Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора 2 ступени-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора 2 ступени-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

8 Расчет сепаратора
Рассчитаем скорость жидкости в патрубке:
(1)
где:
U – скорость жидкости в трубе в м/с;
Q- производительность в м3/с;
d- внутренний диаметр трубы в м ;
Внутренний диаметр трубы dвн = 0,492 м;
Производительность Q = 1500 м3/сут = 0,0174 м3/с;
π = 3,14;

;

Рассчитаем давление испытания
Расчетным давлением сосудов служит пробное давление испытания рпр. Первые гидравлические испытания проводят на заводе-изготовителе на рпр.
При давлении рв=1,6 МПа и более

, но не менее рВ+0,3. (2)



В приведенных формулах и —соответственно допускаемые напряжения при 20°С и рабочей температуре. Пробное давление для аппаратов, работающих при отрицательных температурах, принимают таким же, как и для аппаратов с температурой 20 °С
При периодическом освидетельствовании сосудов испытания проводят при таком же давлении, но в рабочем состоянии. Напряжение в стенке при гидравлическом испытании не должно превышать 0,9 , а при пневматическом — 0,8 , где — предел текучести материала сосуда. При изготовлении данного сепаратора, применяется материал марки: сталь 12ХН3А.
Прочностной расчет сепаратора
Теории прочности, допускаемые напряжения и запасы прочности. При расчете сосудов на прочность применяют следующие теории прочности:
Первая теория прочности - наибольших нормальных напряжений, по которой за расчетное принимают наибольшее кольцевое напряжение, определяемое для тонкостенных сосудов по формуле:

=рвDс/(2S), (3)

где рв - внутреннее давление в сосуде;
Dс - средний диаметр сосуда.
Приравняв к и заменив Dc=Dв+S, где Dв- внутренний диаметр, S -толщина стенки, получим:
S=pвDв (2 -pв)
Определим S:


Определим средний диаметр:

Dc=Dв+S (4)
Dc=1.2+0.012=1.212 м

Найдя все величины, можно определить :

= МПа

2. Вторая-теория наибольших касательных напряжений, по которой за эквивалентное берут, разницу между наибольшим и наименьшим напряжениями, т.е.
(5)

Для тонкостенных сосудов имеем = рвDс/(2S) и pв.

=рв(Dв+3S)/(2S) (6)

Расчетная формула при имеет вид:

S=pвDв / (2 -3pв)
S= (м)

Найдя все величины, можно определить :

= МПа

3. Третья — энергетическая теория прочности, по которой

, (7)

где — меридиональное (продольное) напряжение.
=рвDв/(4S),
(МПа),
S=pвDв / (2,3 -pв),
S= (м).

Подставив значение и и приравняем к нулю (в сосудах большого диаметра рв<< ), получим, МПа:



Анализ данных расчетов показывает, что наименьшая толщина стенки получается по третьей теории прочности.
Для расчета сосудов, работающих при внутреннем давлении, принимают формулы, полученные из первой теории прочности, и компенсируют погрешность расчетных формул введением запаса прочности пт=1,2. Поэтому напряжение при испытании сосуда должно составлять:

/1,2 (8)

С другой стороны, давление испытания превышает рабочее, а следовательно, и напряжение при испытании превышает допускаемое рабочее в 1,25 раза, т. е.



Получаем:

(9)





375 418, условия соблюдаются.
Определим усилие, действующее на фланец крышки сепаратора:
, (10)
где:
d = 492 - внутренний диаметр патрубка, мм.

Оценка вероятности безотказной работы.
Вероятность безотказной работы Р(t) определяют по формуле экспоненциальному закону :
(11)

Задаваясь надежностью сепаратора =0,99 определим интенсивность отказов в течение года:

lgP(t)/ t lge, (12)

где: t=365-время работы;
e=2.72-постоянная.

lg0.99/ 365 lg2. 72=

Определим показатели и построим графики:
Функция распределения F(t):

F(t)=1-P(t); (13)

Вероятность безотказности работы P(t);

(14)

Плотность распределения f(t):

f(t)= (15)






Оценка трудоемкости изделия
Масса агрегата-аналога Ма1=2950 кг
Длина агрегата La=6511мм
Срок службы Тс=20 лет
Пропускная способность Q=1500м3/сут
g=3.2
q=0.88
Технологическая себестоимость
Трудоемкость достигаемая при проектной массе нового сепаратора, например, М=30000 кг.
По методу учета масс:
(16)
Т=

Материалоемкость аналога;

(17)
Ма1=
Нового изделия;
(18)
Удельная материалоемкость аналога отнесенная к суточной добыче и сроку службы:
(19)
Му=4,425
Нового изделия при сохранении добычи и увеличении срока службы на 25%
(20)
Му1=5,203
Трудоемкость нового изделия:
(21)
Т= 1.472 103
Вывод: при изготовлении нового изделия увеличилась его материалоемкость, но уменьшилась трудоемкость.


Расчет пружины сжатия

Класс пружины II, разряд пружины 3. Марка стали: 65Г по ГОСТ 14959-79(см. сайт: //www.spbpz.ru/type.php)

Исходные данные:

Диаметр проволоки, мм -
Средний диаметр пружины, мм -
Модуль сдвига, МПа -
Число рабочих витков,
Число поджатых витков,
Число зашлифованных витков,
Допускаемое касательное напряжение, МПа -
Предел прочности, МПа -
Длина пружины в свободном состоянии, мм -
Допуск на количество витков,
Допуск на диаметр проволоки,

1) Жесткость пружины, Н/мм:



2) Индекс пружины:



3) Полное число витков пружины:



4) Длина пружины при максимальной деформации, мм:



5) Сила при максимальной деформации, Н:



6) Коэффициент кривизны:



7) Максимальное касательное напряжение, МПа:



8) Допускаемое напряжение для пружин второго класса, МПа:



9) Шаг пружины, мм:



10) Длина развернутой пружины, мм: