Calculul etanșeității. Determinarea calculată a standardelor de etanșeitate a vaselor și a aparatelor. Calculul forței de compresie

UDC 517.958: 532,5, 621: 007

MODULUL DE SOFTWARE DE CALCUL DE STÂNDERE

SIGILANȚE FINALE AXISIMETRICE PE BAZĂ

MODEL DE ELEMENTE FINITE

Este prezentat un model matematic al fluxului unui mediu lichid în garniturile de capăt simetrice axial, luând în considerare atât ondularea, cât și rugozitatea suprafețelor de lucru. Este propus un modul software pentru calcularea scurgerilor unui mediu de lucru bazat pe modelarea elementelor finite. Sunt prezentate rezultatele experimentelor model care arată adecvarea aplicației acestei scheme pentru calcularea etanșeității îmbinărilor.

Cuvinte cheie: sigilii axiale simetrice; calculul etanșeității; modul software; model de element finit.

Una dintre cele mai importante probleme în proiectarea elementelor tehnologie nouăîn inginerie mecanică, construcție de mașini - unelte, inginerie electrică, aviație și aerospațial problema izolării mediilor de lucru și asigurării unui anumit grad de etanșeitate a diferitelor dispozitive, nave, conexiuni de fitinguri etc. Una dintre specii caracteristice dispozitivele de etanșare, care combină multe dintre cele mai comune proprietăți și caracteristici de performanță, sunt etanșări metal-metal (Figura 1). Aceste sigilii sunt utilizate pe scară largă în multe industrii.

Orez. 1. Tipuri de etanșări metal-metal după formularul de contact: A - apartament; b - conic; в - liniar;


g - con-sferic; R, l, d - raza de curbură, lățimea umărului și diametrul de lucru al sigiliului

Conform specificului mecanismului de etanșare, aceste conexiuni sunt legate de contact, iar performanța lor este determinată de natura complexă a influenței parametrilor geometrici și fizico-mecanici ai suprafețelor de lucru asupra dinamicii interacțiunii lor de contact. Pe de altă parte, structura complexă a articulației creează anumite probleme pentru descriere matematică mișcarea mediilor de lucru în conexiuni.

Cele menționate anterior au condus la faptul că până acum nu s-au dezvoltat un model teoretic unificat și algoritmi pentru calcularea scurgerilor de medii de lucru în îmbinările etanșe, luând în considerare topografia reală a suprafețelor de lucru ale îmbinării îmbinărilor și condițiile de funcționarea lor.

Lipsa modelelor de calcul duce la necesitatea unei selecții experimentale lungi și laborioase de materiale, metode tehnologice fabricarea și asamblarea pentru fiecare nouă îmbinare etanșată, care prelungește și crește semnificativ costul etapei pregătitoare de producție și împiedică dezvoltarea CAD.

Articolul propune un model al fluxului mediului de lucru în etanșări metal-metal aximetrice utilizând parametrii topografiei reale a suprafețelor etanșate. Calculul se bazează pe metoda elementelor finite implementată pentru ecuația Reynolds în coordonate polare.

Formularea problemei. Modelul debitului mediului de lucru în garnitură, ținând seama de efectul rugozității, poate fi descris prin ecuația câmpului de presiune al mediului lichid în straturi subțiri obținut de Patir și Zheng în condițiile aproximării Reynolds:

https://pandia.ru/text/79/265/images/image006_1.gif "width =" 211 height = 23 "height =" 23 ">,

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image008.gif "width =" 52 "height =" 23 ">, - înălțimile ondulării suprafețelor de lucru inferioare și superioare ale etanșei relative la planurile medii, respectiv; - decalajul dintre planurile medii de ondulație (valoare constantă); - decalajul în sigiliu, ținând cont de topografia ondulării; https://pandia.ru/text/79/265/images/ image013.gif "width =" 49 "height =" 21 src = "> - presiunea în canalul format de gap. Pentru a calcula funcția EN-SUA ">

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image016_0.gif "alt =" (! LANG: Semnătură:" align="left" width="241 height=255" height="255">!}

Iată zona inelară; - o funcție de încercare care îndeplinește următoarele condiții limită:

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image025.gif "width =" 16 "height =" 24 src = "> sunt razele limitelor exterioare și interioare ale sigiliului, respectiv (Fig 2).

Regiunea este reprezentată ca un model de element finit ..gif "width =" 229 height = 25 "height =" 25 ">, font-size: 14.0pt"> este un element frunză separat; - parametri generalizați în funcție de element..gif "width =" 21 "height =" 25 src = "> și font-size: 14.0pt">,

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image039.gif "width =" 21 "height =" 24 "> este o contribuție elementară la funcționalitate

.

După înlocuirea expresiei pentru funcția de încercare, expresia pentru contribuția elementară este transformată în formă

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image043.gif "width =" 69 "height =" 28 ">, sunt coeficienții exprimați în termeni de coordonate ale nodurilor elementului.

În punctul minim, derivatele funcționale în raport cu fiecare valoare nodală dispar:

Unde w, s, t- numere de noduri de grilă incluse în element e. Integrala prezentă în expresie poate fi calculată numeric.

Dependențele rezultate sunt însumate și echivalate cu zero. Împreună formează un sistem de ecuații liniare:


unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image049.gif "width =" 25 "height =" 23 ">. gif" width = "23" height = "23 src =">) și limitele interne () sunt calculate în funcție de următoarele relații:

https://pandia.ru/text/79/265/images/image055.gif "width =" 200 "height =" 52 ">. gif" width = "25" height = "21 src ="> - grila pas prin coordonată unghiulară; - numărul de partiții după coordonate unghiulare; - numărul de despărțiri de-a lungul coordonatei radiale; https://pandia.ru/text/79/265/images/image061.gif "width =" 39 "height =" 25 src = "> - valoarea presiunii în punctul nodal de pe ultimul cerc interior; EN-US" > MSIU RondWave 2D (certificat de înregistrare produs software Nu.). Construită în acest fel, vă permite să analizați etanșeitatea unei articulații imediat după măsurarea ondulării suprafețelor sale de lucru.

Modulul este apelat din elementul „Modelare” din meniul principal al programului de control al APK-ului (Fig. 4). La începutul procesului de simulare, se deschide inițial fereastra parametrilor modelului în studiu (Fig. 5) .. gif "width =" 21 "height =" 23 ">. Gif" width = "24" height = "23"> - valoarea decalajului garantat între maximul vârfului denivelării unei suprafețe de lucru și vârful maxim al denivelării celei de-a doua suprafețe de lucru; - funcție dată discret care caracterizează efectul rugozității.

font-size: 10.0pt "> Fig. 4. Modul de simulare numerică încorporat

Funcțiile de influență a rugozității (coeficienții de flux) sunt calculate de pachetul software dezvoltat anterior și exportate în acest modul software. Fiecare funcție este un fișier text situat în dosar funcții. Prima linie a acestor fișiere conține numărul de puncte la care este specificată funcția. Liniile ulterioare conțin perechi de valori - un decalaj și valoarea sa corespunzătoare, separate printr-un spațiu. Funcția este interpolată liniar între valorile de clearance specificate. La limite, este interpolat de funcții constante și, în consecință, pentru limitele superioare și inferioare, prin dimensiunea decalajului https://pandia.ru/text/79/265/images/image074.gif "alt =" ( ! LANG: Semnătură:" align="left" width="390 height=385" height="385">Информация о топографии волнистости поверхности соединения, а также о его геометрических размерах задается через основную программу комплекса MSIU RondWave 2 D .!}

După introducerea parametrilor conexiunii de testare, se efectuează modelarea elementelor finite, în urma căreia se generează un raport privind etanșeitatea conexiunii (Fig. 6). Raportul include o hartă a distribuției presiunii în interiorul decalajului dintre suprafețele de lucru ale conexiunii, diagrama și parametrii conexiunii, scurgerile totale ale mediului de lucru și graficul distribuției scurgerilor locale de-a lungul coordonatei unghiulare.

Orez. 6 ... Raport de etanșeitate la scurgeri


Verificați acuratețea calculelor scurgerilor conexiunii de capăt aximetric folosind modulul software. Pentru a verifica adecvarea modelului dezvoltat, s-au efectuat o serie de experimente de model pentru a studia scurgerile în garniturile finale extrem de netede, simetrice axial. Pentru astfel de compuși, există metode analitice pentru găsirea scurgerilor volumetrice. Compararea rezultatelor obținute prin calcule analitice cu rezultatele modelării numerice permite determinarea adecvării pachetului software.

Următorul model analitic este propus pentru calcularea scurgerilor prin etanșări aximetrice:

, (2)

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image078.gif "width =" 16 "height =" 15 "> este viteza unghiulară de rotație a conexiunii. Ținând cont de faptul că conexiunea este nemișcată , ecuația (2) ia forma

.

Toate studiile de model au fost efectuate pentru combustibil diesel gradul A, cu caracteristicile prezentate în tabel. 1. Decalajul în articulație a fost variat în intervalul de la 1 la 2 µm. Calculul a fost efectuat fără a lua în considerare efectul rugozității (funcție unică 624 "style =" width: 467,8pt; margin-stânga: 5,4pt; border-colaps: colaps; border: none ">

Parametru

Desemnare

măsurători

Admis

sens

Presiunea în afara garniturii

1 · 105

Presiunea în interiorul garniturii

Raza marginii exterioare a sigiliului

Raza marginii interioare a sigiliului

2,5 10-2

Decalajul dintre fețele sigiliului

1 · 10-6; 1,2 10-6;

1,4 10-6; 1,6 10-6;

1,8 * 10-6; 2 10-6

Coeficientul de vâscozitate dinamic al mediului de lucru

kg / (m·cu)

Comparația rezultatelor modelării numerice (https://pandia.ru/text/79/265/images/image052.gif "width =" 23 "height =" 23 src = ">) cu scurgeri analitice a arătat că diferența dintre acestea nu depășesc 0,5%. Rezultatele studiului sub forma dependenței scurgerilor de decalajul mediu sunt prezentate în Fig. 7. Astfel, s-a arătat că acest pachet software satisface modelul analitic pentru cele mai simple cazuri de conexiuni .

Modelarea numerică a efectului ondulării asupra etanșeității articulației. Pentru a studia efectul ondulării asupra etanșeității articulațiilor, a fost efectuat un studiu numeric. Ca obiect al studiului, a fost selectat un model de compus cu caracteristicile indicate în tabel. 2. Suprafața superioară de lucru a fost perfect plană. Deoarece scopul experimentului a fost de a determina gradul de influență a ondulării suprafeței asupra scurgerilor, coeficientul de influență al rugozității a fost luat constant și egal cu unul.

Garanția articulației garantată hΔ a fost setată ca distanță între vârful maxim al suprafeței de lucru inferioare și planul suprafeței de lucru superioare. Distanța echivalentă într-o articulație netedă a fost calculată ca distanță de la planul suprafeței superioare la planul median al suprafeței inferioare. Calculele au fost efectuate pentru valori hΔ: 1; 2; 3; 5; opt; zece; 15 și 20 microni. Ele corespundeau jocurilor echivalente într-o îmbinare netedă: 9,68; 10,68; 11,68; 13,68; 16,68; 18,68; 23,68 și 28,68 microni.

masa 2

Caracteristici ale sigiliului modelului experimental

Parametru

Desemnare

măsurători

Sens

Presiunea în afara garniturii

1 · 10 5

Presiunea în interiorul garniturii

5 10 5W A, metoda de calcul fără a lua în considerare ondularea duce la o eroare de 20%. Pentru valori mai mici hΔ această eroare poate crește brusc. La rândul său, cu o creștere mare a valorii hΔ scade treptat.

Rezultatele cercetării sunt prezentate în Fig..gif "width =" 31 "height =" 25 src = "> - împreună cu pereți netezi.

font-size: 12.0pt "> Modelul considerat al fluxului fluidului de lucru în garniturile metal-metal aximetrice utilizând parametrii topografiei reale a suprafețelor sigilate poate găsi uz practicîn proiectarea acestor sigilii, numirea metodelor tehnologice pentru fabricarea acestora utilizând sisteme CAD moderne. Pe baza acestui model, a fost dezvoltat un pachet software care vă permite să faceți rapid și rapid evaluare eficientă etanșeitatea etanșărilor mecanice.

Bibliografie

1. Patir, N. Un model mediu de curgere pentru determinarea efectelor rugozității tridimensionale asupra lubrifierii hidrodinamice parțiale / N. Patir, H. S. Cheng // ASME Journal of Lubrication Technology. - 1978. - Vol. 100. - Nr. 1. - P. 12-17.

2. Sheipak, AA Aplicarea metodei elementelor finite (FEM) pentru calcularea factorilor de curgere în sigilii / AA Sheipak, VV Porohsyn, DG Bogomolov // Rezumate de lucrări din Congresul II de tribologie mondial (Viena, Austria, 3 - 7 septembrie 2001) ... - P. 173-174.

3. Norrie, D. Introducere în metoda elementelor finite / D. Norrie, J. de Vries. - M.: Mir, 1981. - 304 c.

4. Kondakov și tehnologia de etanșare: o carte de referință / ,. - M.: Mashinostroenie, 1986. - 464 p.

5. Poroshin, -pachete software pentru analiza tridimensională a ondulării suprafeței pieselor în producția de asamblare mecanică /, // Asamblare în inginerie mecanică, fabricarea instrumentelor. - M.: Inginerie mecanică, 2006. - Nr. 12.

V.T. Barchenko, M.L. Vinogradov

Universitatea de Electrotehnică de Stat din Sankt Petersburg "LETI" (SPbGETU), st. Profesorul Popova, 5, Sankt Petersburg, 197376, Rusia, Această adresă E-mail protejat de spamboți. Aveți nevoie de JavaScript activat pentru ao vizualiza.

Acest articol oferă o metodologie pentru determinarea ratei de etanșeitate pentru un produs aspirat și calcularea dependenței de timp a modificării presiunii în dispozitiv în prezența unei scurgeri. Este prezentat raportul dintre scurgerile de heliu și fluxurile de scurgere pentru diferite tipuri de substanțe penetrante. Sunt prezentate noutățile despărțirilor pentru organizarea controlului etanșeității la întreprinderi.

Detectorul portabil de scurgere de heliu oferă o înregistrare fiabilă a fluxului de heliu până la 1. 10-7 Pa. m 3 / s (7,6. 10 -4 litri. μm Hg / s).

La fel ca detectoarele de scurgere staționare mari, detectorul de scurgere portabil are o funcție de reducere la zero a fundalului, care servește la legarea concentrației de heliu dintr-o cameră la zero și permite controlul etanșeității, indiferent de un nivel constant de heliu în apropierea obiectului.

Să luăm în considerare graficul distribuției statistice a scurgerilor detectate atunci când se lucrează cu detectoare de scurgere de heliu. Graficul din Figura 2 este o gamă suprapusă a intervalelor de sensibilitate ale unui detector de scurgere portabil în versiunile profesionale și standard.


Figura 2. Distribuția statistică a numărului de scurgeri detectate pentru fluxuri diferite

Analiza acestei distribuții statistice ne permite să concluzionăm că majoritatea absolută a scurgerilor reale, care trebuie detectate în timpul controlului etanșeității, se încadrează în domeniul de sensibilitate al unui detector portabil de scurgere de heliu.

