
22	7,01	13,15	0,1876	52	10,01	17,65		0,3556
23	7,11	13,3	0,1932	53	10,11	17,8		0,3612
24	7,21	13,45	0,1988	54	10,21	17,95		0,3668
25	7,31	13,6	0,2044	55	10,31	18,1		0,3724
26	7,41	13,75	0,21	56	10,41	18,25		0,378
27	7,51	13,9	0,2156	57	10,51	18,4		0,3836
28	7,61	14,05	0,2212	58	10,61	18,55		0,3892
29	7,71	14,2	0,2268	59	10,71	18,7		0,3948
30	7,81	14,35	0,2324	60	10,81		18,85	0,4004