Курсовой проект по дисциплине Технологические энергоносители предприятий

• Название: Курсовой проект по дисциплине Технологические энергоносители предприятий
• Дата: 07.02.2022
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: kr_TEP_PEChAT.docx
• Тип: Курсовой проект; #354350
• страница: 2 из 2

2 Прочностной расчет

2.1 Определение минимально допустимой толщины стенки труб

Минимально допустимую толщину стенки , м определяем по формуле

11Equation Section (Next)

, (2.1)
где ‒ расчетная толщина стенки, м;

‒ суммарная прибавка к расчетной толщине стенки, м.

Расчетная толщина стенки , м определяется по формуле
, (2.2)
где ‒ внутреннее расчетное избыточное давление на участке, Па;

‒ стандартный внутренний диаметр трубы на участке, м;

‒ допускаемое напряжение для выбранного материала при расчетной температуре, МПа;

‒ коэффициент прочности сварных соединений.

Внутреннее расчетное избыточное давление на участке , Па определяется по формуле
, (2.3)
где ‒ среднее рабочее избыточное давление на участке, Па.

Допускаемое напряжение , МПа определяем из [4] для материала сталь марки Ст3 МПа.

Коэффициент прочности сварных соединений определяем из [4]

Суммарная прибавка к расчетной толщине стенки , м определяется как сумма прибавок
, (2.4)
где – прибавка для компенсации коррозии и эрозии, м;

– прибавка для компенсации минусового допуска, м;

– технологическая прибавка, м.

Сумма прибавок к расчетной толщине на коррозию, компенсацию минусового допуска и на технологические операции (гибка, штамповка и пр.) для воздухопроводов принимается не менее 2 мм.

Проводим расчет по предложенным формулам для каждого участка.

Участок И–8.

Определяем среднее рабочее избыточное давление , Па при уточненных значениях избыточного давления на границах участка по формуле (1.6)
,

Па.
Расчетное избыточное давление на участке , Па определяем по формуле (2.3)
,

Па.
Определяем расчетную толщину стенки , м по формуле (2.2)
м,

м.
Минимально допустимую толщину стенки трубы , м определяем по формуле (2.1)
м,

м.
Выполняется условие прочности . Принятый к расчету стандартный размер трубы мм удовлетворяет условию прочности.

Проводим аналогичный расчет для остальных участков сети. Результаты представлены в таблице 4.
Таблица 5 – Расчет минимальной толщины стенки трубы по участкам

Участок	И–8	И–1	И–З	З–7	З–6	З–Ж	Ж–КС	А–10	А–9	А-Б	Б–5	Б–В	В–2	В–Г	Г–4	Г–Д	Д–3	Д–Ж
, м	0.0009	0.0008	0.0013	0,0007	0,0004	0,0017	0,0045	0,0007	0,0006	0,001	0,0008	0,0014	0,0006	0,0017	0,0005	0,0019	0,0006	0,0019
, м	0.00297	0.002828	0.003288	0,002749	0,002398	0,003722	0,0065	0,0027	0,0026	0,00291	0,002781	0,003356	0,002643	0,003697	0,00245	0,003907	0,002646	0,003937

На всех участках предварительно выбранная толщина стен больше, чем минимально допустимая.

2.2 Определение расстояния между опорами

Максимальное расстояние между двумя соседними опорами , м определяется по формуле
, (2.5)
где ‒ наружный диаметр трубы, м;

‒ толщина стенки трубы, м;

‒ предел текучести материала труб и соединительных деталей, МПа;

‒ поправочный коэффициент на условия эксплуатации трубопровода;

‒ удельная нагрузка на трубопровод, Н/м;

‒ коэффициент, учитывающий влияние нагрузки, оказываемой снегом (льдом), покрывающим трубопровод (учитывается при надземной прокладке);

‒ внутреннее рабочее избыточное давление на участке, Па.

Предел текучести материала труб и соединительных деталей , МПа определяется по формуле
, (2.6)
где ‒ нормативный предел текучести, МПа.

‒ коэффициент надежности материала труб;

‒ коэффициент надежности материала труб с поправкой на температуру.

Принимаем следующие величины [4]:

Нормативный предел текучести для материала сталь марки Ст3

МПа;

Коэффициент надежности материала труб ;

Коэффициент надежности материала труб с поправкой на температуру .

Вычисляем предел текучести материала труб и соединительных деталей , МПа по формуле (2.6)
МПа.
Принимаем поправочный коэффициент на условия эксплуатации трубопровода .

Удельная нагрузка на трубопровод , Н/м определяется по формуле
, (2.7)
где ‒ коэффициент надежности материала труб;

‒ удельный вес погонного метра трубы, Н/м;

‒ коэффициент надежности материала изоляции (в данном расчете не учитываем);

‒ удельный вес погонного метра слоя изоляции, Н/м (в данном расчете не учитываем);

‒ коэффициент надежности по транспортной среде;

‒ удельный вес погонного метра среды, Н/м.

‒ удельный вес снега или льда, покрывающего трубопровод при надземной прокладке, Н/м.

Коэффициент надежности материала труб в зависимости от варианта прокладки трубопровода:

‒ для надземной прокладки ;

‒ для подземной прокладки .

Удельный вес погонного метра трубы , Н/м определяем по формуле
, (2.8)
где ‒ теоретическая масса 1 м трубы, кг;

‒ ускорение свободного падения, м/с².

Коэффициент надежности по транспортной среде в зависимости от варианта прокладки трубопровода:

‒ для надземной прокладки ;

‒ для подземной прокладки .

Удельный вес погонного метра среды , Н/м, заполняющей объем трубы, определяем как сумму удельного веса воздуха и конденсата
, (2.9)
где ‒ удельный вес воздуха, заполняющего трубу, Н/м;

‒ удельный вес конденсата, заполняющего часть сечения трубы, Н/м.

Доли конденсата принимаем в зависимости от диаметра трубы:

‒ для труб, диаметром менее 100 мм, принимаем 20 % сечения заполняет конденсат;

‒ для труб, диаметром от 100 до 500 мм, принимаем 15 %;

‒ для труб, диаметром более 500 мм, принимаем 10 %.
Удельный вес воздуха , Н/м определяем по следующей формуле
(2.10)
где ‒ давление нормальных условий, Па;

‒ газовая постоянная для воздуха, Дж/(кг∙К);

‒ коэффициент сжимаемости среды. Принимаем ;

‒ абсолютная температура рабочей среды, К. Принимаем равной температуре окружающей среды.

Удельный вес конденсата , Н/м определяем по формуле
, (2.11)
где ‒ плотность конденсата при температуре рабочей среды, кг/м³.

Расчетная удельная снеговая нагрузка , Н/м определяется по формуле
, (2.12)
где ‒ вес снегового покрова, Н. Принимаем Н – для третьего климатического района (г. Воронеж) [5].

Расчетная удельная нагрузка льда , Н/м определяется по формуле
, (2.13)
где ‒ толщина корки льда, покрывающей трубу, м;

‒ плотность льда, кг/м³.

На всех участках выбираем подземную прокладку. Поэтому в данном расчете нагрузки снега и льда не учитываем. Вычисляем максимальное расстояние между соседними опорами для каждого участка.

Участок И–8.

мм.

Теоретическая масса 1 м трубы кг [3].

Определяем удельный вес погонного метра трубы , Н/м по формуле (2.8)
Н/м.
Определяем вес воздуха , Н/м, заполняющего 1 м трубы формуле (2.10)

Дж/(кг∙К), К, Па
Н/м.
Определяем удельный вес конденсата , Н/м по формуле (2.11)
Н/м.
Определяем удельный вес погонного метра среды , Н/м, заполняющей объем трубы, по формуле (2.9)
,

Н/м.
Удельная нагрузка на трубопровод , Н/м определяется по формуле (2.7)

Н/м.
Определяем максимальное расстояние между двумя соседними опорами на участке , м по формуле (2.5)

Аналогичные вычисления производим для остальных участков.

Результаты расчетов представлены в таблице 5.
Таблица 6 – Расчет предельного расстояния между средними опорами по участкам

Участок	И–8	И–1	И–З	З–7	З–6	З–Ж	Ж–КС	А–10	А–9	А-Б	Б–5	Б–В	В–2	В–Г	Г–4	Г–Д	Д–3	Д–Ж
Вес трубы, , Н	89,997	80,56	131,67	71,848	39,191	208,06	538,54	89,997	58,075	89,997	76,204	147,886	58,075	208,06	34,776	232,737	58,075	292,309
Вес сжатого воздуха, , Н	2,026	1,55	3,709	1,221	0,327	6,41	13,955	1,055	0,74	2,007	1,392	4,046	0,733	6,313	0,376	7,973	0,745	9,971
Вес конденсата, , Н	16,87	13,44	29,867	10,619	3,996	51,299	111,446	9,127	9,109	16,87	11,988	33,614	9,109	51,299	4,467	64,448	9,109	80,307
Полный вес, , Н	104,393	91,521	158,662	80,096	41,555	57,709	637,014	95,679	65,021	104,374	85,774	178,151	65,014	255,269	38,061	293,251	65,025	367,971
Продолжение таблицы 6
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Длина пролета, , м	21,883	21,011	25,27	20,083	15,307	27,613	35,519	17,096	18,07	21,892	20,554	25,234	18,073	27,644	15,521	28,593	18,068	30,25

Прочностной расчет разветвленной тупиковой воздухораспределительной сети завершен.

Заключение

В данном курсовом проекте разработана разветвленная тупиковая воздухораспределительная сеть для снабжения промышленных потребителей сжатым воздухом от компрессорной станции. Для построенной схемы были произведены гидравлический и прочностной расчеты.

В ходе гидравлического расчета вычислены количественные потери среды вследствие утечек, потери давления в местах присоединения потребителей, потери давления на трение на участках главной магистрали и ответвлений, определено давление в узлах сети. Исходя из нагрузок потребителей и потерь давления на участках, вычислены диаметры воздухопроводов, в соответствии с которыми принимаются стандартные размеры труб. С учетом всех потерь (в том числе и за счет охлаждения) и величины конечного давления у потребителей получено давление на источнике. Опираясь на гидравлический расчет можно подобрать оборудование компрессорной станции.

В прочностном расчете вычислена минимально допустимая толщины стенки трубы на каждом участке при соответствующих условиях эксплуатации с учетом заданных ранее прибавок к толщине стенки. Проверено удовлетворение принятых в гидравлическом расчете стандартных толщин стенки труб условию прочности.

Для каждого участка определили максимальное расстояние между двумя соседними опорами с учетом всех нагрузок, оказывающих воздействие на трубопровод.

Список литературы

1. 
   Портнов В.В. Воздухоснабжение промышленного предприятия: учеб. пособие / В.В. Портнов. Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. 228с.
   
2. 
   Молчанова Р.А. Расчет системы воздухоснабжения: учеб. пособие /
   

Р.А. Молчанова. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. 60 с.

3. 
   ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент.
   
4. 
   Кожухов Н.Н. Проектирование энергоустановок: учеб. пособие /
   

Н.Н. Кожухов, И.Г. Дроздов. Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. 341 с.

5. 
   СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.