Scurgeri cu un debit de 10 -9 mm Hg. ... l / s și mai puțin se datorează în primul rând:

o permeabilitatea sigiliilor sub vid,

o difuzie și conducere a gazelor prin materialele produselor (de exemplu, prin polimeri),

o desorbția și evaporarea din pereții interiori ai produsului.

Scurgerile datorate motivelor enumerate ar trebui prevenite în etapa de dezvoltare a proiectării și selectarea materialelor produsului, precum și prin pregătirea produsului pentru testare conform metodelor descrise în. Cu alte teste de etanșeitate, scurgeri cu un debit de 7,5. 10 -7 mm Hg. Artă. ... L / s și multe altele pot fi detectate cu un detector portabil de scurgere de heliu.

Detector de scurgere a ecartamentului pentru testarea integrală a etanșeității

Un detector manometric de scurgere este un detector automat de scurgere pentru monitorizarea etanșeității produselor, care măsoară scurgerea totală până la 10 -4 Pa. m 3 / s și peste.

Detectorul de scurgeri este echipat cu două tipuri de senzori: presiunea și fluxul de gaz. Sistemul de vid al detectorului de scurgeri este proiectat în așa fel încât să fie posibil să se implementeze metode de control al etanșării, de măsurare a vidului, precum și detectarea scurgerilor prin măsurarea debitului de gaz.

Figura 3. Detectoare de scurgeri: a - heliu portabil, b - manometric

Principiile de detectare a scurgerilor implementate în acest dispozitiv sunt împărțite în două tipuri.

1) Detectarea scurgerilor prin creșterea sau scăderea presiunii. Metodele de măsurare și vid sunt utilizate pentru a determina scurgerea totală. Metoda manometrului este potrivită pentru structuri închise în care se poate crea o presiune mai mare decât presiunea atmosferică. Vacuum - pentru structuri închise în care poate fi creat un vacuum.

Principiul de calcul al debitului de scurgere se bazează pe controlul ratei de schimbare a presiunii în obiectul de control. Dispozitivul are un volum de referință etanș, separat de obiectul măsurat printr-o membrană sensibilă la presiune. Metoda de detectare a scurgerilor pentru măsurarea presiunii diferențiale este aceea că atât obiectul cât și volumul de referință sunt pompate sau umplute cu gaz la aceeași presiune.

Dacă există o scurgere în obiectul testat, echilibrul presiunii este perturbat și membrana care separă volumele este deformată. În funcție de modificarea capacității condensatorului, dintre care o placă este membrana indicată, se calculează cantitatea de scurgere în obiectul testat.

2) Detectarea scurgerilor prin măsurarea debitului de gaz. Dispozitivul măsoară cantitatea de aer care pătrunde în obiect în cazul unei scurgeri. Testele sunt efectuate folosind un senzor de debit de gaz. Dispozitivul este calibrat utilizând o scurgere de test instalată într-un port special al detectorului de scurgere și un debitmetru extern de gaz.

Literatură

1. Loktev I.I. / Controlul scurgerilor mari și mici ale elementelor combustibile // Echipament și tehnologie de vid, volumul 10, nr. 3, 2000

2. Fundamentele vidului școlar al particulelor din SUA, Lou Bertolini, Laboratorul național Lawrence Livermore, 19 ianuarie 2004

3. OST 5.0170-81. Testarea nedistructivă. Construcții metalice. Metode de gaz și lichide de control al etanșeității.

4. PNAE G-7-019-89. Metoda unificată de control al materialelor de bază (semifabricate), îmbinări sudateși suprafețele echipamentelor și conductelor NPP. Controlul scurgerilor. Metode de gaze și lichide.

Atunci când se analizează performanța diferitelor produse din industria chimică sau a petrolului și gazelor, apar sarcinile de a studia etanșeitatea elementelor de etanșare. Acest articol discută despre o abordare a modelării numerice a etanșeității unui inel O folosind metoda elementelor finite.

Pentru a asigura etanșeitatea structurilor, inelele O sunt adesea utilizate, de exemplu, acestea sunt instalate la îmbinările părților conductei. Elementele de etanșare sunt adesea realizate din materiale hiperelastice, cum ar fi cauciucul. La tulpini mari, astfel de materiale demonstrează un comportament elastic, adică starea lor de tensiune-deformare depinde doar de starea actuală a corpului, în timp ce atât tensiunile, cât și deformările sunt exprimate prin energia potențială a deformării elastice. Tipul funcției de energie potențială este setat atunci când alegeți un anumit model al materialului în calcul. Există diferite modele: polinom, Mooney-Rivlin, neo-Gukovskaya și altele, toate aceste modele sunt prezentate în pachetul de elemente finite ANSYS, care este utilizat pentru calcul. Diagrama de deformare a acestor materiale este semnificativ neliniară; Figura 1 prezintă un exemplu de dependență de stres versus deformare pentru un material hiperelastic.

Figura 1 - Exemplu de diagramă de deformare pentru un material hiperelastic

Pentru a determina parametrii modelelor, se efectuează teste la scară completă. Următoarele experimente sunt frecvent utilizate: tensiune / compresie uniaxială, tensiune / compresie biaxială, tensiune / compresie plană, tensiune / compresie volumetrică. Datele experimentale obținute sub forma dependenței tensiunilor tehnice de deformările tehnice pot fi procesate de instrumentele ANSYS interne, de exemplu, instrumentul de montare a curbelor. Acest instrument permite metodei celor mai mici pătrate să calculeze parametrii necesari pentru a aproxima diagrama de deformare pentru a determina funcția de energie potențială a deformării elastice.

După selectarea și calibrarea modelului de material pentru etanșant, se efectuează calculul etanșeității. În timpul funcționării produsului, a cărui etanșeitate trebuie asigurată, etanșarea este într-o stare comprimată. Această condiție este adesea atinsă prin presarea elementului de etanșare. Este demn de remarcat faptul că, deoarece proprietățile materialului de etanșare sunt substanțial neliniare în timpul comprimării, de aceea este necesar să se utilizeze modele neliniare.

De exemplu, este luată în considerare problema studierii etanșeității unui inel de etanșare instalat într-o canelură specială dintr-o piesă de oțel. În starea inițială, înălțimea etanșării este mai mare decât înălțimea canelurii pentru crearea ulterioară a comprimării în ea. Problema este luată în considerare într-un cadru aximetric bidimensional. Figura 2 prezintă secțiunea transversală a sigiliului, cu interiorul sigiliului în stânga și exteriorul în dreapta.

Figura 2 - Secțiunea transversală a sigiliului

Calculul etanșeității se efectuează într-un cadru static cu două etape de încărcare. La primul pas, etanșantul se micșorează între suprafețele metalice ale canelurii, adică problema de contact este rezolvată. În al doilea pas, este stabilit efectul mediului (de exemplu, lichid) asupra sigiliului. Pentru aceasta se folosește instrumentul de presiune a fluidului.

O sarcină de presiune a fluidului simulează acțiunea unui lichid sau gaz care înconjoară corpul investigat și care poate pătrunde între corpurile de contact. Această sarcină poate fi setată atât între corpuri deformabile, cât și între solide și deformabile. Afirmația problemei poate fi bidimensională și tridimensională.

Zona de aplicare a sarcinii este determinată în timpul procesului de calcul la fiecare iterație. La începutul iterației, algoritmul determină punctele de pornire la care se aplică sarcina. Pentru prima iterație, punctele de plecare sunt stabilite de utilizator. Apoi se determină punctele în care este îndeplinit criteriul de penetrare și li se aplică presiunea fluidului, iar nodurile lor cele mai apropiate de aceste puncte devin puncte de plecare pentru următoarea iterație, acest proces se repetă până la sfârșitul calculului. În acest caz, o zonă conectată care conține un punct de plecare este întotdeauna construită, prin urmare, de exemplu, dacă există o suprafață cu un contact deschis pe corpul investigat, dar nu există puncte de pornire pe această suprafață, atunci nu va fi încărcată aplicat asupra sa.

Criteriul de penetrare este utilizat pentru a determina aria de aplicare a sarcinii. Există două tipuri de criterii:

Starea contactului - în cazul unei stări de contact deschis, are loc penetrarea lichidului;

Presiunea de contact - dacă presiunea de contact dintre corpurile cercetate este mai mică decât cea specificată de utilizator, atunci lichidul pătrunde; presiunea admisibilă poate fi determinată sub forma unei funcții de setare a mesei, în funcție de etapa de încărcare.

În problema luată în considerare, un lichid intră în cavitatea interioară a garniturii sub o presiune de 5 MPa, prin urmare, nodul din partea stângă a garniturii este selectat ca punct de plecare. Figura 3 prezintă distribuția presiunii fluidului pe o garnitură obținută folosind presiunea fluidului.

Figura 3 - Distribuția presiunii fluidului, MPa

Distribuția presiunii arată că lichidul este aplicat numai din interiorul garniturii, adică nu există scurgeri și etanșeitatea este asigurată.

Când analizați starea de sănătate a unui produs, puteți adăuga pași suplimentari de calcul pentru a lua în considerare încărcăturile care acționează asupra structurii și puteți modifica, de asemenea, criteriul de penetrare pentru a ține cont de capul de mediu care se schimbă treptat.

La proiectarea produselor sigilate apar două probleme: calcularea forței de compresie care asigură etanșeitatea îmbinării, de exemplu, corpul și capacul (cu o garnitură între ele) și calcularea scurgerilor de gaz prin îmbinare.

Calculul forței de compresie

Lipsa de rezonabil modele matematice depresurizarea îmbinărilor în vrac nu permite determinarea exactă a presiunii de compresie luând în considerare proprietățile mediului, materialul garniturilor și caracteristicile suprafeței lor microgeometrice. Prin urmare, formulele empirice pentru determinarea presiunii de reducere au devenit răspândite. Acestea sunt valabile numai în intervalul de variație a parametrilor în care au fost efectuate experimentele.

Cunoscând întărirea necesară a compresiei puteți determina cuplul de strângere al conexiunii, de exemplu prin șuruburi care strâng garnitura între capac și corp.

Calculul scurgerilor

Două modele sunt utilizate pentru a calcula scurgerea (rata de scurgere) printr-o garnitură. Una dintre ele este scurgerea prin capilare rotunde, cealaltă este fluxul laminar printr-o fantă plană (formula lui Poiseuille). Calculele făcute de aceste modele sunt în contradicție cu practica, deoarece acestea din urmă nu iau în considerare factori precum presiunea de contact, caracteristicile microgeometriei de suprafață, precum și proprietățile fizice și mecanice ale materialelor pieselor care trebuie sigilate etc. Între timp, nu toți factorii afectează scurgerea în aceeași măsură; prin urmare, mulți autori pentru fiecare caz au prelucrat rezultatele experimentale și au obținut formule empirice, ale căror calcule dau un acord bun cu datele practice.

Înălțimea medie a decalajului statistic și presiunea de contact R La, asigurând o etanșare normală a garniturii, sunt legate de raport

Unde R- un parametru care caracterizează capacitatea unui material de a compacta suprafețele microroughnesses. Scurgerea prin etanșarea din elastomer este egală.

Conductivitate (scurgere pe unitate de presiune diferențială și perimetrul suprafeței de etanșare B)

Aici CU 0 - conductivitate în absența introducerii garniturii în microruditatea suprafeței etanșate.

Formulele 1-3 sunt valabile pentru gazele care nu creează obliterare, ceea ce reduce scurgerile prin înfundarea decalajului.

Scurgerea de gaz prin decalajul dintre garnitura de etanșare și flanșele pentru cei mai buni elastomeri variază de la 8 10-6 ... 4 10-11 Pa cm 3 / s (8 10 _6 ... 4 10-11 atm cm 3 / s ) pe 1 cm din lungimea benzii și depinde de materialul și temperatura acesteia,

Debitul masic de gaz prin scurgeri la îmbinarea etanșată (4)


Unde R și - .presiunea gazului în produs,

R 0 - presiunea ambiantă;

R- constantă de gaz,

h 0 - înălțimea medie a fantei în absența presiunii de contact la articulație;

LA 0 - constanta Kozeny dependentă de formă secțiune transversală fanta (pentru fanta rotunda NS=2);

t este coeficientul de tortuozitate ();

- vâscozitatea mediului (gazului) de etanșat;

T- temperatura absolută;

În consecință, razele exterioare și interioare ale suprafețelor de etanșare;

(t = 1,2) - cea mai mare înălțime a neregulilor de profil ale suprafețelor de etanșare;

Sm- pasul mediu al neregulilor de profil (GOST 2789-73);

Ra- deviația medie aritmetică a profilului;

Raport de aspect;

Coeficient care caracterizează proprietățile fizice și mecanice ale materialului suprafețelor de etanșare;

M eu - Raportul lui Poisson cu materialul,

E eu - modulul de elasticitate al materialului;

r- raza medie de curbură a microrezității depășește $

v 1 - parametrii totali ai curbelor de susținere ale suprafețelor de contact;

Parametru curbe suport,

- funcția gamma.

Cerința unui grad ridicat de etanșeitate a micro-ansamblurilor, de exemplu, carcase semiconductoare și IP este indisolubil legată de asigurarea fiabilității și durabilității acestora.

Ca urmare a scurgerilor, umezelii, substanțelor corozive și particulelor străine pot pătrunde în interiorul carcasei, ceea ce va provoca deteriorarea elementelor individuale ale microasamblării sau a unui scurtcircuit.

Etanșeitatea carcaselor microasamblărilor este foarte mare, iar debitul masic poate ajunge la 10 -8 ... 10 -9 cm 3 / s. Să subliniem pentru comparație că printr-o gaură cu un diametru de 10 µm debitul gazului este de 5 · 10-9 cm 3 / s. Când diametrul găurii scade la 0,1 µm, debitul gazului scade cu patru ordine de mărime și se ridică la 5 · 10-13 cm 3 / s. Eul provoacă mari dificultăți în alegerea metodelor și mijloacelor de testare a etanșeității microasamblărilor, în special în producția de masă. Dintre metodele de control existente, gazul (cu ajutorul unui detector de scurgere de heliu) a devenit răspândit.

După cum a arătat practica, scurgerea corpurilor de microasamblare depinde nu numai de presiunea gazului trasor utilizat pentru testare, de momentul continuării acestei presiuni, de intervalul de timp după ce presiunea este eliminată, ci și de valoarea internă ( liber) volumul corpului testat pentru etanșeitate.

Pentru evaluarea exactă a scurgerilor de heliu din măsurători

Unde R - scurgere măsurată, atm · cm 3 / s;

L- scurgere standard echivalentă, atm · cm 3 / s;

- greutatea moleculară, respectiv, a aerului și a gazului trasor;

t 1 - timpul de ședere sub presiune;

t 2 - timp de menținere înainte de măsurare după eliberarea presiunii;

U - volumul corpului, cm 3.

RD 26.260.011-99

DOCUMENT DE ORIENTARE

INSTRUCȚIUNI

DETERMINAREA CALCULATĂ A STANDARDELOR DE STRINGERE
NAVE ȘI APARATE

FIȘA DE OMOLOGARE

RD 26.260.011-99

INSTRUCȚIUNI

DETERMINAREA CALCULATĂ A STANDARDELOR DE STÂMPETITATE ALE NAVELOR ȘI APARATULUI

Director general al SA
„VNIIPTkhimnefteapparatury” ________________________

V.A. Panov

Seful departamentului
Standardizare ______________________________________

V.N. Zarutsky

Șef de departament nr. 29 _____________________________

S.Ya. Luchin

Șeful laboratorului nr. 56 ________________________

L.V. Ovcharenko

Manager de dezvoltare,
mai in varsta Cercetător ___________________________

V.P. Novikov

Inginer de proces II pisică. ____________________________

N.K. Lamina

Inginer de standardizare Eu pisică. ______________________

PE. Lukina

DE ACORD

Director general adjunct
privind activitățile de cercetare și producție
OJSC NIIKHIMMASH ____________________________

V.V. Rakov
cuvânt înainte

1. DEZVOLTAT de SA „Institutul de cercetare și proiectare Volgograd pentru tehnologia ingineriei chimice și petroliere” (SA „VNIIPTkhimnefteapparatury”).

2. APROBAT ȘI PUNERE ÎN ACȚIUNE de către Comitetul tehnic nr. 260 „Echipamente de prelucrare a produselor chimice și a petrolului și gazelor” prin Fișa de aprobare din 24 iunie 1999.

3. ÎNLOCUIȚI „Metode pentru calcularea normelor de etanșeitate a vaselor și a aparatelor”.

4. REVIZUIT 2000 iulie cu AMENDAMENTUL nr. 1, foaia de aprobare aprobată din 27 iunie 2000.

DOCUMENT DE ORIENTARE

INSTRUCȚIUNI

DETERMINAREA CALCULATĂ A STANDARDELOR DE STÂMPETITATE ALE NAVELOR ȘI APARATULUI

Data introducerii 1999-07-01

1 DOMENIU DE UTILIZARE

Acest document orientativ este destinat să stabilească standarde pentru proiectarea și testarea scurgerilor de nave și aparate fabricate conform OST 26-291 și poate fi utilizat pentru orice alt echipament controlat de Gosgortekhnadzor din Rusia, sub rezerva cerințelor din PB 03-108, PB 09-170, PB 10-115, SNiP 3.05.05.

2. REFERINȚE DE REGLEMENTARE

Pe parcursul acestui document de orientare, se fac trimiteri la următoarele standarde, reglementări și alte surse:

Unul dintre principalii indicatori care determină clasa de pericol a unei substanțe în conformitate cu GOST 12.1.007 este concentrația sa maximă admisibilă în aerul zonei de lucru, determinată în conformitate cu GOST 12.1.005.

3.2. În timpul funcționării normale a echipamentelor și a ventilației, conținutul de substanțe nocive în aerul zonei de lucru trebuie să fie mai mic sau egal cu concentrația maximă admisibilă a acestor substanțe în conformitate cu GOST 12.1.005.

La instalare echipamente tehnologiceîntr-o zonă deschisă, care este tipică pentru majoritatea întreprinderilor de prelucrare a petrolului și gazelor, ventilarea zonei de lucru depinde de condițiile atmosferice de pe teritoriul întreprinderii și de proprietățile fizice ale substanței nocive eliberate.

3.3. Rata de etanșeitate a unui vas, aparat în conformitate cu GOST 26790 este definită ca fiind cel mai mare consum total al unei substanțe prin scurgeri, care asigură starea de funcționare a navei, a aparatului și stabilită prin documentația de reglementare și tehnică pentru acest vas, aparat.

Rata de scurgere se măsoară în unități de debit de gaz:

3.4. În timpul testării pneumatice a vaselor, aparatelor și conductelor prin metoda căderii de presiune, se determină coeficientul de scurgere:

MPCpr este concentrația maximă admisibilă a unei substanțe dăunătoare în aerul de alimentare, mg / m 3 (nu trebuie să depășească 0,3 MPCrz).

4.2. Prin introducerea valorilor din formula () în formula (), obținem formula pentru calcularea ratei de etanșare a vasului, aparatul instalat în cameră:

Vp h - volumul zonei de lucru, m 3 (în conformitate cu GOST 12.1.005, înălțimea este de 2 m, aria conform SN 245 nu este mai mică de 4,5 m 2, prin urmare volumul este de cel puțin 9 m 3, în absența unor date mai exacte).

4.4. Ținând cont de formula (), formula () ia următoarea formă:

În absența datelor privind clasa de etanșeitate a conexiunilor detașabile, se recomandă utilizarea datelor din apendicele acestui ghid.

Tabelul A.1 - Valorile concentrației maxime admise a unei substanțe dăunătoare în aerul zonei de lucru, în funcție de clasa de pericol a acestei substanțe în conformitate cu GOST 12.1.007

În miligrame pe metru cub

Clasa de pericol a substanțelor nocive conform GOST 12.1.007

Concentrația maximă admisibilă de substanțe nocive (MPC) în aerul zonei de lucru

mai puțin de 0,1

0,1 - 1,0

1,1 - 10,0

mai mult de 10

Notă - Limita inferioară a clasei de pericol 1 pentru calcularea ratei de etanșeitate a unei nave, aparatului i se permite să ia o valoare de 0,01 mg / m 3

Anexa B

Tabelul B.1 - Valorile cursului de schimb al aerului pentru incinte industriale

Numele originaluluiproduse utilizate în producție sau în incinte

Rata de schimb a aerului, h -1

Coeficient îmbunătățiri pentru alimentele calde

în absența compușilor de sulf

în prezența compușilor de sulf

Depozite

compresor

pompare

producție

compresor

pompare

producție

Amoniac

Producția de acetaldehidă dincatalizator de mercur

Butan, hidrogen, metan, propan, butilen,pentan, paraldehidă,propilenă, etan, etilbenzen, etilenă,gaz de cracare, țiței și alte substanțe cu MPCrz mai mare de 50 mg / m 3

Selectiv solvenți, eter, benzină cu plumb, acetat de divinil, diclorostiren, clorură de vinil, clorură de metilen și alte substanțe cu MPCrz 5 - 50 mg / m 3 inclusiv

Brom și alte substanțe cu MPCrz 0,5 - 5,0 mg / m 3

Clor, acetilenă și alte substanțe cu MPCrz 0,5 mg / m 3 sau mai puțin

Acizi nitric, fosforic și alți acizi cu MPCrz 10 mg / m 3 și mai puțin

Gaz natural din petrol

Benzină

Nafta, combustibil, motorină, reziduuri de fisurare, bitum (comercial)

Etilen lichid

la curent înăbușind muncitorii locuri

esti grea

Uleiuri lubrifiante, parafină (în absența solvenților)

Soluții alcaline

Note (editați) 1. Acest tabel trebuie utilizat în absența datelor privind cantitatea de substanțe nocive emise de echipamente, accesorii, comunicații etc.

2. Concentrația maximă admisibilă de substanțe nocive în aerul zonei de lucru (MPCrz) trebuie luată în conformitate cu lista aprobată de Ministerul Sănătății și dată în standardele sanitare și în GOST 12.1.005.

3. Ratele de schimb de aer indicate țin cont de posibilitatea conținutului de substanțe nocive în aerul de alimentare nu mai mult de 0,3 MPCrz.

4. Sulful este considerat a fi produse petroliere și gaze cu un conținut de sulf de 1% sau mai mult în greutate.

5. La temperaturi de petrol, produse petroliere și gaze peste 60 ° C, ratele de schimb de aer indicate în tabel ar trebui crescute cu coeficienții indicați în ultima coloană.

6. Datele din acest tabel sunt pe deplin conforme cu datele din tabelul din Instrucțiunile pentru proiectarea încălzirii și ventilației rafinăriilor de petrol și întreprinderile petrochimice VSN 21-77.

Anexa B

Tabelul B.1 - Clase de etanșare la etanșare și scurgeri specifice corespunzătoare *

Clasă

Scurgere specifică

Criteriul de evaluare calitativă (vizuală)

Tipuri tipice de sigilii

Q, mm 3 / (m s)

V, cm 2 / m 2

Qs, mm 3 / (m s)

0 - 0

Până la 10 -5

Până la 10 -5

Etanșeitate absolută

Burduf metalic, membrane polimerice

Sf. 10 -5

Sf. 10 -5

0 - 1

Până la 10 -4

Până la 10 -3

1 - 1

" 10 -4

" 10 -3

Miros redus, transpirație invizibilă din punct de vedere vizual

Membrane din cauciuc, manșoane elastomerice ONU

„5 · 10 -4

„5 · 10 -3

1 - 2

„5 · 10 -4

Până la 10 -3

„5 · 10 -3

„5 · 10 -3

„5 10 -2

2 - 1

„5 · 10 -3

Sf. 10 -3

„5 10 -2

Scurgeri fără formarea picăturilor

ONU pentru HIPS și HC pentru sarcini grele, elastomerice

„5 10 -2

până la 10 -2

„5 10 -1

2 - 2

„5 10 -2

" 10 -2

"5 10 -1 -

Scurgere prin picurare

Sfârșitul HC, UPS și HC ramat, slot compensat

4 - 2

"50 - 5 10 2

Picături frecvente

"5 · 10 2

Scurgeri continue

UPS, fără contact UV

" 10 3

" 10 3

Notă - Pentru gaze în loc deÎ criteriul este scurgerea specifică B -14.

Cco = 0.1B = 1.36 · 10 -5, m 3 · Pa / s,

care corespunde și clasei a cincea de etanșeitate conform OST 26-11-14.

2. Date inițiale

Vasul este conceput pentru un amestec de hidrocarburi naturale cu un conținut de hidrogen sulfurat de până la 25% (Mp = 16,4) la o presiune de Pp = 2,5 MPa și o temperatură de 100 ° C (373 K) și are un volum de 10 m 3; MPCrz - 3 mg / m 3, Kg = 1.

Când este instalat într-o zonă deschisă, rata de etanșare a vasului este conform formulei ():

Aceasta corespunde clasei a cincea de etanșeitate conform OST 26-11-14.

Rata de scurgere a îmbinărilor sudate din vas:

Cco = 0.1B = 2.0 · 10 -6, m 3 · Pa / s,

care corespunde și clasei a cincea de etanșeitate conform OST 26-11-14.

 

Ar putea fi util să citiți: