Монтаж и техническое обслуживание аппарата для отопления и горячего водоснабжения АОГВМ-10В службы (стр. 7 из 13)
Приспособление для контроля приварки нового фланца к трубопроводу показано на рис.10.
Рис.7-- Винтовое приспособление для раздвижки фланцев.
2.2. Механический расчет ремонтных устройств.
Выбор винтовое приспособление для раздвижки фланцев и проверка винтовой пары на прочность.
Исходные данные:
d=36мм -- диаметр болта;
S=4мм—шаг резьбы.
Определить:
1) Вид нагрузки;
2) Материал винта;
3) предел текучести
4) Усилие раздвижки фланцев.
Расчетная схема.
d=36мм
Решение
1) Определяем вид нагрузки;
Исходя из расчётной схемы, на винт действует осевая нагрузка, приложенная сила по оси элемента (винта), значить производим расчёт винтовое приспособление для раздвижки фланцев на растяжение.
2) Определяем материал винта;
Исходя из справочных данных и практического опыта, для винта винтового приспособления для раздвижки фланцев выбираем материал Сталь 45.
3) Определяем предел текучести материала винта;
Исходя из справочных данных для Стали 45 из которой изготовлен винт выбираем предел текучести материала.
Предел текучести материала-изготовителя элементов
резьбовых соединений
Таблица № 6.
| Материал болта, винта, шпильки | Ед. изм. | Значение |
| Сталь Ст3; Ст4 Сталь 35; Сталь 45 Сталь А12 Сталь 40Х; 30ХН; 30ХН3 | МПа МПа МПа МПа | 220-240 300-340 240 700-800 |
Принимаем для Стали 45 предел текучести Gт=300--340 МПа.
4) Определяем усилие раздвижки фланцев.
Расчёт винта на осевую нагрузку, приложенную силу по оси элемента, расчёт на растяжение.
Формула расчёта
где d1—внутренний диаметр резьбы, мм; d1=d—S ;
d—наружный диаметр резьбы, мм;
S—шаг резьбы, мм;
π—3.14;
i – количество элементов, i =1;
Fa—осевая сила (нагрузка), действующая на соединение, Н;
[Gр]—допускаемое напряжение на растяжение (сжатие), МПа (Н/мм2);
где n=1.5…3 —запас прочности; n=3—применяется для расчета соединений, у которых d<14мм при переменных нагрузках
GT—предел текучести материала, МПа (Н/мм2) [см. табл. №6]
k—коэффициент затяжки [см. табл.№7]
Коэффициент затяжки резьбовых соединений.
Таблица№7
| № п/п | Условие затяжки резьбовых соединений | Значение |
| 1 2 3 | Для свободного навинчивания При предварительной затяжке а) без прокладок б) с медной прокладкой в) с асбестовой или паронитовой прокладкой г) с резиновой прокладкой При затяжке под нагрузкой (съемники, домкраты) | 1 1.25-1.4 1.4-1.6 1.6-1.7 1.7-1.8 1.3 |
Принимаем коэффициент затяжки k=1,3.
Определяем допускаемое напряжение на растяжение (сжатие);
Определяем усилие раздвижки фланцев.
Ответ: винтовое приспособление для раздвижки фланцев имеет винт из стали 45 с пределом текучести GT=340 МПа, у которого усилие раздвижки фланцев Fa=7090,2 H.
2.3. Проверочный расчет деталей и сборочных единиц отремонтированного аппарата.
2.3.1. Технологический расчёт аппарата.
Определение часового и годового расхода природного газа аппаратом для отопления и горячего водоснабжения.
1. Определение часового расхода природного газа аппаратом для отопления и горячего водоснабжения АОГВ-10В.
Исходные данные:
Nкотёл.ном.= 10кВт ±5% (тех. характеристика);
η котла = 84% = 0.84;
Кч=0.15 ÷ 0.19; принимаем Кч=0.16—коэффициент часовой работы;
Qн= 34 МДж/м3—теплота сгорания природного газа по
ГОСТу 5542—87.
Решение.
Часовой расход теплоты Qч определяется по формуле:
Qч= Nмах. котла×3600×Кч;
где Nмах. котла— максимальная мощность котла,
Nмах. котла=
= 
= 11.9 ×103 Вт = 11.9 кВт.Qч=11.9 ×103×3600 ×0.16 = 6854400 Дж = 6854 кДж = 6.85 МДж.
Определяем часовой расход газа по формуле:
Gч=
м3/ч2. Определяем годовой расход природного газа аппаратом для отопления и горячего водоснабжения АОГВ-10В.
Gгод = 365×24×Кгод.эксп.×Gч× Кгор.вод.;
где Кгод.эксп—коэффициент годовой эксплуатации для отопления;
Кгод.эксп=
;Дотп.—количество дней отопительного сезона; Дотп.= 180 дней.
Кгор.вод—коэффициент годового использования горячего водоснабжения.
Кгор.вод=
;где Дгор.вод.—количество дней, использования горячего водоснабжения; Дгор.вод= 365 дней.
Gгод.=
м3/год.Ответ: Gч= 0.2 м3/ч; Gгод=876 м3/год.
2.3.2. Конструктивный расчёт аппарата для отопления и горячего
водоснабжения.
Конструктивный расчёт заключается в определении длины змеевика для горячего водоснабжения.
Исходя, из принципа работы котла нагрев воды для горячего водоснабжения происходит от нагрева воды отопления через змеевик.
Исходные данные:
Dтр.зм.нар = 21 мм—наружный диаметр змеевика;
Dтр.зм.вн = 15 мм—внутренний диаметр змеевика;
t2 = 45 ±5ºС—температура воды на выходе из аппарата;
t1 = 15ºC—температура воды на входе в аппарат;
Gч =245 ±30 кг/ч—расход воды на горячее водоснабжение;
С = 4.2 кДж/(кг× К)—удельная теплоёмкость воды4
λст = 0.63 Вт/(м× К).
Решение.
Часовая тепловая нагрузка определяется по формуле:
Qч = Gч× С× (t2-t1) = 245×4.2×103× (45-15) = 30870×103≈ 31 МДж.
Определяем секундную тепловую нагрузку по формуле:
Qс = Qч/3600= 31× 106/3600= 0.0086 МДж = 8.6 кВт.
Определяем секундный расход горячего водоснабжения
Gс = Gч /3600 = 245/3600 = 0.068 кг/с.
Длину змеевика определяем из формулы поверхности теплообмена
F= π× Dтр.зм вн. × lзм. => lзм = F/(π × Dтр.зм вн.)
Исходя из условия переноса теплоты через цилиндрическую стенку
t1 = t2-[ (Qc× X)/(F× λcт)];
где Х—толщина стенки ; Х = Dтр.зм.нар - Dтр.зм вн = 21-15 = 6 мм = 6×103 м.
F =
lзм = 0.28/(3.14×15× 10-3) = 5.94 м ≈ 6 м
Ответ: Длина змеевика в аппарате для горячего водоснабжения составляет 6 м.
2.3.3. Проверочный расчёт деталей и сборочных единиц.
Производим проверочный расчёт стенки трубы змеевика для горячего водоснабжения.
Исходные данные:
Dтр.зм.нар = 21 мм—наружный диаметр змеевика;
Dтр.зм.вн = 15 мм—внутренний диаметр змеевика;
Материал трубы—медь марки М3.
σтt = 30 ÷ 120 МПа; принимаем σтt = 30 МПа—предел текучести материала.
Р = 600 кПа = 0.6 МПа.
Решение.
Толщину стенки трубы определяют по действительным нормальным напряжениям. Для бесшовной медной трубы толщина стенки определяется по формуле:
h =
;где Р—давление в трубопроводе; Р = 0.6 МПа (тех.характеристика).
[σ]—допустимое напряжение с учётом коэффициента запаса прочности, мех. характеристик и рабочей температуры.
nт = 1.5 – коэффициента запаса прочности для трубы.
Расчёт ведется, исходя из, что tº= 20 ÷ 700 ºC.
[σ]
С1= 0.866 мм = 0.866 × 103 м.—добавочная величина на коррозию и на минусовой допуск на толщину стенки.
h =
Определяем действительную толщину стенки трубы змеевика по формуле:
hд = (Dтр.зм.нар- Dтр.зм.вн)/2 = (21-15)/2 = 3 мм
h< hд 1.2 мм < 3 мм (условие выполняется)
Ответ: Действительная толщина стенки больше расчётной, значит труба змеевика из марки М3 выдержит номинальное давление воды в трубопроводе Р = 0.6 МПа.2.4. Повышение технического уровня аппарата (модернизация).
Под модернизацией оборудования понимают внесение конструкцию машины изменений, которые повышают их технический уровень и производительность, а некоторых случаях и долговечность.
Экономически целесообразно производить модернизацию только тогда, когда затраты окупаются в течении 2—3 лет, производительность машины повышается не меньше чем на 20—30 % и машина будет эксплуатироваться не менее 5-ти лет.
Примеры модернизации технологического оборудования с целью сокращения основного времени, изменение технологических возможностей оборудования и автоматизации его.