partea 1

TEMA DE PROIECT

S se proiecteze un recipient sub presiune, cilindric, vertical, prevzut cu dispozitiv de amestecare, n construcie, sudat, avnd urmtoarele caracteristici: Dn = 1900 [mm] diametrul nominal (interior);

= 1,5 raportul dintre partea cilindric a autoclavei i diametrul interior;

Tn = 105 o C - temperatura mediului de lucru;

Tag = 190 o C - temperatura agentului termic; = 65 [%] gradul de ncrcare;Mediul reactor are urmtoarele proprieti:

- - densitatea fazei continue;

- - densitatea fazei disperse;

- vscozitatea fazei continue;

- vscozitatea fazei disperse;

- = 25 [%] participaia fazei disperse;

- GRC = 4 grad de rezisten la coroziune a oelului carbon

- At = 1 Al aria de transfer termic;

- n = 10 [ani] numr anilor de funcionare;

Descrierea unui reactor cu amestector

Amestecarea este operaia de omogenizare a dou sau mai multor substane, n vederea obinerii unui produs cu aceeai compoziie n ntreg volumul su (omogenizare mecanic) i/sau cu aceeai temperatur (omogenizare termic). Operaia de amestecare se utilizeaz i anume procese tehnologice i pentru accelerarea reaciilor chimice i a unor procese fizice.Ca orice operaie, i amestecarea este caracterizat prin indicii de lucru, i anume: indicii de calitate, indicii de exploatare. Operaia de amestecare este eficient cnd se realizeaz cu efect bun de amestecare cu un consum redus de energie.

Procesul de amestecare cuprinde dou faze: n prima faz se realizeaz o amestecare local n apropierea dispozitivului sau presei care realizeaz amestecarea, crend zone mici de amestecare, crend zone mici de amestecare n care iau natere cureni cu viteze diferite ce conduc la deplasarea unor volume de materii; n faza a dou volume de materiale supuse amestecrii, aflate n apropierea dispozitivelor de amestecare, antreneaz alte volume vecine.Operaia de amestecare se caracterizeaz: tehnologic prin eficacitatea de amestecare (exprimat prin omogenizarea concentraiei, cmpul de temperatur, viscozitate), i economic, prin energia consumat. Acestea depind de o serie de factori, dintre cei mai importani sunt: proprietile materialelor care se amestec: stare fizic, densitate, viscozitate, miscibilitate la fluide, iar pentru solide densitatea, forma i granulaia particulelor;

proprietile (amestecului produsului final) care trebuie obinut: densitatea, gradul de omogenizare i, ce mai important, vscozitatea cinematic, care determin direct proporional mrimea energiei consumate pentru realizarea amestecrii; forma, mrimea. Poziia i turaia dispozitivului de amestecare: forma i mrimea dispozitivului de amestecare trebuie alese astfel nct s realizeze ct mai multe puncte de agitare local n ct mai multe zone din material; poziia de aezare cu dispozitivul de amestecare trebuie s determine n vas cureni de direcii diferite, care s, se intersecteze, rezultnd astfel o amestecare general bun; turaia dispozitivului de amestecare trebuie s asigure formarea de cureni cu viteze de deplasare mari, care s conduct la deplasarea a ct mai multor poriuni de material ntr-o puternic agitare general; aparatul n care se realizeaz amestecarea, care are influen mare asupra caracterului amestecrii, prin elementele geometrice (form i dimensiuni), prin micarea pe care o are n timpul amestecrii i gradul de umplere cu material;Utilajele n care se realizeaz amestecarea se numesc, n general, amestectoare. Mai sunt folosite i denumirile de agitatoare i malaxoare, corespunztoare operaiilor respective.

n general, un amestector este compus dintr-un vas de amestecare (recipient, cuv), unul sau mai multe dispozitive de amestecare, unul sau mai multe mecanisme de acionare i echipamente anexe (pentru ncrcare, descrcare, cade i reazeme de susinere).

Vasul de amestecare are diferite forme (cilindric, semisferic, bitronconic, cubic), cu peretele interior neted sau cu amenajri (icane verticale sau nclinate). Vasele de amestecare se construiesc din diferite materiale fonte, oeluri, materiale metalice inoxidabile, mase plastice, materiale metalice emailate.

Fig.1 Reactor cu amestector cu brae:

1-motoreductor; 2 - turl; 3 - gur de verificare; 4 - capac; 5 - arbore; 6 - flan; 7-garnitur; 8-amestector; 9-corpul recipientului; 10-corp manta; 11-suport tip picior; 12-racord pentru evacuarea condensatului; 13-racord de golire; 14-fund manta;15-fund recipient; 16-racord pentru intrarea agentului termic; 17-dop de aerisire; 18-racord de alimentare; 19-dispozitiv de etanare.Conform N.T.R. 6424-80 vom avea:

Hi = 475 [mm] nlimea prii bombate a fundului;

H = 60 [mm] nlimea prii cilindrice a fundului;

nlimea total va fi:

Hf = Hi + h = 475 + 60

Hf = 535 [mm]

Volumul fundului va fi:

Desen capac/fund Schi la scar a recipientului cu dimensiunile stabilite

Din raportul:

va rezulta: H = 1,5 Dn = 1,5 1900

H = 2850 [mm]nlimea recipientului va fi:

Ht = H + 2Hf = 2850 + 2 535 Ht = 3920 [mm] Fig.2 Schia recipientuluiPROIECTAREA CORPULUI AUTOCLAVEI

STABILIREA GEOMETRIEI SI DIMENSIUNILOR AUTOCLAVEI

Corpul autoclavei este format din:

partea superioar care formeaz capacul, avnd form semielipsoidal;

partea de mijloc, avnd form cilindric;

partea inferioar de form semisferic.

Capacul este executat din tabl obinut prin ambutisare. Conform NT 6424 80 [12] prevede, pentru capac la diametrul Di = 800 [mm], urmtoarele dimensiuni:

Fig. 2.1. Capac semielipsoidal

Fundul se alege n funcie de procesele fizico chimice ce au loc n recipient, de presiunea nominal i de posibilitile de prelucrare de care dispune. El este nedemontabil, fiind sudat de partea cilindric.

Se alege fund, dar i capac de form semielipsoidal obinut prin ambutisare, datorit avantajelor pe care le prezint:

prelucrare uoar;

nlime acceptabil:

are o poriune cilindric care duce la evitarea suprapunerii de tensiuni (tensiuni datorate schimbrii profilului prin trecerea de la forma cilindric la cea elipsoidal i tensiuni ce apar datorit mbinrii sudate dintre fund i partea cilindric a recipientului).

Din ndrumar de proiectare. Recipiente sub presiune vol. 1, se aleg dimensiunile fundului, n funcie de diametrul nominal.

DETERMINAREA NLIMIII LICHIDULUI DIN RECIPIENTDeterminarea volumului total:

Vt = Vc + 2Vf

unde: Vc = - volumul prii cilindrice a recipientului;

Vf = 1,06 [m3] volumul fundului / capacului;

Vc =

EMBED Equation.3 [m3]

Vt = 8,08 + 2 1,06 = 10,21 [m3]

Determinarea volumului util:

unde: = 0,65 gradul de umplere;

Vu = 0,65 10,21 = 6,64 [m3]

Determinarea nlimii de lichid din partea cilindric:

Vu = Vcu +Vf

unde: Vcu = - volumul util din partea cilindric;

Se va obine:

= Vu +Vf - nlimea util a prii cilindrice; [mm]

nlimea total va fi:

Hl = Hu +Hf = 1968 + 535 Hl = 2503 [mm]

2.1.2. STABILIREA VOLUMULUI UTIL

Pentru a afla nlimea de produs din autoclav n timpul funcionrii trebuie n prealabil s determinm volumul total (Vt) al autoclavei, dup care avnd gradul de umplere (( = 60 %); astfel volumul util Vu este:

Vu = ( ( Vtunde: Vt = Vc + Vcil + Vf volumul total;

Vc = - volumul capacului;

Vcil = - volumul cilindrului;

Vf = - volumul semisferei (fundului);

= 0,2 raportul dintre inlimea prii cilindrice i diametrul interior;

Ri = - raza interioar a autoclavei.

Efectund calculele se obine:

Ri = = 400 [mm],

Vf == 26,8 ( 10-2 [m3],

Hc = 0,2 ( Di = 0,2 ( 800 = 160 [mm],Vcil == 8,04 ( 10-2 [m3],Vc ==8,71( 10-2 [m3],

Vt = 8,71( 10-2 + 8,04 ( 10-2 + 26,8 ( 10-2 = 43,55 ( 10-2 [m3],

Vu = 0,6 ( 43,55 ( 10-2 = 26,13 ( 10-2 [m3].2.1.3. ALEGEREA MATERIALULUI DE CONSTRUCTIE

A autoclavei I STABILIREA TENSIUNII ADMISIBILE

PENTRU MATERIALUL ALES

Alegerea materialului de constructie al cazanului se face tinnd cont de: destinatia utilajului, natura produsului care se prelucreaza, accesibilitatea si costul materialului si procedeul de prelucrare.

Foarte important este ca materialul ales sa asigure rezistenta mecanica si rigiditatea utilajului, protectia la coroziune, la solicitarile termice corespunzatoare condiiiilor de exploatare, sa nu reactioneze cu produsul prelucrat (sa nu aiba grad de toxicitate).

n industria alimentara problema calitatii este prioritara celei economice (a pretului de cost); se aleg materiale care sa-si pastreze caracteristicile mecanice indiferent de parametrii de regim si variatia lor n timpul exploatarii.

Avnd n vedere aceste considerente si tinnd cont ca gradul de coroziune este ridicat, se alege ca material de constructie al cuvei un otel aliat, inoxidabil, anticoroziv, cu structura austenitica:

X 10 Cr Ni Mo 18.10 W. 1. 4401 DIN 17440

Tabla se va suda cap la cap, iar coeficientul de calitate al cordonului de sudura este:

(s=1.

Otelul ales are urmatoarele caracteristici mecanice conform [2]:

-=225 [N/mm2]- limita de curgere la temperatura mediului;

-=363 [N/mm2]- limita de rupere la temperatura mediului;

-=205 [N/mm2]-limita de curgere la temperatura de lucru.

Conform [6] relatia de calcul a limitei de rupere la temperatura de lucru este:

=-

= 500 - = 472,5 [N/mm2].

Tensiunea admisibila se va determina conform [6], astfel:

(a = min;

unde: cc=1,5-coeficient de siguranta la curgere;

cr=2,4-coeficient de siguranta la rupere.

Atunci:

= min= 150 [N/mm2].

= min ;

=136,67 [N/mm2].

2.1.4. ALEGEREA MATERIALULUI DE CONSTRUCTIE

A MANTALEI I STABILIREA TENSIUNII ADMISIBILE

PENTRU MATERIALUL ALES

Pentru nclzirea autoclavei se folosete abur tehnologic. Conform [7] pentru aburul utilizat la temperatura Tag = 160 0C are o presiune Pag = [N/mm2].

Sistemul de nclzire al autoclavei este mantaua. Aceasta va fi de form semicilindric, va acoperi partea inferioar a autoclavei i va prins de aceasta prin sudare.

Pentru manta se alege un otel pentru recipiente

R 37 STAS 2883 80

ce are urmtoarele caracteristici, conform [2]:

-(=235 [N/mm2]- limita de curgere la temperatura mediului;

-(

EMBED Equation.3 =360 [N/mm2]- limita de rupere la temperatura mediului;

-(=185 [N/mm2]-limita de curgere la temperatura de lucru.


(=(-

(=360 - =332,5 [N/mm2].

Tensiunea admisibil se va determina conform [6], astfel:

(a = min.

Atunci:

(= min =150 [N/mm2].

(= min=123,33 [N/mm2].

2.1.5. CALCULUL GROSIMII PERETELUI AUTOCLAVEI

Calculul grosimii peretelui autoclavei se face calculnd grosimea a peretelui prii paralelipipedice, grosimea a capacului si grosimea peretelui semisferei de fund.

2.1.5.1. CALCULUL GROSIMII PERETELUI CAPACULUI

Conform [6] relaia de calcul a grosimii capacului este:

sc=(c+c1+crunde: (c=- grosimea de rezisten a peretelui capacului;

Ri= 400 [mm] - raza cercului de baz a capacului;

(s= 0,95 - coeficient de calitate al cordonului de sudura;

=136,67 - tensiunea admisibil la temperatura de lucru;

Pc= Pn+Ph - presiunea de calcul;

Pn= 0,5 [MPa] - presiunea nominal conform datelor de proiectare;

Ph=( ( g ( H a - presiunea hidrostatic;

(= 1500 - densitatea amestecului.

Inlocuind numeric se obine:

Ph=1500 ( 9,81 ( 200 ( 10-6=0,003 .

Deoarece:

Ph= 0,003 < 0,05 ( Pn = 0,05(0,5=0,025,

atunci vom avea:

Pc=0,5.

Grosimea de rezisten va fi:

(c==3,06[mm].

Grosimea real a peretelui va fi conform STAS:

sc= 4 [mm];

unde: c1=0,01 [mm]-adaos de coroziune - eroziune;

cr=0,93 [mm]-adaos de rotunjire.

2.1.5.2. CALCULUL GROSIMII PERETELUI FUNDULUI


sf=(f+c1+crunde: (f=- grosimea de rezisten a peretelui fundului;

Grosimea de rezisten va fi:

(c==3,56[mm].


sc= 4 [mm];


cr=0,43 [mm]-adaos de rotunjire.

2.1.5.3. CALCULUL GROSIMII PERETELUI VIROLEI


sV=(V+c1+crunde: (v=- grosimea de rezisten a peretelui capacului; Grosimea de rezisten va fi:

(c==3,42[mm].


sc= 4 [mm];


cr=0,57 [mm]-adaos de rotunjire.2.1.6. ALEGEREA AGENTULUI TERMIC SI STABILIREA PRESIUNII SALE

Deoarece temperatura agentului termic este:

tag=155[oC];

nclzirea se face cu abur.

Din [12] se adopta presiunea agentului termic:

Pag= 0,6178 [MPa].

2.1.7. VERIFICAREA GROSIMII PERETELUI SUPUS LA PRESIUNE EXTERIOARA CALCULUL DE STABILITATE

Calculul se face conform [6]:

1,5 ( (

1,5((

0,21 ( 0,4 ( 7,08.

In continuare vom calcula:

unde: E200 = 1,96 ( 105 [N/mm2] - modul de elasticitate longitudinal.

Efectund calculele se obine:

;

2,66 ( 10-3 ( 6,06 ( 10-3.

Presiunea de calcul va fi:

=

EMBED Equation.3 (,

unde: cst=2,6-coeficient de stabilitate.

Inlocuind numeric se obine:

=

EMBED Equation.3 (=0,31 [N/mm2].

Deoarece:

P(Pagse va redimensiona grosimea peretelui:

0,052(;

0,052(;

0,083(10-2 ( 0,4 ( 7,07.

Grosimea la stabilitate va fi:

sstab= 0,32(+c1+cr;

sstab= 0,32(+0,01+0,72;

sstab=4[mm].

2.1.8. VERIFICAREA LA PRESIUNE DE PROBA HIDRAULIC

2.1.8.1.CALCULUL PRESIUNII DE PROBA

Conform [13, 14] relaia de calcul a presiunii de prob este:

Pph=1,25 ( Pn ( .

Inlocuind se obine:

Pph=1,25 ( 0,5 ( = 0,68 [MPa].

2.1.8.2.CALCULUL DE VERIFICARE

(ef=

(ef==47,09 [N/mm2] ( 0,9 ( 225 = 202,5 [N/mm2].

2.1.9. TRONSONAREA PERETELUI CAZANULUI

Din [2] dimensiunile tablei sunt:

4 x 1000 x 4000

Fig.2.3. Dimensiunile prii paralelipipedice

Din lungimea tablei se va decupa o bucat

L = 4000 2513,3 = 1486,7 [mm],

care va fi aezat pe circumferina cercului.

Din limea tablei se va decupa o bucat

l = 1000 160 = 840 [mm],

care va fi aezat pe nlimea autoclavei.

2.1.10. INDICAII PRIVIND PRELUCRAREA MARGINILOR

TABLEI N VEDEREA SUDRII (ANFREN)

Conform [12] se alege ca metoda de sudare, sudarea cap la cap.

Fig.2.4. Configuraia sudurii

s=4 [mm];

a=5560o;

b=13 [mm];

c=02 [mm].

2.1.11. CALCULUL DE REZISTENTA A MANTALEI

Fig. 2.2. modul de prindere al mantaleiDeterminaea grosimii mantalei se face conform [6]:

(m=+c1+cr

unde: Rm= 425 [mm] raza interioara a mantalei.

Efectuind calculele se obtine:

(m=+ 0,05 + 0,31 = 2,5[mm].

2.1.12. ALEGEREA SI VERIFICAEA RACORDURILOR

2.1.12.1.ALEGEREA MATERIALULUI DE CONSTRUCTIE AL RACORDURILOR

Pentru manta se alege ca material de constructie un oel obisnuit

OL 37 STAS 500 - 80

ce are urmatoarele caracteristici mecanice conform [2]:

-(=225 [N/mm2]- limita de curgere la temperatura mediului;

-(

EMBED Equation.3 =363 [N/mm2]- limita de rupere la temperatura mediului;

-(=215 [N/mm2]-limita de curgere la temperatura de lucru.


(=(-

(=363 - =335,5 [N/mm2].

Tensiunea admisibila se va determina conform [6], astfel:

(a = min;

Atunci:

(= min =150 [N/mm2].

(= min=123,33 [N/mm2].

2.1.12.2. ALEGEREA RACORDURILOR PENTRU ALIMENTARE ABUR I EVACUARE CONDENS R8 I R9

Deoarece mantaua acoper numai partea semisferic i o parte a prii cilindrice a autoclavei, volumul de abur (Vv) va fi determinat astfel:

Vv. =

unde: Vcil,e= - volumul cilindrului exterior;

Vf ,e = - volumul semisferei exterioare (fundului mantalei);

Vcil = =8,04 ( 10-2 [m3] - volumul cilindrului;

Vf = =26,8 ( 10-2 [m3] - volumul semisferei (fundului);

De = 2 ( Re diametrul exterior al autoclavei;

Re = Ri + sc raza exterioar a autoclavei.

Inlocuind numeric se obtine:

Re = 400 + 4 = 404 [mm],

De = 2 ( 404 = 808 [mm],Vcil,e = ( ( 0,404 2 ( 0,16 =8, 21 ( 10-2 [m3],

Vf ,e = =27,62 ( 10-2 [m3],

Vv= = 0,5 ( 10-2 [m3].

Determinarea debitului de alimentare evacuare va fi:

Qv=

unde: tv =1[min] timpul de alimentare.

Numeric se obtine:

Qa== 0,5 ( 10-2 [m3/min].

Dar debitul se poate exprima si astfel:

Qv=Av(wvunde:Av=- aria sectiunii transversale a racordului;

wa=15 [m/min] viteza de alimentare - evacuare.

Egalnd cele doua expresii ale debitului se obtine:

dv=.


da==19,19[mm].

Conform [7] se adopta diametrul standardizat:

da STAS=25[mm].

2.1.12.3. ALEGEREA RACORDULUI DE ALIMENTARE

CU MATERIE PRIM R5

Volumul util este:

Vm = 26,13 (10-2 [m3] .

Debitul de alimentare este:

Qm=.

unde:tm=20 [min] timpul de alimentare.

Numeric se obtine:

Qa=1,3 ( 10-2 [m3/min].

Dar debitul se poate exprima si astfel:

Qm=Am(wm

unde:Am=- aria sectiunii transversale a racordului;

wa=1,5 [m/min] viteza de alimentare.

Egalnd cele doua expresii ale debitukui se obtine:

dm=.


dm ==56,96 [mm].

Se adopta:

dm STAS=60[mm].

2.1.12.4. ALEGEREA ALTOR RACORDURI

Alte racorduri ce apar n construcia autoclavei:

intrare aer comprimat: dn =30 [mm],

tu vid: dn =30 [mm],

pentru drenaj: dn =10 [mm],

pentru aeririsire: dn =10 [mm],

intrare acid clorhidric: dn =25 [mm].

Aceste racorduri sunt de tipul din figura de mai jos, conform [7].

Dimensiunile racordurilor sunt:

dnDd1d2bh1h2sRd5nxd3d4oa1rem

50601401101438846744x149041231,5

8089190150164210681024x1812851332,788

2002193202602055158102368x1825851338,53

Fig.2.6. Racord

2.1.12.5.ALEGEREA TECII PENTRU TERMOMETRU

Pentru masurarea temperaturii mediului de lucru din cazan se utilizeaza un termometru. Acesta se monteaza cu ajutorul unor teci. Conform [7] se alege teaca

Ch. T.C.P. I A 4 750 /N.T.R. 7074 80

ce este prezentata in figura de mai jos:

Dimensiunile tecii vor fi:

Lt=750[mm];

L=760[mm];

l=697[mm];

m=0,96[kg].

Fig.2.7. Teaca pentru termometru

1-mufa

2-prezon M16x90

3-piulita M16

4-saiba

5-capac racord

6-capac teaca

7-teaca de protectie

8- racord

9-flansa CP 2 40/50

10-garnitura (87x(73x2

2.1.12.6.ALEGEREA RACORDULUI PENTRU MANOMETRU

Pentru racord se alege un racord a carui diametru va fi:

dmm STAS=100[mm].

Acest racord este pezentat in figura 8, iar dimensiunile, conform [7] vor fi:dndSd1d2nxd3d4Bs1d5cFiletPn

1001094,52101704x18109163104148M160,5

2.1.12.7.ALEGEREA GURII DE VIZITARE

Gura de vizitare se alege in functie de marimea utilajului si presiunea nominala, si este prezentata in figura de mai jos.

Fig.2.8. Gura de vizitare

Conform [7] vom avea gura de vizitare cu diametrul nominal:

dn=200[mm].

si are dimensiunile conform tabelul de mai jos:

dnPnsd1d2Nxd3d4d5s1b1Rbc1c2filet

2000,542502308x819419542519520227228M6

2.1.13. COMPENSAREA ORIFICIILOR

Orice decupare de material din corpul cazanului in vederea realizarii unui orificiu conduce la o scadere a rezistentei peretelui, dar si la o concentrare a starii de tensiuni. Acest lucru poate fi evitat prin adaugarea unei cantitati de material care sa-l inlocuiasca pe cel decupat.

Pentru a vedea daca este necesara compensarea trebuie sa calculam un diametru al orificiului necesar (don) pentru fiecare element component al cazanului pe care se prevad orificii.

Conform [6]relatia de calcul al acestui diametru este:

don=2(

unde: so=4[mm] grosimea de rezistenta a peretelui cazanului;

sp=4[mm] grosimea de proiectare a cazanului;

c1=0,01[mm] adaos de coroziune-eroziune;

Dc=R=1500[mm] raza semicercului de fund.

Efectuind calculele in relatia de mai sus se obtine:

don=2(=18,95[mm].

Spre exemplificare vomface calculul pentru racordul R6

Compensarea se va face cu inel de compensare a carui latime se calculueaza cu relatia de mai jos:

L=

unde: sci grosimea echivalenta de calcul a inelului de compensare; se alege prin incercari succesive pina la satisfacerea conditiei de mai jos:

[(hec+sci+sp-so-c1)((spr-sor-c1)+hic((spr-2(c1)](kr+.

((ki(sci-sp-0,875(so-c1)

EMBED Equation.3 hec=1,25 - lungimea partii interioare a racordului; hic=0,5 - lungimea partii exterioare a racordului;

spr=4[mm] grosimea de proiectare a peretelui racordului;sor=4[mm] grosimea de rezistenta a peretelui racordului;

ki=kr=1 coeficienti.


hec=1,25

hic=0,5.

Pentru sci=4[mm] se verifica conditia de mai sus:

596,11[mm2] ( 400,04[mm2],

iar latimea inelului de compensare va fi

L=110[mm].

2.1.14. ALEGEREA SI VERIFICAREA FLANSEI DE IMBINARE A GURII DE VIZITARE

2.1.14.1. ALEGEREA MATERIALULUI DE CONSTRUCTIE AL FLANSEI

Pentru flansa se ia un hotel obisnuit:

OL 37 STAS 500 - 80

ce are caracteristicile prezentate la capitolul 2.1.12.1.:

(=150 [N/mm2] tensiunea admisibila la temperatura mediului;

(=143,33 [N/mm2] - tensiunea admisibila la temperatura de lucru.

2.1.14.2. ALEGEREA FLANSEI SI A DIMENSIUNILOR SALE

Alegerea flansei se face din [7]:

Fig.2.9. Flansa de imbinare a prii cilindrice cu capacul

Dimensiunile flansei sunt prezentate in tabelul de mai jos:

dnPnsd1d2nxd3d4bc1c2filetmasa

8000,5593088532x2282045854855M1653,3

2.1.14.3. ALEGEREA SI STABILIREA DIMENSIUNILOR GARNITURII

Conform figurii de mai jos avem:

Fig.2.10. Caracteristicile garniturii

B= - latimea de stringere a garniturii;

Bo= - latimea efectiva de stringere a garniturii.

Efectuind calculule se obtine:

B==27 [mm];

B==27,5 [mm].

Se alege garnitura din cauciuc alimentar ce are urmatoarele caracteristici:

m= 2,5 coeficient specific;

q = 20 [N/mm2] presiunea de stringere;

sg= 2 [mm] grosimea garniturii.

Conform [6] vom urma succesiunea de calcul de mai jos:

bo=max;

bo=max=14,5 [mm].

Deoarece bo(6,3[mm] vom avea:

b=2,52

b=2,52=9,6 [mm].

Calculul diametrului cercului pe care este repartizata reactiunea garniturii:

D3=Dec-2(h=d1-2(b;

D3=854 - 2(9,43=834,8 [mm].

2.1.14.4. CALCULUL FORTELOR CE ACTIONEAZA ASUPRA IMBINARII

Fortele ce actineaza asupra imbinarii sunt prezentate in figura de mai jos:

Fig.13. Fortele ce apar la imbinarea flanselor

Ele sunt date de relatiile de mai jos, conform [6]:

1. Fg=((D3(b(q forta totala necesara pentru realizarea presiunii de stringere a garniturii;

2. FG=2(((D3(b(m(Pc forta totala de compresiune;

3. FD=FT=(d(Pc forta totala rezultata din aplicarea presiunii Pc pe aria determinata de diametrul nominal (dn);

4. F=((Pc forta totala rezultata din aplicarea presiunii Pc pe aria determinata de diametrul D3.


Fg=((834,8(9,6(20 = 0,5(106 [N];

FG=2(((834,8(9,6(2,5(0,5 = 6,5(103 [N];FD=FT=(800(0,5 = 0,25(106 [N];

F=((0,5 = 0,27(106 [N].2.1.14.5 CALCULUL ARIILOR SECTIUNILOR SURUBURILOR

Pentru suruburi se ia un hotel obisnuit:

OL 37 STAS 500 - 80

ce are caracteristicile prezentate la capitolul 2.1.12.1.:

(=150 [N/mm2] tensiunea admisibila la temperatura mediului;

(=143,33 [N/mm2] tensiunea admisibila la temperatura de lucru.

Vom urma calculul conform [6]:

Aq= - aria totala a sectiunilor transversale ale suruburilor determinata la fundul filetului sau in zona celui mai mic diametru in conditii de stringere;

Aq==3333,33 [mm2];

Ao= - aria totala a sectiunilor transversale ale suruburilor determinata la fundul filetului sau in zona celui mai mic diametru in conditii de exploatare;

Ao==2241 [mm2];

Anec=max(Aq ; Ao) - aria totala necesara a sectiunilor transversale ale suruburilor determinata la fundul filetului sau in zona celui mai mic diametru in conditii de exploatare;

Anec=2242 [mm2];

Aef=n(Ad - aria totala efectiva a sectiunilor transversale ale suruburilor determinata la fundul filetului sau in zona celui mai mic diametru in conditii de exploatare;

Ad=- aria sectiunilor transversale ale unui surub determinata la fundul filetului sau in zona celui mai mic diametru in conditii de exploatare;

n =32 [suruburi] numarul de suruburi;

ds = 20 [mm] diametrul de fund al filetului;

Ad==314 15 [mm2];

Aef = 32(314,15 = 10053,1 [mm2] ( Anec = 2242 [mm2].

2.1.14.6. CALCULUL SOLICITRII GARNITURII

PENTRU CONDIIILE DE STRNGERE

< B=27 [mm]

2.1.14.7. CALCULUL MOMENTULUI DE NCOVOIERE PENTRU CONDIIILE DE STRNGERE

Momentul de ncovoiere pentru condiiile de strngere este dat de relaia:

unde: - distana radial dintre cercul de aezare al uruburilor i cercul pe care este repartizat fora FG ;

- fora de strngere din uruburi;

Momentul de ncovoiere va fi :

.

2.1.14.8. CALCULUL MOMENTULUI DE NCOVOIERE PENTRU CONDIIILE DE EXPLOATARE

Momentul de ncovoiere pentru condiiile de exploatare este dat de relaia :

unde : - momentul de calcul pentru condiiile de strngere ;

- momentul de calcul pentru condiiile de exploatare ;

- distana radial dintre cercul de aezare al uruburilor i cercul pe care este repartizat forta FD ;

- distana radial dintre cercul de aezare al uruburilor i cercul pe care este repartizat fora FT ;

2.1.14.9.CALCULUL TENSIUNILOR EFECTIVE

Calculul se face conform [6]:

determinarea coeficientului k:

n funcie de care din [6] se vor stabili coeficienii:

T=1,184

Z=5,55

Y=10,75

U=11,81 ;

se vor stabili rapoartele :

unde : L=10[mm] nlimea gtului flanei ;

- factor de lungime ;

sp0=8[mm] grosimea de proiectare a peretului racordului ;

sp1=8[mm] grosimea de proiectare a gtului flanei.

Efectund calculele se obine :

n funcie de care, din [6] se stabilesc urmtorii coeficieni :

kf=3,25 conform fig.41,pg.150 ;

kF=0,72 conform fig.37,pg.147 ;

kf=0,16 conform fig.38,pg.148 ;

se vor calcula :

Se vor calcula urmtoarele constante:

;

;

.

Determinarea tensiunilor efective :

EMBED Equation.3

Se vor verifica condiiile:

a)

unde : - tensiunea admisibil la temperatura de lucru ;

partea 1

Documents