Електродіаліз

Для визначення напружень  в будь-якому перерізі тонкостінної циліндричної оболонки по безмоментній теорії треба використати 2 рівняння.

Рівняння рівноваги елемента (рівняння Лапласа):

(5.22)

де: , – відповідно колові і меридіональні напруження в оболонці;

, – відповідно коловий і меридіональний радіуси;

 – надлишковий тиск  в посудині;

 – товщина стінки  посудини.

Враховуючи, що , можна перетворити рівняння Лапласа:

(5.23)

Рівняння рівноваги зони:

(5.24)

Звідки:

(5.25)

 

Визначення товщини стінок ємності  для концентрату (сироватки)

 

 На рис.5.3 зображено схему ємності  для концентрату (сироватки), із параметрами, прийнятими нами вище.

Рис. 5.3. Схема ємності для концентрату (сироватки)

Оскільки  в ємності використовується плоска кришка, і ємність працює під атмосферним  тиском, в першій і другій зоні напруження не рахують, оскільки за рівняннями вони дорівнюють нулю.

 

Розрахунок III зони

В цій зоні коловий радіус дорівнює радіусу циліндра, а меридіональний радіус дорівнює нескінченності (радіус кривизни прямої), в коловому перерізі також діє гідростатичний тиск рідини. Після певних перетворень рівняння Лапласа (5.23), отримаємо

(5.26)

де 

  – відстань від рівня рідини до перерізу, що розглядається;

 – густина сироватки .

 

 

В рівнянні рівноваги зони (5.25) тоді меридіональна сила буде дорівнювати:

 

 

Розрахунок IV зони

 

В цій коловий і меридіональний радіуси такі самі, як і в третій зоні. Колові сили визначаються за рівнянням (5.26)

 

 Меридіональні сили  визначаються із рівняння (5.25), в  якому  – вага рідини в циліндричній частині посудини; – вага рідини в конічному днищі; – висота конічного днища; :

(5.27)

 

 

Тоді, меридіональна сила відповідно рівнянню (5.27):

 

 

Розрахунок V зони

Меридіональний радіус конусу дорівнює нескінченності, коловий радіус: , де x змінюється від нуля до радіуса циліндричного корпусу, а . Тоді колова сила:

(5.27)

 

 

Тоді колова сила за формулою (5.27):

 

Меридіональна сила визначається із рівняння (5.23) після певних перетворень отримуємо:

 

 

Після розрахунку колових  і меридіональних сил будують епюру навантажень (рис.5.4)

Рис. 5.4. Епюра навантажень ємності для концентрату (сироватки)

Товщина стінок ємності при використанні листової сталі марок   AISI 304, 321 або 316 () для циліндричної стінки і конічного днища:

Розрахункова товщина  стінки циліндричного корпусу:

 

Розрахункова товщина  стінки конічного днища:

 

Як видно із розрахунків, величина мінімальної товщини корпусу  значно менше 1мм. Обиремо для виконання ємності листову сталь товщиною 1мм.

Оскільки необхідна товщина  стінок для більш навантаженої ємності  значно менше 1мм, для ємності, яка  менш навантажена, оберемо товщину  стінки 1мм.

 

5.9. Розрахунок фланцевих з’єднань

 

Розрахунок фланця починають  з геометричного розрахунку. Визначимо  товщину втулки (приймають рівною або більше товщини стінки):

(5.28)

Визначаємо висоту втулки:

(5.29)

де: – прибавка на корозію.

Приймаємо

Визначаємо діаметр болтового  кола:

(5.30)

де: – діаметр болта, приймаємо – нормативний зазор між гайкою і втулкою

Зовнішній діаметр фланця:

(5.31)

 

 

де: – конструктивна добавка на розміщення гайок по діаметру фланця .

Зовнішній діаметр прокладки:

(5.32)

де: – нормативний параметр, який залежить від типу прокладки. Для болтів з діаметром 12…27мм і плоских прокладок .

Визначимо середній діаметр  прокладки:

(5.33)

де: – ширина прокладки, при , приймемо

Приведена ширина прокладки  для фланців з плоскими привал очними поверхнями:

 

Ефективна ширина прокладки  визначається (для випадку коли ):

 

Навантаження на болти  від тиску визначають за формулою:

(5.34)

 

Навантаження на болти  від затяжки:

(5.35)

де: – посадочне напруження прокладки

Для болтів із ст.10 допустиме  напруження , тоді допустиме навантаження на один болт:

(5.36)

 

де: – діаметр стержня болта, приймають 1…2мм

Мінімальна кількість  болтів:

 

Кількість болтів, яка необхідна  для забезпечення герметичності  з’єднання:

(5.37)

де: – крок розташування болтів, для тисків до 0,3МПа , приймемо .

Приймемо 4 болти

Товщина фланця визначається за формулою:

(5.38)

 

де: – допустиме напруження при згині фланця (для фланця із Ст.3 ), – діаметр отвору під болт.

Приймемо товщину фланця відповідно до стандарту 15мм.

НУХТ

ІМ та ПТ-IV-2

Змн.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

1

092932.ДП.40.05.ПЗ

 Розроб.

Оліферчук О.В. 

 Перевір.

Змієвський Ю.Г.

 Консульт.

 

 Н. Контр.

 

 Затверд.

Мирончук В.Г.

РОЗРАХУНКОВА  ЧАСТИНА

Літер.

Аркушів.

18

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

 

Розрахункова  частина