Calculul etanșității Determinarea estimată a standardelor de etanșeitate a navelor și aparatelor. Calculul forței de compresie

UDC 517.958: 532.5, 621: 007

MODUL DE SOFTWARE PENTRU CALCULAREA PRINCIPALULUI

BAZA SIGURANILOR AXISIMMETRICE BAZATE LA

MODEL DE ELEMENT FINITAT

Este prezentat un model matematic al fluxului unui mediu lichid în garnituri de simetrie axiale simetrice, ținând cont atât de ondularea cât și de rugozitatea suprafețelor de lucru. Este propus un modul software pentru calcularea scurgerii mediului de lucru pe baza modelării elementelor finite. Sunt prezentate rezultatele experimentelor model, care arată adecvarea utilizării acestei scheme pentru calcularea etanșeității compușilor.

Cuvinte cheie: garnituri mecanice simetrice axiale; calculul etanșării; modul software; model de element finit.

Una dintre cele mai importante probleme în proiectarea elementelor de tehnologie nouă în inginerie mecanică, construcții de mașini-unelte, construcții de mașini electrice și în industria aeronautică și aerospațială este problema izolării mediilor de lucru și a asigurării unui anumit grad de etanșeitate a diferitelor dispozitive, vase, fitinguri de conducte etc. Pentru a rezolva această problemă, folosesc o mare o varietate de dispozitive de etanșare, de regulă, structurale simple, dar care joacă adesea un rol decisiv în asigurarea fiabilității produsului în ansamblu. Unul dintre tipurile caracteristice ale dispozitivelor de etanșare, care combină multe dintre cele mai comune proprietăți și caracteristici de performanță, sunt sigiliile metal-metal (Fig. 1). Astfel de sigilii sunt utilizate pe scară largă în multe industrii.

Fig. 1.   Tipuri de garnituri metal-metal după forma de contact:o   - plat; b - conic; in - liniar;


g - sferice conice;R, l, d   - raza de curbură, lățimea brâului și diametrul de lucru al garniturii

Prin specificul mecanismului de etanșare, acești compuși sunt de tip contact, iar performanța lor este determinată de natura complexă a influenței parametrilor geometrici și fizico-mecanici ai suprafețelor de lucru pe dinamica interacțiunii lor de contact. Structura complexă a articulației, pe de altă parte, creează anumite probleme pentru descrierea matematică a mișcării mediilor de lucru în compuși.

Cele menționate anterior au condus la faptul că până în prezent nu a fost dezvoltat un model teoretic unificat și algoritmi pentru calcularea scurgerii fluidelor de lucru în îmbinările sigilate, ținând cont de topografia reală a suprafețelor de lucru ale îmbinării articulațiilor și condițiile lor de funcționare.

Lipsa modelelor de proiectare duce la necesitatea unei selecții experimentale îndelungate și laborioase de materiale, metode tehnologice de fabricație și asamblare pentru fiecare nou compus etanșabil, care se întinde semnificativ și mărește costul etapei pregătitoare de producție și împiedică dezvoltarea CAD.

Articolul propune un model al fluxului de fluid de lucru în garnituri asimetrice metal-metal folosind parametrii topografiei reale a suprafețelor sigilate. Calculul se bazează pe metoda elementului finit implementat pentru ecuația Reynolds în coordonate polare.

Declarația problemei. Modelul fluxului de fluid de lucru în garnitură, ținând cont de efectul rugozității, poate fi descris prin ecuația pentru câmpul de presiune al unui mediu lichid în straturi subțiri obținute de Patir și Zhen în condițiile aproximării Reynolds:

https://pandia.ru/text/79/265/images/image006_1.gif "width \u003d" 211 înălțime \u003d 23 "înălțime \u003d" 23 "\u003e,

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image008.gif "width \u003d" 52 "înălțime \u003d" 23 "\u003e, sunt undulările suprafețelor de lucru inferioare și superioare ale garniturii în raport cu planurile mijlocii, respectiv este distanța dintre plane plane ondulate (valoare constantă); - clearance-ul în sigiliu, ținând cont de topografia ondulării; https://pandia.ru/text/79/265/images/image013.gif "width \u003d" 49 "înălțime \u003d" 21 src \u003d "\u003e - presiunea în canalul format prin gol. Pentru calcularea funcției EN-US "\u003e

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image016_0.gif "alt \u003d" (! LANG: Semnătură:" align="left" width="241 height=255" height="255">!}

Iată regiunea inelară; - funcția de încercare care îndeplinește următoarele condiții de delimitare:

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image025.gif "width \u003d" 16 "înălțime \u003d" 24 src \u003d "\u003e sunt razele marginilor exterioare și interioare ale sigiliului, respectiv (Fig. 2).

Regiunea este reprezentată ca un model de element finit ..gif "width \u003d" 229 înălțime \u003d 25 "înălțime \u003d" 25 "\u003e, font-size: 14.0pt"\u003e - un element final separat; - parametri generalizați în funcție de element .. gif "width \u003d" 21 "înălțime \u003d" 25 src \u003d "\u003e și dimensiunea fontului: 14.0pt"\u003e,

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image039.gif "width \u003d" 21 "înălțime \u003d" 24 "\u003e este o contribuție elementară la funcționalitatea

.

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

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image043.gif "width \u003d" 69 "înălțime \u003d" 28 "\u003e, sunt coeficienții exprimați în termenii coordonatelor nodurilor elementului.

La punctul minim, dispar instrumentele derivate ale funcționalității în raport cu fiecare valoare nodală:

unde w, s, t   - numere de noduri de grilă incluse în element e. Integrala expresiei poate fi calculată numeric.

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


unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image049.gif "width \u003d" 25 "înălțime \u003d" 23 "\u003e. gif" width \u003d "23" înălțime \u003d "23 src \u003d"\u003e) și granițele interne () sunt calculate prin următoarele relații:

https://pandia.ru/text/79/265/images/image055.gif "width \u003d" 200 "înălțime \u003d" 52 "\u003e. gif" width \u003d "25" înălțime \u003d "21 src \u003d"\u003e - pas grilă prin coordonată unghiulară; - numărul de partiții în coordonată unghiulară; - numărul de partiții în coordonata radială; https://pandia.ru/text/79/265/images/image061.gif "width \u003d" 39 "înălțime \u003d" 25 src \u003d "\u003e - valoarea presiunii în punctul nodal din ultimul cerc intern; EN-US"\u003e MSIU RondWave 2D (nr. Certificat de înregistrare a produsului software). Construit în acest fel, vă permite să analizați etanșeitatea conexiunii imediat după măsurarea ondulației suprafețelor sale de lucru.

Modulul este denumit din elementul „Modelare” din meniul principal al programului de control al complexului agro-industrial (Fig. 4). La începerea procesului de simulare, se deschide inițial fereastra de parametri a modelului studiat (Fig. 5) .. gif "width \u003d" 21 "înălțime \u003d" 23 "\u003e. Gif" lățime \u003d "24" înălțime \u003d "23"\u003e - diferența garantată între maxim denivelarea maximă a unei suprafețe de lucru și denivelarea maximă a celei de a doua suprafețe de lucru; - funcție discret definită care caracterizează efectul rugozității.

font-size: 10.0pt "\u003e Figura 4.   Modul încorporat pentru simulare numerică

Funcțiile de influență a rugozității (coeficienții de debit) sunt calculate de pachetul software dezvoltat anterior și exportate în acest modul software. Fiecare funcție este un fișier text localizat într-un folder funcții. Prima linie a acestor fișiere conține numărul de puncte la care este setată funcția. Următoarele linii conțin perechi de valori - decalajul și valoarea corespunzătoare, separate de un spațiu. În intervalele dintre valorile setate ale golului, funcția este interpolată liniar. La granițe este interpolat de funcții constante și, respectiv, pentru limitele superioare și inferioare din punct de vedere al golului https://pandia.ru/text/79/265/images/image074.gif "alt \u003d" (! LANG: Semnătura:" 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 compusului de testat, se realizează o modelare a elementelor finite, ca urmare a căreia se formează un raport privind etanșitatea îmbinării (Fig. 6). Raportul include o hartă a distribuției presiunii în interiorul decalajului dintre suprafețele de lucru ale conexiunii, schema și parametrii conexiunii, scurgerea totală a mediului de lucru și un grafic al distribuției scurgerilor locale de-a lungul coordonatei unghiulare.

Fig. 6 . Raport de scurgeri de conexiune


Verificarea preciziei calculelor de scurgere prin conexiunile terminale aximetrice folosind un modul software. Pentru a verifica caracterul adecvat al modelului dezvoltat, o serie de experimente model a fost efectuată pentru a studia scurgerile în garnituri mecanice axial-simetrice absolut netede. Pentru astfel de compuși, există metode analitice pentru găsirea unor scurgeri volumetrice. Comparația rezultatelor obținute prin calcule analitice cu rezultatele modelării numerice ne permite să determinăm adecvarea pachetului software.

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

, (2)

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image078.gif "width \u003d" 16 "înălțime \u003d" 15 "\u003e este viteza unghiulară de rotație a articulației. Având în vedere că îmbinarea este staționară, ecuația (2) ia forma

.

Toate studiile de model au fost realizate pentru motorina de gradul A, care are caracteristicile prezentate în tabel. 1. Diferența în compus a variat de la 1 la 2 microni. Calculul a fost efectuat fără a ține seama de efectul rugozității (funcția unității 624 "style \u003d" lățime: 467.8pt; margine-stânga: 5.4pt; border-collapse: collapse; border: none "\u003e

parametru

denumire

măsurare

admis

semnificație

Etanșare la exterior

1 · 105

Presiune în interiorul garniturii

Raza marginii exterioare a sigiliului

Raza limitei interioare a sigiliului

2,5 · 10-2

Distanța dintre fețele de etanșare

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 dinamică a mediului de lucru

kg / (m· S)

Compararea rezultatelor modelării numerice (https://pandia.ru/text/79/265/images/image052.gif "width \u003d" 23 "înălțime \u003d" 23 src \u003d "\u003e) cu scurgeri analitice a arătat că diferența dintre ele nu este mai mult de 0,5%. Rezultatele studiului sub forma dependenței scurgerilor de decalajul mediu sunt prezentate în Fig. 7. Astfel, s-a demonstrat că acest pachet software satisface modelul analitic pentru cele mai simple cazuri de compuși.

Modelare numerică a efectului ondulării asupra etanșității unei articulații.Pentru a studia efectul undulării asupra etanșeității compușilor, a fost efectuat un studiu numeric. Ca obiect de studiu, a fost selectat un compus model care are caracteristicile indicate în tabel. 2. Suprafața de lucru superioară a fost perfect perfectă. Întrucât scopul experimentului a fost determinarea gradului de influență a ondulațiilor de suprafață asupra scurgerilor, s-a presupus că coeficientul de influență a rugozității este constant și egal cu unitatea.

Garanție comună garantată hΔ a fost definită ca distanța dintre vârful maxim al suprafeței de lucru inferioare și planul suprafeței superioare de lucru. Diferența echivalentă într-o îmbinare netedă a fost calculată ca distanța de la planul suprafeței superioare la planul mijlociu al suprafeței inferioare. Au fost efectuate calcule pentru valori hΔ: 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15 și 20 microni. Lacunele echivalente din compusul neted au corespuns: 9,68; 10.68; 11.68; 13,68; 16.68; 18.68; 23,68 și 28,68 microni.

Tabelul 2

Caracteristicile sigiliului modelului experimental

parametru

denumire

măsurare

valoare

Etanșare la exterior

1 · 10 5

Presiune în interiorul garniturii

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

Rezultatele studiului sunt prezentate în Fig. Gif "width \u003d" 31 "înălțime \u003d" 25 src \u003d "\u003e - în combinație cu pereții netezi.

font-size: 12.0pt "\u003e Modelul considerat al fluxului mediului de lucru în garnituri asimetrice metal-metal folosind parametrii topografiei reale a suprafețelor sigilate poate găsi o aplicare practică în proiectarea acestor sigilii, numirea metodelor tehnologice pentru fabricarea lor folosind sisteme CAD moderne. Pe baza acestui model, dezvoltat pachet software care vă permite să evaluați rapid și eficient etanșitatea etanșărilor mecanice.

Referințe

1. Patir, N. Un model de debit mediu pentru determinarea efectelor grosimii tridimensionale asupra lubrifierii hidrodinamice parțiale / N. Patir, H. S. Cheng // ASME Journal of Lubrication Technology. - 1978. - Vol. 100. - No. 1. - P. 12-17.

2. Sheipak, AA Aplicarea metodei elementelor finite (FEM) pentru calculul factorilor de curgere în sigilii / AA Sheipak, VV Porohsyn, DG Bogomolov // Rezumate ale lucrărilor din cel de-al doilea congres mondial de tribologie (Viena, Austria, 3 - 7 septembrie 2001) . - P. 173-174.

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

4. Kondakov și echipamente de etanșare: carte de referință,. - M.: Inginerie mecanică, 1986.- 464 p.

5. Poroshin, un pachet software pentru analiza tridimensională a ondulației suprafeței pieselor în producția de asamblare mecanică /, // Asamblare în inginerie mecanică, confecționarea instrumentelor. - M.: Inginerie, 2006. - Nr. 12.

VT Barchenko, M.L. Vinogradov

Universitatea Electrotehnică de Stat din Sankt Petersburg „LETI” (SPbGETU), ul. Profesorii Popov, 5, St. Petersburg, 197376, Rusia, Această adresă de e-mail este protejată de spamboți. Trebuie să aveți activat javascript pentru ao vizualiza.

Acest articol oferă o metodă pentru determinarea vitezei de etanșare pentru un produs sub vid și calcularea dependenței de timp a schimbării de presiune a dispozitivului în prezența unei scurgeri. Este prezentat raportul scurgerilor de helium și etanșeitatea pentru diferite tipuri de substanțe penetrante. Prezintă cea mai recentă separare pentru organizarea etanșării controlului în întreprinderi.

Detectorul portabil de scurgeri de heliu asigură înregistrarea fiabilă a debitului de heliu până la 1. 10 -7 Pa. m 3 / s (7,6. 10 -4 l. µm coloană / mercur).

La fel ca detectoarele de scurgere staționare de dimensiuni mari, detectorul de scurgeri portabil are o funcție de reducere a fundalului, care servește la legarea concentrației de heliu din încăpere la zero și permite testarea scurgerilor independent de un nivel constant de heliu în apropierea obiectului.

Luați în considerare un grafic al distribuției statistice a scurgerilor detectate atunci când lucrați cu detectoare de scurgeri de heliu. Graficul prezentat în figura 2 este suprapus intervalelor de sensibilitate ale unui detector portabil de scurgeri în versiuni profesionale și standard.


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

O analiză a acestei distribuții statistice ne permite să concluzionăm că majoritatea absolută a scurgerilor reale, care trebuie detectate în timpul testării scurgerilor, se află în domeniul de sensibilitate al unui detector portabil de scurgeri de heliu.

Scurgeri de scurgere 10 -9 mm Hg . l / s și mai puțin datorate în principal:

o permeabilitatea garniturilor de vid,

o difuzia și conductivitatea gazelor prin materialele produselor (de exemplu, prin polimeri),

o desorbția și evaporarea din pereții interiori ai produsului.

Scurgerile din motivele enumerate ar trebui prevenite în stadiul dezvoltării proiectării și selecției materialelor de produs, precum și prin pregătirea produsului pentru testare conform metodelor descrise în. Pentru teste suplimentare de scurgere, scurgeți cu un debit de 7,5. 10 -7 mmHg Art. . L / s și multe altele pot fi detectate folosind un detector portabil de scurgeri de heliu.

Detector de scurgeri manometric pentru testarea integrată a scurgerilor

Detector manometric de scurgeri - un detector automat de scurgeri pentru monitorizarea etanșeniei produselor, care asigură o măsurare a scurgerilor totale de până la 10 -4 Pa. m 3 / s și mai mare.

Detectorul de scurgeri este echipat cu două tipuri de senzori: presiunea și debitul de gaz. Sistemul de vid al detectorului de scurgeri este construit astfel încât să fie posibilă implementarea metodelor de control manometric, de vid și de etanșeitate la presiune, precum și detectarea scurgerilor pentru 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 manometrică este potrivită pentru structuri închise în care se poate crea presiune peste presiunea atmosferică. Vacuum - pentru structuri închise în care poate fi creat un vid.

Principiul calculului debitului de scurgere se bazează pe controlul vitezei de schimbare a presiunii în obiectul de monitorizare. În dispozitiv este instalat un volum de referință sigilat, separat de obiectul măsurat de o membrană sensibilă la presiunea diferențială. 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 de testare, echilibrul de presiune este încălcat și membrana care separă volumele este deformată. Prin schimbarea capacității condensatorului, dintre care o membrană este membrana specificată, se realizează despre magnitudinea scurgerii din obiectul de testare.

2) Detectarea scurgerilor pentru măsurarea debitului de gaz. Dispozitivul măsoară cantitatea de aer care intră în obiect în caz de scurgere. Încercările sunt efectuate cu ajutorul unui senzor de flux de gaz. Dispozitivul este calibrat folosind o scurgere de control, instalat un port special al detectorului de scurgeri și un contor de gaz extern.

literatură

1. Loktev I.I. / Controlul scurgerilor mari și mici în elementele de combustibil // Echipamente și tehnologie de vid, volumul 10, nr. 3, 2000

2. Fundamentele Vacuum School School Accelerator pentru particule din SUA, Lou Bertolini, Laboratorul Național Lawrence Livermore, 19 ianuarie 2004

3. OST 5.0170-81. Testare nedistructivă. Constructii metalice. Metode de control al etanșeității gazului și a lichidului.

4. PNAE G-7-019-89. Metodă de control unificată pentru materiale de bază (semifabricate), îmbinări sudate și suprafete de echipamente și conducte NPP. Controlul etanșării. Metode de gaz și lichide.

Atunci când analizăm performanța diferitelor produse din industria chimică sau a petrolului și a gazelor, apar probleme în studierea etanșității elementelor de etanșare. Acest articol descrie o abordare a modelării numerice a etanșării unui inel de etanșare folosind metoda elementului finit.

O-ring-urile sunt adesea utilizate pentru a asigura etanșeitatea structurilor, de exemplu, sunt instalate la îmbinările componentelor conductelor. Elementele de etanșare sunt adesea confecționate din materiale hiperelastice, de exemplu, cauciuc. Astfel de materiale prezintă un comportament elastic în timpul deformațiilor mari, adică starea lor de eforturi depinde numai de starea reală a corpului, și atât stresul cât și efortul sunt exprimate prin energia potențială a deformării elastice. Forma funcției energetice potențiale este specificată atunci când alegeți un anumit model de material în calcul. Există diverse modele: polinom, Muni-Rivlina, 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 esențial neliniară, figura 1 prezintă un exemplu de dependența stresului de deformare pentru un material hiperelastic.

Figura 1 - Un exemplu de diagrama de deformare pentru un material hiperelastic

Pentru a determina parametrii modelelor, se efectuează teste pe teren. Se folosesc în mod obișnuit următoarele experimente: tensiune / compresie uniaxială, tensiune / compresie biaxială, tensiune / compresie plană, tensiune / compresie volumetrică. Datele experimentale obținute sub forma unei dependențe de eforturile inginerești de deformații inginerești pot fi procesate de instrumente interne ANSYS, de exemplu, Instrumentul de montare curbe. Acest instrument permite metoda celor mai mici pătrate pentru a calcula parametrii necesari pentru aproximarea diagramei tulpinii pentru a determina funcția energiei potențiale a deformării elastice.

După selectarea și calibrarea modelului de material pentru etanșare, se efectuează calculul etanșeității. În timpul funcționării produsului, a cărui etanșare trebuie asigurată, sigiliul este într-o stare comprimată. Această condiție este adesea obținută prin preîncărcarea elementului de etanșare. Trebuie menționat că, deoarece proprietățile materialului de etanșare sunt substanțial neliniare în timpul comprimării, acesta este motivul pentru care este necesar să se utilizeze modele neliniare.

Ca exemplu, este considerată sarcina studierii etanșității unui inel de etanșare instalat într-o canelură specială într-o parte din oțel. În starea inițială, înălțimea garniturii este mai mare decât înălțimea canelurii pentru crearea ulterioară a unei preîncărcări în ea. Problema este considerată într-o formulare aximetrică bidimensională. Figura 2 prezintă secțiunea transversală a sigiliului, în stânga este interiorul sigiliului, în dreapta este exteriorul.

Figura 2 - Secțiune transversală a sigiliului

Calculul etanșeității se realizează într-un reglaj static cu două trepte de încărcare. La prima etapă, garnitura este strânsă între suprafețele metalice ale canelurii, adică se rezolvă problema de contact. În a doua etapă, se stabilește influența mediului (de exemplu, lichid) asupra materialului de etanșare. Pentru a face acest lucru, utilizați instrumentul Presiune fluid.

O sarcină de tip presiune de fluid simulează acțiunea unui fluid sau a unui gaz care înconjoară corpul examinat și poate pătrunde între corpurile de contact. Această sarcină poate fi setată atât între corpuri deformabile, cât și între solide și deformabile. Enunțul problemei poate fi bidimensional și tridimensional.

Zona de aplicare a sarcinii este determinată în procesul de calcul la fiecare iterație. La începutul iterației, algoritmul determină punctele de pornire la care se aplică sarcina. Pentru prima iterație, punctele de pornire sunt stabilite de utilizator. Apoi, sunt determinate punctele la care se îndeplinește criteriul de penetrare și se aplică presiunea lichidului lor, iar nodurile lor cele mai apropiate de aceste puncte devin punctele de plecare pentru următoarea iterație, acest proces se repetă până la finalizarea calculului. În acest caz, o zonă conectată este întotdeauna construită care conține un punct de plecare, prin urmare, de exemplu, dacă pe corpul studiat există o suprafață cu o stare de contact deschisă, dar nu există puncte de pornire pe această suprafață, atunci sarcina nu i se va aplica.

Criteriile de penetrare sunt utilizate pentru a determina aria de aplicare a sarcinii. Două tipuri de criterii sunt posibile:

Stare de contact - în cazul unui statut de contact deschis, lichidul pătrunde;

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

În problema considerată, un lichid sub o presiune de 5 MPa intră în cavitatea internă a materialului de etanșare, prin urmare, nodul din partea stângă a materialului de etanșare este selectat ca punct de plecare. Figura 3 prezintă distribuția presiunii fluidului pe sigiliul obținut folosind presiunea fluidului.

Figura 3 - Distribuția presiunii fluidului, MPa

Distribuția presiunii arată că fluidul se aplică numai din interiorul garniturii, adică nu are loc scurgeri și se asigură etanșeitatea.

Când analizați starea de sănătate a produsului, puteți adăuga pași suplimentari de proiectare pentru a ține cont de încărcările care acționează asupra structurii și puteți modifica, de asemenea, criteriul de penetrare pentru a ține cont de presiunea modificată treptat a mediului.

La proiectarea produselor sigilate, apar două sarcini: calculul forței de compresie, care asigură etanșeitatea conexiunii, de exemplu, carcasa și capac (cu o garnitură între ele) și calculul scurgerilor de gaz prin conexiune.

Calculul forței de compresie

Lipsa unor modele matematice solide pentru depresurizarea compușilor în vrac nu ne permite să determinăm cu exactitate presiunea de compresie, ținând cont de proprietățile mediului, materialul garniturilor și caracteristicile microgeometriei suprafeței lor. Prin urmare, formulele empirice pentru determinarea presiunii de compresie au devenit răspândite. Sunt valabile numai în intervalul de variație a parametrilor în care au fost efectuate experimentele.

Cunoașterea forței de compresie necesare puteți determina forța de strângere a conexiunii, de exemplu, șuruburile care strâng garnitura între capac și carcasă.

Calculul scurgerii

Atunci când se calculează scurgerea (rata de scurgere) printr-o sigilie, se utilizează două modele. Unul dintre ele este o scurgere prin capilare rotunde, celălalt este un flux laminar printr-un slot plat (formula Poiseuille). Calculele făcute pe aceste modele se depărtează de practică, cum ar fi acestea din urmă nu iau în considerare factori precum presiunea de contact, caracteristicile microgeometriei de suprafață, precum și proprietățile fizico-mecanice ale materialelor componentelor care sunt sigilate etc. Între timp, nu toți factorii afectează scurgerea în aceeași măsură, de aceea, pentru fiecare caz, mulți autori au procesat rezultatele experimentale și au obținut formule empirice, ale căror calcule conferă o bună convergență cu datele practice.

Înălțimea medie a statiei și presiunea de contact P la   furnizarea de garnituri de etanșare normale sunt legate de

unde R- un parametru care caracterizează capacitatea unui material de a compacta microroughnesses de suprafață. Scurgerea printr-un sigiliu elastomer este egală.

Conductivitate (scurgeri pe unitatea de presiune diferențială și perimetrul suprafeței de etanșare B)

aici C 0 - conductivitatea în absența unei garnituri în microrurența suprafeței de etanșare.

Formulele 1-3 sunt valabile pentru gazele care nu creează o eliminare, ceea ce reduce scurgerile din cauza supraaglomerării golului.

Scurgerea de gaz prin golul dintre garnitură și flanșe pentru cele mai bune elastomere variază între 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 garniturii și depinde de materialul și temperatura acesteia,

Fluxul de gaz masic prin scurgeri în articulația unei conexiuni sigilate (4)


unde P și - presiunea gazului în produs,

P 0 - presiunea de mediu;

R- constantă de gaz

h 0 - înălțimea medie a slotului în absența presiunii de contact la joncțiune;

K 0 - constanta Kozen, în funcție de forma secțiunii transversale a golului (pentru un decalaj rotund la=2);

t este coeficientul de tortuozitate ();

- vâscozitatea mediului condensat (gaz);

Ttemperatura absoluta;

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

(t \u003d 1,2) - cea mai mare înălțime a profilului de rugozitate a suprafețelor de etanșare;

Sm   - etapa medie a neregulilor de profil (GOST 2789-73);

Ra- abaterea medie aritmetică a profilului;

Coeficient de proporționalitate;

Coeficientul care caracterizează proprietățile fizico-mecanice ale materialului suprafețelor de etanșare;

M eu - Raportul Poisson al materialului,

E eu - modulul de elasticitate al materialului;

r- raza medie de curbură a vârfurilor microroughnesses $

în 1   - parametrii totali ai curbelor de referință ale suprafețelor de contact;

Parametrul curbei de referință

- funcția gamma.

Cerința pentru un grad ridicat de etanșeitate a microasamblurilor, de exemplu, carcasele dispozitivelor semiconductoare și ICeste legat inextricabil de asigurarea fiabilității și durabilității acestora.

Ca urmare a scurgerilor, în interiorul carcasei se pot obține umiditate, substanțe corozive, precum și particule străine, care vor provoca deteriorarea elementelor individuale ale microasamblului sau ale scurtcircuitului.

Etanșitatea corpurilor de microasamblare este foarte ridicată, iar debitul de masă poate ajunge la 10 -8 ... 10 -9 cm 3 / s. Pentru comparație, indicăm că printr-o gaură cu un diametru de 10 μm, debitul de gaz este de 5-10 cm-3 / s. La reducerea diametrului găurii la 0,1 μm, debitul de gaz scade cu patru ordine de mărime și este de 5-10-1 cm 3 / s. Eul provoacă mari dificultăți în alegerea metodelor și mijloacelor de verificare a etanșeității microasamblărilor, în special în producția de masă. Dintre metodele de control existente, s-a obținut distribuția gazelor (folosind un detector de scurgeri de heliu).

Așa cum s-a arătat practica, scurgerea corpurilor de microasamblare depinde nu numai de presiunea gazului indicator care este testat, de timpul necesar pentru a continua această presiune, de intervalul de timp după eliminarea presiunii, dar și de dimensiunea volumului intern (liber) al cutiei de testare pentru etanșarea carcasei.

Pentru estimarea corectă a scurgerilor de heliu din rezultatele măsurării

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

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

- greutatea moleculară a aerului și respectiv a gazului de urmărire;

t 1 - timp sub presiune;

t 2 - menținerea timpului înainte de măsurare după depresurizare;

U -volumul corpului, cm 3.

RD 26.260.011-99

DOCUMENT DIRECT

GHID

DETERMINAREA CALCULATĂ A STANDARDELOR DE DEZVOLTARE
  NAVE ȘI APARATE

FIȘĂ DE APROBARE

RD 26.260.011-99

GHID

DETERMINAREA CALCULATĂ A VALVILOR DE APĂRARE A NAVELOR ȘI APARATULUI

Director general
   VNIIIPTkhimnefteapparatury ________________________

VA Panov

Șef de departament
   Standardizare ______________________________________

VN Zarutsky

Șef secție nr. 29 _____________________________

SY Luchin

Șef laborator nr. 56 ________________________

LV Ovcharenko

Director de dezvoltare
   Cercetător principal ___________________________

VP Novikov

Inginer de procesII   Cat. ______________________________

NK Lamine

Inginer de standardizareeu   Cat. ______________________

ZA Lukin

COORDONATE

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

VV rac de râu
prefață

1. DEZVOLTAT de OJSC „Institutul de Cercetare Științifică și Proiectare Volgograd al Tehnologiei Ingineria Aparatelor Chimice și Aparatelor Petroliere” (OJSC „VNIIPTkhimnefteapparatury”).

2. APROBAT ȘI IMPLEMENTAT DE COMITETUL TEHNIC nr. 260 „Echipamente chimice și de prelucrare a petrolului și a gazelor” cu fișa de aprobare din 24 iunie 1999

3. SUBSTITUT „Metode de determinare a calculului normelor de etanșare a navelor și aparatelor”.

4. COMUNICARE 2000 iulie cu modificarea nr. 1, fișa de aprobare aprobată din 27 iunie 2000

DOCUMENT DIRECT

GHID

DETERMINAREA CALCULATĂ A VALVILOR DE APĂRARE A NAVELOR ȘI APARATULUI

Data introducerii 1999-07-01

1. SCOPUL

Acest document de orientare este destinat să stabilească standarde în proiectarea și testarea scurgerii navelor și aparatelor fabricate în conformitate cu OST 26-291 și poate fi utilizat pentru orice alt echipament controlat de Gosgortekhnadzor, sub rezerva cerințelor din PB 03-108, PB 09-170, PB 10-115, SNiP 3.05.05.

2. LINKUL REGULAMENTAR

Acest document de orientare a făcut referire la următoarele standarde, reguli și alte surse:

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

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

Atunci când instalați echipamente tehnologice într-o zonă deschisă, care este tipică pentru majoritatea rafinăriilor de petrol și gaze, ventilația 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 unei nave, aparat conform GOST 26790 este definită drept cel mai mare consum total al unei substanțe prin scurgeri, asigurând starea operațională a navei, aparatului și stabilite prin documentația normativă și tehnică pentru acest vas.

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

3.4. În timpul testării pneumatice a vaselor, aparatelor și conductelor, coeficientul de scurgere este determinat prin metoda de scădere a presiunii:

PDKpr - concentrația maximă admisibilă a unei substanțe nocive în aerul de alimentare, mg / m 3 (nu trebuie să depășească 0,3 PDKrz).

4.2. Când introducem valori din formula () în formula (), obținem formula pentru calcularea vitezei de etanșare a unui vas, a unui aparat instalat într-o cameră:

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

4.4. Având în vedere formula (), formula () ia următoarea formă:

În absența datelor referitoare la clasa de etanșeitate a conexiunilor plug-in, se recomandă utilizarea datelor din anexa acestui document de orientare.

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

În miligrame pe metru cub

Clasa de pericol de substanță dăunătoare conform GOST 12.1.007

Concentrația maximă admisă 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 etanșării vasului, aparatul este permis să ia valoarea de 0,01 mg / m 3

Apendicele B

Tabelul B.1 - Valorile ratei schimbului de aer pentru spații industriale

Numele surseiprodusele utilizate în producție sau în spații

Rata schimbului de aer, h -1

coeficient crește pentru alimentele calde

în absența compușilor cu sulf

în prezența compușilor cu sulf

depozite

compresor

de pompare

producție Nye

compresor

de pompare

producție Nye

amoniac

Producția de acetaldehidă cucatalizator de mercur

Butan, hidrogen, metan, propan, butilen,pentan, paraldehidă,propilen, etan, etilbenzen, etilen,cracking gaz, țiței și alte substanțe cu o concentrație maximă admisă 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 MPC 5 - 50 mg / m 3inclusiv

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

Clor, acetilenă și alte substanțe cu o concentrație maximă admisă de 0,5 mg / m 3 sau mai puțin

Acizi azotici, fosforici și alți cu o concentrație maximă admisă de 10 mg / m 3 și mai puțin

Gaz natural natural

benzină

Ligroin, combustibil pentru motor, combustibil, reziduuri de fisurare, bitum (marfă)

Lichid de etilenă

în prezent sufocarea muncitorilorlocuri

esti greoi

Uleiuri lubrifiante, parafină (în absența solvenților)

Soluții alcaline

notițe 1. Acest tabel trebuie utilizat în absența datelor privind cantitatea de substanțe nocive eliberate din echipamente, accesorii, comunicații etc.

2. Concentrația maximă admisibilă de substanțe nocive din aerul zonei de lucru (MPC) trebuie luată conform listei aprobate de Ministerul Sănătății și dată în standardele sanitare și în GOST 12.1.005.

3. Ratele de schimb indicate de aer iau în considerare posibilitatea conținutului de substanțe nocive în aerul de alimentare nu mai mult de 0,3 concentrație maximă admisă.

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

5. La temperaturile uleiului, produselor petroliere și gazelor de peste 60 ° C, ratele de schimb de aer indicate în tabel trebuie crescute cu coeficienții indicați în ultima coloană.

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

Apendicele B

Tabelul B.1 - Clase de scurgere a sigiliilor și scurgerile specifice asociate acestora *

clasă

Scurgeri specifice

Criteriul de evaluare a calității (vizual)

Tipuri de garnituri tipice

Q, mm 3 / (m · s)

V, cm 2 / m2

Qs, mm 3 / (m · s)

0 - 0

Până la 10 -5

Până la 10 -5

Etanșeitate absolută

Burduf de metal, 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 slab, ceață invizibilă vizual

Membrane de cauciuc, mâneci 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 formare de picături

HC în UPS și HC elastomerice

„5 · 10 -2

până la 10 -2

„5 · 10 -1

2 - 2

„5 · 10 -2

" 10 -2

"5 · 10 -1 -

Scurgeri de picurare

Capăt HC, UPS și HC tipărit, compensate cu slot

4 - 2

"50 - 5 · 10 2

Picături frecvente

„5 · 10 2

Scurgeri continue

UPS, fără contact UV

" 10 3

" 10 3

remarcă   - În schimb, pentru medii gazoaseQ criterii specifice de scurgereB -14.

Bss \u003d 0,1 V \u003d 1,36 · 10 -5, m 3 · Pa / s,

ceea ce corespunde, de asemenea, clasei a cincea de etanșeitate conform OST 26-11 -14.

2. Datele sursă

Vasul este proiectat pentru un amestec de hidrocarburi naturale cu un conținut de sulfură de hidrogen de până la 25% (MP \u003d 16,4) la o presiune de PP \u003d 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 \u003d 1.

Când este instalat într-o zonă deschisă, viteza de etanșare a vasului în conformitate cu formula ():

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

Rata de etanșare a îmbinărilor sudate ale vasului:

Bss \u003d 0,1V \u003d 2,0 · 10 -6, m 3 · Pa / s,

ceea ce corespunde, de asemenea, clasei a cincea de etanșeitate conform OST 26-11 -14.

 

Ar putea fi util să citiți: