Изчисляване на плътността. Норми и методи за изчисляване на якостта и херметичността на фланцови съединения с уплътнения от термично разширен графитен материал "графлекс"

РД 26.260.011-99

МЕТОДИЧЕСКИ УКАЗАНИЯ

ИЗЧИСЛЕНО ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТИТЕ НА ХЕРМЕТИЧНОСТ ЗА СЪДОВЕ И АПАРАТИ

Генерален директор на АД "VNIIPTkhimnefteapparatura" ____________________________	В.А. Панов
Началник на отдел Стандартизация ___________________________________________	В.Н. Заруцки
Началник отделение № 29 _____________________________	С.Я. Лучин
Ръководител лаборатория № 56 ______________________	Л.В. Овчаренко
мениджър Развитие, Старши научен сътрудник ___________________________	В.П. Новиков
Инженер-технолог II кат. ______________________________	Н.К. Ламина
Инженер по стандартизация I кат. ______________________	ЗАД. Лукин

ДОГОВОРЕНО
заместник генерален директор за научноизследователска и производствена дейност АД "НИИХИММАШ" __________________________	В.В. рак

Предговор

1 област на използване. 2

3. Общи положения. 3

4. Определяне на нормата на херметичност за съд, апарат, монтиран в помещението. 4

5. Определяне на нормата на херметичност за съд, апарат, монтиран на открито. 5

6. Определяне на нормата на плътност на заварени и разглобяеми съединения на съд, апарат. 5

Приложение А. Стойности на максимално допустимата концентрация на вредно вещество във въздуха на работната зона в зависимост от класа на опасност на това вещество в съответствие с GOST 12.1.007. 6

Приложение Б. Стойности на скоростта на обмен на въздух за промишлени помещения. 6

Приложение B. Класове на течове от уплътнение и съответните им специфични течове. 7

Приложение D. Разпределение на толеранса за течове. 8

Приложение E. Примери за изчисляване на нормата на херметичност на съд, апарат. 8

РЪКОВОДСТВЕН ДОКУМЕНТ

2. НОРМАТИВНИ ПРЕПОРЪЧКИ

Този документ с ръководство се позовава на следните стандарти, разпоредби и други източници:

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общи санитарно-хигиенни изисквания за въздуха на работната зона

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредни вещества. Класификация и общи изисквания за безопасност

ГОСТ 26790-85 Техника за откриване на течове. Термини и дефиниции

OST 26-291-94 Стоманени заварени съдове и апарати. Общи спецификации

PB 10-115-96 Правила за проектиране и безопасна експлоатация на съдове под налягане

PNAE G-7-010-89 Оборудване и тръбопроводи на АЕЦ. Заварени съединения и наслагвания. Правила за контрол

VSN 21-77 Инструкции за проектиране на отопление и вентилация на петролни рафинерии и нефтохимически предприятия

Средства за защита в машиностроенето. Изчисляване и проектиране. Справочник. - 1989 г

Уплътнения и технология за уплътняване. Справочник. - 1986 г

3. ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1. Веществата, циркулиращи и изпускани във въздуха на работната зона на предприятия от химическата, нефтохимическата, нефто- и газопреработвателната промишленост в случай на нарушение на херметичността на съдове, апарати и тръбопроводи, се разделят на 4 класа на опасност в съответствие с ГОСТ 12.1.007.

Един от основните показатели, които определят класа на опасност на дадено вещество в съответствие с GOST 12.1.007, е неговата максимално допустима концентрация във въздуха на работната зона, определена в съответствие с GOST 12.1.005.

3.2. При нормална работа на оборудването и вентилацията съдържанието на вредни вещества във въздуха на работната зона трябва да бъде по-малко или равно на максимално допустимата концентрация на тези вещества в съответствие с GOST 12.1.005.

При инсталиране на технологично оборудване на открито, което е характерно за повечето нефтени и газопреработвателни предприятия, вентилацията на работната зона зависи от атмосферните условия на територията на предприятието и физичните свойства на отделяното вредно вещество.

3.3. Степента на херметичност на съда, апарата в съответствие с GOST 26790 се определя като най-големия общ дебит на веществото чрез течове, осигуряващ работното състояние на съда, апарата и установен от нормативната и техническа документация за този съд, апарат.

Степента на херметичност се измерва в единици за газов поток:

B = (DV/t) P = (DP/t) V, (1)

където B е скоростта на газовия поток през проходния микроканал, m 3 Pa/s;

DV/t - обемен газов поток, m 3 /s;

P - налягане в съда, Pa;

DP/t - изменение на налягането в съда, Pa/s;

V - обем на съда, m3

В ядрената техника (PNAE G-7-010) и в химическото и петролното инженерство (OST 26-11-14) се установяват класове на херметичност на съдове, апарати и техните връзки, които се различават по максималните стойности на общия характеристики на открити чрез дефекти (виж Таблица 1 OST 26-11-14).

3.4. По време на пневматичното изпитване на съдове, апарати и тръбопроводи методът за спад на налягането определя коефициента на изтичане:

М = (1/t) ], (2)

където M е коефициентът на изтичане, h -1

(може също да се измери като спад на налягането на час като процент от изпитвателното налягане:

М % = (100/t)];

t - време на излагане на съд, апарат, тръбопровод под налягане, h;

Рн и Рк - абсолютно налягане (сума от манометрично и барометрично налягане), съответно в началото и в края на изпитването, MPa;

Тн и Тк - абсолютната температура на газа, използван за изпитване, съответно в началото и в края на изпитването, K.

При постоянна температура на газа, използван за изпитване, като се има предвид, че Pn = Pp, формула (2) приема формата:

M = DP/(t PP), (3)

където PP е работното налягане в апарата, MPa.

3.5. Както може да се види от формули (1) и (3), коефициентът на херметичност и коефициентът на изтичане са свързани чрез връзката:

B \u003d (DP / t) V \u003d M Pp V (10 6 /3600) \u003d M Pp V [(1 10 4) / 36] (4)

3.6. Количеството вредно вещество в килограми на час, излъчено от нормално работещ съд, апарат, според резултатите от изпитването, може да се определи по формулата:

където Kg - коефициент на безопасност (за новопроизведен съд, апарат Kg = 1,0; за съд, използван в експлоатация апарат Kg = 1,5 - 2,0, в зависимост от броя на фланцовите връзки);

Mi и Mp са молекулните тегла на изпитвания газ и работното вещество;

Ti и Tr са абсолютната температура на изпитвания газ и работното вещество, K.

3.7. Емисиите на вредни вещества във въздуха на работната зона не трябва да водят до превишаване на максимално допустимата концентрация на това вещество във въздуха на работната зона, следователно трябва да се спазва условието, получено от формули (4) и (5).

Като се има предвид, че пневматичното изпитване се провежда с въздух (Mi = 29) при температура 20 °C (Ti = 293 K), формула (6) е опростена:

4. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТА НА ХЕРМЕТИЧНОСТ ЗА СЪД, УСТРОЙСТВО, МОНТИРАНО В ПОМЕЩЕНИЕТО

4.1. Обменът на въздух в промишлени помещения в кубически метри на час, който осигурява намаляване на съдържанието на вредни вещества във въздуха на работната зона до максимално допустимата концентрация при нормална работа на оборудването, се определя по формулата:

L = (W 10 6)/(MPCrz - MPCpr), (8)

където MPKrz е максимално допустимата концентрация на вредно вещество във въздуха на работната зона, mg / m 3 (определена съгласно GOST 12.1.005 или взета като минимална за класа на опасност на веществото съгласно GOST 12.1.007) ;

MPCpr - максимално допустимата концентрация на вредно вещество в подавания въздух, mg / m 3 (не трябва да надвишава 0,3 MPCrz).

4.2. Когато въвеждаме стойности от формула (8) във формула (7), получаваме формула за изчисляване на нормата на херметичност на съд, апарат, монтиран в стая:

4.3. За проектно определяне на нормата на херметичност на съд, апарат, монтиран в помещение, се препоръчва да се определи обменът на въздух в това помещение, като се вземе предвид стандартният обмен на въздух за това помещение по формулата:

L = Kv Vrz, (10)

където Kv е стандартната скорост на обмен на въздух в помещението, h -1 (виж Приложение Б);

Vpz е обемът на работната площ, m 3 (в съответствие с GOST 12.1.005, височината е 2 m, площта според CH 245 е най-малко 4,5 m 2, следователно обемът е най-малко 9 m 3, в липсата на по-точни данни).

4.4. Като се има предвид формула (10), формула (9) приема следния вид:

5. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТА НА ХЕРМЕТИЧНОСТ ЗА СЪД, УСТРОЙСТВО, МОНТИРАНО НА ОТКРИТА ПЛОЩАДКА

5.1. За проектно изчисляване на нормата за херметичност на съд, апаратура, инсталирана на открито (като се вземе предвид местоположението на повечето предприятия от химическата, нефтохимическата, нефто- и газопреработвателната промишленост в климатични зони, където общият брой спокойни дни надвишава трета от годината, а непрекъснатата продължителност на тихо време надвишава една трета от месеца), може да се приеме, че при нормална работа на оборудването за 10 дни или 240 часа, концентрацията на вредно вещество във въздуха на работния площта не трябва да надвишава стойностите на MPC съгласно GOST 12.1.005:

MPKrz? [(W tp)/Vrz] 10 6 ; W? MPKrz (Vrz 10 6) tr (12)

където tp е времето на непрекъсната работа на кораба, апарата в тихо време, h (при липса на климатичните характеристики на предприятието се приема, че tр = 240 h и Kg = 1,0).

5.2. Когато въвеждаме стойности от формула (12) във формула (7), получаваме формула за изчисляване на степента на плътност на съд, апарат, монтиран на открито:

при Vpz = 9 m 3

за други стойности на Vrz (13)

6. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТА НА ХЕРМЕТИЧНОСТТА НА ЗАВАРЯНИ И РАЗБЕРЯЕМИ СЪЕДИНЕНИЯ НА СЪД, АПАРАТ

6.1. Степента на херметичност на заварени и разглобяеми съединения на съд, апарат за избор на оптимална чувствителност на конкретен метод за контрол на херметичността се определя съгласно Приложение Б към това ръководство и таблица 1 OST 26-11-14.

При липса на данни за класа на херметичност на разглобяемите връзки се препоръчва да се използват данните в Приложение D на това ръководство.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справка)

Таблица A.1 - Стойности на максимално допустимата концентрация на вредно вещество във въздуха на работната зона в зависимост от класа на опасност на това вещество в съответствие с GOST 12.1.007

В милиграми на кубичен метър

Приложение Б

(справка)

Таблица B.1 - Стойности на скоростта на обмен на въздух за промишлени помещения

Име на първоначалните продукти, използвани в производството или помещенията	Скорост на обмен на въздух, h -1						Коефициент на увеличение за горещи продукти
	при липса на серни съединения			в присъствието на серни съединения
	компресор	изпомпване	производство	компресор	изпомпване	производство

Производство на ацеталдехид с живачен катализатор
Бутан, водород, метан, пропан, бутилен, пентан, паралдехид, пропилен, етан, етилбензен, етилен, крекинг газ, суров нефт и други вещества с ПДК над 50 mg/m3
Селективни разтворители, етер, етилиран бензин, дивинил ацетат, дихлоростирен, винилхлорид, метиленхлорид и други вещества с MPCrz 5 - 50 mg / m 3 включително
Бром и други вещества с MPC 0,5 - 5,0 mg / m 3
Хлор, ацетилен и други вещества с максимална концентрация 0,5 mg/m 3 и по-малко
Азотна, фосфорна и други киселини с ПДК 10 mg/m 3 и по-малко
природен петролен газ

Нафта, моторно гориво, мазут, крекиран остатък, битум (търговски)
етиленова течност							наплив от задушаващи работни места
етиленова течност
Смазочни масла, парафин (без разтворители)
Алкални разтвори
Забележки 1. Тази таблица трябва да се използва при липса на данни за количеството вредни вещества, отделени от оборудване, арматура, комуникации и др. 2. Максимално допустимите концентрации на вредни вещества във въздуха на работната зона (MPC) трябва да се вземат съгласно списъка, одобрен от Министерството на здравеопазването и даден в санитарните стандарти и в GOST 12.1.005. 3. Посочените скорости на въздухообмен отчитат възможността съдържанието на вредни вещества в подавания въздух да не надвишава 0,3 MAC. 4. Нефтопродукти и газове със съдържание на сяра от 1% или повече от масата се считат за съдържащи сяра. 5. При температури на нефт, нефтопродукти и газове над 60 °C, стойностите на въздухообмена, посочени в таблицата, трябва да се увеличат с коефициентите, дадени в последната колона. 6. Данните в тази таблица напълно съответстват на данните в таблицата от Инструкциите за проектиране на отопление и вентилация на нефтени рафинерии и нефтохимически предприятия VSN 21-77.

Приложение Б

(справка)

Таблица B.1 — Класове на течове за уплътнения и съответните им специфични течове *

	Специфично изтичане		Критерии за качествена (визуална) оценка	Типични видове уплътнения
	Q, mm 3 / (m s)	Qs, mm 3 /(m s)
			Абсолютна стегнатост	Метални маншони, полимерни мембрани


			Слаба миризма, визуално невидимо изпотяване	Гумени мембрани, UN еластомерни ръкави



			Теч без капене	Тежки UN, еластомерни HIPS и HC



			Теч с прокапване	Тежък UPS, UV маншет, край, пълнен



			капкови течове	UV край, UPS и UV пълнеж, компенсиран за отвори
	"50 - 5 10 2		Чести капки
			Непрекъснати течове	UPS, UV безконтактен


Забележка - За газообразни среди, вместо Q, критерият е специфично изтичане Qm, mg / (m.s), а вместо Qs - Qms mg / (m 2 s).

* Таблица от книгите: Средства за защита в машиностроенето. Изчисляване и проектиране: Наръчник / S.V. Белов, А.Ф. Козянов, О.Ф. Партолин и др. - М .: Машиностроение, 1989. - 229 с.; Уплътнения и технология на уплътняване: Наръчник / L.A. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандър и други - М .: Машиностроене, 1986. - 464 с.

Приложение Г

(справка)

Таблица D.1 - Разпределение на допустимите отклонения на течове

Приложение Г

(справка)

Примери за изчисляване на нормата на херметичност на съд, апарат

1. Изходни данни

Съдът е предназначен за съхранение на фосген (Mr - 98,92) при налягане 1,6 MPa и температура 100 ° C (373 K), има обем 10 m 3, (MPKrz - 0,5 mg / m 3), Kg \ u003d 1.

1.1. При монтаж в PVC производствено помещение

Скорост на обмен на въздух (виж Приложение Б) Kv \u003d 10 1,2 \u003d 12, h -1.

Нормата на херметичността на съда съгласно формулата (11):

Vss \u003d 0.1V \u003d 2.74 10 -4, m3 Pa / s,

1.2. Когато се монтира на открито, нормата на херметичността на съда се определя по формулата (13):

Това съответства на петия клас на плътност съгласно OST 26-11-14.

Норма на плътност на заварените съединения на съда:

Vss \u003d 0.1V \u003d 1.36 10 -5, m3 Pa / s,

което също съответства на петия клас на плътност съгласно OST 26-11-14.

2. Изходни данни

Съдът е предназначен за смес от естествени въглеводороди със съдържание на сероводород до 25% (Mp = 16,4) при налягане Pp = 2,5 MPa и температура 100 °C (373 K) и има обем 10 m 3; MPKrz - 3 mg / m 3, Kg \u003d 1.

Когато се монтира на открито, нормата на херметичността на съда е съгласно формулата (13).

UDC 517.958:532.5, 621:007

СОФТУЕРЕН МОДУЛ ЗА ИЗЧИСЛЕНИЕ НА ХЕРМЕТИЧНОСТ

МЕХАНИЧНИ ОСЕСИМЕТРИЧНИ УПЛЪТНЕНИЯ НА ОСН

МОДЕЛ С КРАЙНИ ЕЛЕМЕНТИ

Представен е математически модел на потока на течна среда в механични осесиметрични уплътнения, като се вземат предвид както вълнообразността, така и грапавостта на работните повърхности. Предложен е софтуерен модул за изчисляване на теча на работната среда на базата на моделиране с крайни елементи. Представени са резултатите от моделни експерименти, показващи адекватността на използването на тази схема за изчисляване на херметичността на съединенията.

Ключови думи: механични осесиметрични уплътнения; изчисляване на плътността; софтуерен модул; модел с крайни елементи.

Един от най-важните проблеми при проектирането на елементи на новата технология в машиностроенето, машиностроенето, енергетиката, в авиационната и космическата промишленост е проблемът за изолиране на работни среди и осигуряване на определена степен на херметичност на различни устройства, съдове , фитинги за тръби и др. За решаването на този проблем, голямо разнообразие от уплътнителни устройства, като правило, структурно прости, но често играят решаваща роля за осигуряване на надеждността на продукта като цяло. Един от характерните видове уплътнителни устройства, съчетаващ много от най-често срещаните свойства и експлоатационни характеристики, са уплътненията метал към метал (фиг. 1). Такива уплътнения се използват широко в много отрасли.

Ориз. 1. Видове уплътнения метал към метал по форма за контакт:а - апартамент; b - конична; c - линеен;

g - конусовидна; R, l, d – радиус на закръгление, ширина на яката и работен диаметър на уплътнението

Според спецификата на уплътнителния механизъм тези съединения се наричат контактни, а работата им се определя от комплексния характер на влиянието на геометричните и физико-механичните параметри на работните повърхности върху динамиката на тяхното контактно взаимодействие. Сложната структура на съединението, от друга страна, създава определени проблеми при математическото описание на движението на работните среди в ставите.

Горното доведе до факта, че досега не е разработен единен теоретичен модел и алгоритми за изчисляване на изтичането на работна среда в уплътнени съединения, като се вземе предвид реалната топография на работните повърхности на челните съединения и техните работни условия.

Липсата на изчислителни модели води до необходимостта от дълъг и трудоемък експериментален подбор на материали, технологични методи за производство и монтаж за всяко ново уплътнено съединение, което значително удължава и оскъпява подготвителния етап на производство и възпрепятства развитието на CAD .

В статията е предложен модел за протичане на работната среда в осесиметрични уплътнения метал към метал, като се използват параметрите на реалната топография на уплътняваните повърхности. Изчислението се основава на метода на крайните елементи, приложен за уравнението на Рейнолдс в полярни координати.

Формулиране на проблема. Моделът на потока на работната среда в уплътнението, като се вземе предвид влиянието на грапавостта, може да се опише с уравнението за полето на налягането на течната среда в тънки слоеве, получено от Patir и Zheng при условията на Reynolds приближение:

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

където https://pandia.ru/text/79/265/images/image008.gif" width="52" height="23">, е височината на вълнообразността на долната и горната работни повърхности на уплътнението относително до средните равнини, съответно; е празнината между средните равнини на вълнообразност (постоянна стойност); – празнина в уплътнението, като се вземе предвид топографията на вълнообразността; https://pandia.ru/text/79/265/images/image013.gif е налягането в канала, образуван от празнината. За да изчислите функцията EN-US">

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

Тук е пръстеновидната област; е пробна функция, която удовлетворява следните гранични условия:

където https://pandia.ru/text/79/265/images/image025.gif" width="16" height="24 src="> са радиусите съответно на външната и вътрешната граница на уплътнението (Фиг. 2 ).

Регионът е представен като краен елементен модел ..gif" width="229 height=25" height="25">,font-size:14.0pt"> – отделен краен елемент; – общи параметри в зависимост от елемента..gif" width="21" height="25 src=">и font-size: 14.0pt"> ,

където https://pandia.ru/text/79/265/images/image039.gif" width="21" height="24"> е елементарен принос към функционалността

След заместване на израза за тестовата функция, изразът за елементарния принос се трансформира във формата

където https://pandia.ru/text/79/265/images/image043.gif" width="69" height="28">, са коефициентите, изразени по отношение на координатите на възлите на елемента.

В минималната точка производните на функционала по отношение на всяка възлова стойност изчезват:

Където w, с, Tса броят на възлите на мрежата, включени в елемента д. Интегралът, присъстващ в израза, може да се изчисли числено.

Получените зависимости се сумират и приравняват на нула. Заедно те образуват система от линейни уравнения:

където https://pandia.ru/text/79/265/images/image049.gif" width="25" height="23">.gif" width="23" height="23 src=">) и вътрешните () граници се изчисляват съгласно следните съотношения:

https://pandia.ru/text/79/265/images/image055.gif" width="200" height="52">.gif" width="25" height="21 src="> – разстояние между решетките по ъглова координата; е броят на дяловете по ъгловата координата; е броят на дяловете по радиалната координата; https://pandia.ru/text/79/265/images/image061.gif" width="39" height="25 src="> – стойност на налягането в възловата точка на последния вътрешен кръг; EN-US" >MSIU RondWave 2D (сертификат за регистрация на софтуерния продукт №). Изграден по този начин, той ви позволява да анализирате плътността на връзката веднага след измерване на вълнообразността на работните й повърхности.

Модулът се извиква от позиция "Моделиране" на главното меню на програмата за управление на HSC (фиг. 4). При стартиране на процеса на моделиране първоначално се отваря прозорецът с параметрите на изследвания модел (фиг. 5) пикът на грапавостта на едната работна повърхност и максималния пик на грапавостта на втората работна повърхност; е дискретно зададена функция, която характеризира ефекта на грапавостта.

font-size:10.0pt">Фигура 4. Вграден модул за числена симулация

Функциите за влияние на грапавостта (коефициенти на поток) се изчисляват от предварително разработения софтуерен пакет и се експортират в този софтуерен модул. Всяка функция е текстов файл, разположен в папка функции. Първият ред на тези файлове съдържа броя точки, в които е дефинирана функцията. Следващите редове съдържат двойки стойности - интервал и съответната му стойност, разделени с интервал. В интервалите между зададените стойности на пропуска функцията се интерполира линейно. На границите се интерполира от постоянни функции и съответно за горната и долната граница по отношение на празнината https://pandia.ru/text/79/265/images/image074.gif" alt="(! LANG:Подпис:" 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 .!}

След въвеждане на параметрите на изследваното съединение се извършва моделиране с крайни елементи, в резултат на което се генерира отчет за херметичността на съединението (фиг. 6). Докладът включва карта на разпределението на наляганията вътре в междината между работните повърхности на връзката, схемата и параметрите на връзката, общото изтичане на работната среда и графиката на разпределението на локалните течове по ъгловата координата.

Ориз. 6 . Доклад за херметичност на връзката

Проверка на точността на изчисленията на течове чрез осесиметрични крайни връзки с помощта на софтуерен модул. За да се провери адекватността на разработения модел, бяха проведени серия от моделни експерименти за изследване на течове в абсолютно гладки механични осесиметрични уплътнения. За такива съединения има аналитични методи за откриване на обемни течове. Сравнението на резултатите, получени чрез аналитични изчисления, с резултатите от числената симулация ни позволява да определим адекватността на софтуерния пакет.

За изчисляване на течове през осесиметрични уплътнения се предлага следният аналитичен модел:

, (2)

където https://pandia.ru/text/79/265/images/image078.gif" width="16" height="15"> е ъгловата скорост на въртене на ставата. Като се има предвид, че ставата е неподвижна, уравнението (2) приема формата

Всички проучвания за моделиране са извършени за дизелово гориво клас А с характеристиките, представени в табл. 1. Разстоянието във връзката варира в диапазона от 1 до 2 микрона. Изчислението е извършено без да се отчита влиянието на грапавостта (единична функция 624 "style="width:467.8pt;margin-left:5.4pt;border-collapse:collapse;border:none">

Параметър

Обозначаване

измервания

Прието

стойности

Налягане извън уплътнението

1 105

Налягане вътре в уплътнението

Радиус на външната граница на уплътнението

Радиус на вътрешната граница на уплътнението

2.5 10-2

Пролука между повърхностите на уплътнението

1 10-6; 1.2 10-6;

1.4 10-6; 1.6 10-6;

1.8 10-6; 2 10-6

Коефициент на динамичен вискозитет на работната среда

kg/(m·С)

Сравнението на резултатите от числената симулация (https://pandia.ru/text/79/265/images/image052.gif" width="23" height="23 src=">) с аналитични изтичания показа, че разликата между тях е не повече от 0,5% Резултатите от изследването под формата на зависимост на течовете от средната празнина са показани на фиг. 7. По този начин беше показано, че този софтуерен пакет удовлетворява аналитичния модел за най-простите случаи на връзки.

Числено моделиране на влиянието на вълнообразността върху херметичността на съединението.За изследване на ефекта на вълнообразността върху херметичността на ставите беше проведено числено изследване. За обект на изследване е избрано моделно съединение с характеристиките, посочени в таблица 1. 2. Горната работна повърхност се приема за идеално равна. Тъй като целта на експеримента беше да се определи степента на влияние на повърхностната вълнообразност върху изтичането, коефициентът на влияние на грапавостта беше приет за постоянен и равен на единица.

Гарантирано изчистване на фугите чΔ беше дадено като разстоянието между максималния пик на долната работна повърхност и равнината на горната работна повърхност. Еквивалентната междина в гладко съединение се изчислява като разстоянието от равнината на горната повърхност до средната равнина на долната повърхност. Изчисленията бяха извършени за стойностите чΔ: 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15 и 20 µm. Те съответстват на еквивалентни празнини в гладка фуга: 9,68; 10,68; 11,68; 13,68; 16,68; 18,68; 23,68 и 28,68 цт.

таблица 2

Характеристики на уплътняването на експерименталния модел

Параметър

Обозначаване

измервания

Значение

Налягане извън уплътнението

1 10 5

Налягане вътре в уплътнението

5 10 5W а, методът на изчисление без отчитане на вълнообразността води до 20% грешка. За по-малки стойности чΔ тази грешка може да се увеличи рязко. От своя страна с голямо увеличение на стойността чΔ постепенно намалява.

Резултатите от изследването са показани на фиг..gif" width="31" height="25 src="> - във връзка с гладки стени.

font-size:12.0pt"> Разгледаният модел на потока на работната среда в осесиметрични уплътнения метал-метал, използвайки параметрите на реалната топография на уплътнителните повърхности, може да намери практическо приложение при проектирането на тези уплътнения, назначаването на технологични методи за изработката им чрез съвременен CAD.Въз основа на този модел е разработен софтуерен пакет, позволяващ бърза и ефективна оценка на херметичността на механичните уплътнения.

Библиография

1. Patir, N. Модел на среден поток за определяне на ефектите от триизмерната грапавост върху частично хидродинамично смазване / N. Patir, H. S. Cheng // ASME Journal of Lubrication Technology. - 1978. - кн. 100. - № 1. - С. 12-17.

2. Шейпак, А. А. Приложение на метода на крайните елементи (FEM) за изчисляване на коефициентите на потока в уплътненията / А. А. Шейпак, В. В. Порохсин, Д. Г. Богомолов // Резюмета на доклади от 2-ри световен конгрес по трибология (Виена, Австрия, 3 - 7 септември 2001 г.) . - С. 173-174.

3. Norrie, D. Въведение в метода на крайните елементи / D. Norrie, J. de Vries. - М.: Мир, 1981. - 304° С.

4. Кондаков и техника на запечатване: справочник /,. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с.

5. Порошин, - софтуерен пакет за триизмерен анализ на вълнообразността на повърхността на детайлите в производството на механични сглобки /, // Монтаж в машиностроенето, уредостроене. - М.: Машиностроение, 2006. - № 12.

РД 26.260.011-99

РЪКОВОДСТВЕН ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИ УКАЗАНИЯ

ИЗЧИСЛЕННО ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТИТЕ НА ХЕРМЕТИЧНОСТ
СЪДОВЕ И УСТРОЙСТВА

ЛИСТ ЗА ОДОБРЕНИЕ

РД 26.260.011-99

МЕТОДИЧЕСКИ УКАЗАНИЯ

ИЗЧИСЛЕНО ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТИТЕ НА ХЕРМЕТИЧНОСТ ЗА СЪДОВЕ И АПАРАТИ

Генерален директор на АД "VNIIPTkhimnefteapparatura" ____________________________	В.А. Панов
Началник на отдел Стандартизация ___________________________________________	В.Н. Заруцки
Началник отделение № 29 _____________________________	С.Я. Лучин
Ръководител лаборатория № 56 ______________________	Л.В. Овчаренко
мениджър Развитие, Старши научен сътрудник ___________________________	В.П. Новиков
Инженер по процеси II котка ______________________________	Н.К. Ламина
Инженер по стандартизацияаз котка ______________________	ЗАД. Лукин

ДОГОВОРЕНО
заместник генерален директор за научноизследователска и производствена дейност АД "НИИХИММАШ" __________________________	В.В. рак

Предговор

1. РАЗРАБОТЕН от АД "Волгоградски научно-изследователски и проектантски институт по технология на химични и петролни апарати" (АД "VNIIPTKhimnefteapparatura").

2. ОДОБРЕНО И ВЪВЕДЕНО от Техническия комитет № 260 "Химическо и нефто- и газопреработвателно оборудване" с лист за одобрение от 24 юни 1999 г.

3. НА ЗАМЯНА "Методи за изчисляване на нормите на херметичност на съдове и апарати".

4. РЕПУБЛИКАЦИЯ 2000 Юли с ИЗМЕНЕНИЕ № 1, одобрен от лист за одобрение от 27 юни 2000 г.

РЪКОВОДСТВЕН ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИ УКАЗАНИЯ

ИЗЧИСЛЕНО ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТИТЕ НА ХЕРМЕТИЧНОСТ ЗА СЪДОВЕ И АПАРАТИ

Дата на въвеждане 1999-07-01

1 ОБЛАСТ НА УПОТРЕБА

Това ръководство има за цел да установи стандарти за проектиране и изпитване на течове на съдове и апарати, произведени в съответствие с OST 26-291, и може да се използва за всяко друго оборудване, контролирано от Госгортехнадзор на Русия, при спазване на изискванията на PB 03-108 , PB 09-170, PB 10-115, SNiP 3.05.05.

2. НОРМАТИВНИ ПРЕПОРЪЧКИ

Този документ с ръководство се позовава на следните стандарти, разпоредби и други източници:

Степента на херметичност се измерва в единици за газов поток:

4.2. Когато въвеждаме стойности от формулата () във формулата (), получаваме формула за изчисляване на нормата на херметичността на съд, апарат, инсталиран в стая:

vp h - обемът на работната площ, m 3 (в съответствие с GOST 12.1.005, височината е 2 m, площта според CH 245 е не по-малка от 4,5 m 2, следователно обемът е най-малко 9 m 3, при липса на по-точни данни).

4.4. Като се има предвид формулата (), формулата () приема следната форма:

При липса на данни за класа на плътност на разглобяемите връзки се препоръчва да се използват данните за приложението на това ръководство.

Таблица A.1 - Стойности на максимално допустимата концентрация на вредно вещество във въздуха на работната зона в зависимост от класа на опасност на това вещество в съответствие с GOST 12.1.007

В милиграми на кубичен метър

Клас на опасност на вредно вещество съгласно GOST 12.1.007	Пределно допустима концентрация на вредно вещество (ПДК) във въздуха на работната зона
	по-малко от 0,1
	0,1 - 1,0
	1,1 - 10,0
	над 10
Забележка - Долната граница на клас на опасност 1 за изчисляване на нормата на херметичност на съда, устройството може да приеме стойност от 0,01 mg / m 3

Приложение Б

Таблица B.1 - Стойности на скоростта на обмен на въздух за промишлени помещения

Име на инициалпродукти, използвани в производството или помещенията	Скорост на обмен на въздух, h -1							Коефициент се увеличава за горещи продукти
	при липса на серни съединения			в присъствието на серни съединения			Складове
	компресор	изпомпване	производство	компресор	изпомпване	производство	Складове
Амоняк
Производство на ацеталдехид отживачен катализатор
Бутан, водород, метан, пропан, бутилен,пентан, паралдехид,пропилей, етан, етилбензен, етилен,крекинг газ, суров нефт и други вещества с ПДК над 50 mg/m 3
селективен разтворители, етер, оловен бензин,дивинил ацетат, дихлоростирен, винилхлорид, метиленхлорид и други вещества с MPCrz 5 - 50 mg / m 3включително
Бром и други вещества с MPC 0,5 - 5,0 mg / m 3
Хлор, ацетилен и други вещества с максимална концентрация 0,5 mg/m 3 и по-малко
Азотна, фосфорна и други киселини с ПДК 10 mg/m 3 и по-малко
природен петролен газ
Бензин
Нафта, моторно гориво, мазут, крекиран остатък, битум (търговски)
етиленова течност								при ток задушаващи работнициместа
етиленова течност								ти си тежък
Смазочни масла, парафин (без разтворители)
Алкални разтвори
Бележки 1. Тази таблица трябва да се използва при липса на данни за количеството вредни вещества, отделени от оборудване, арматура, комуникации и др. 2. Максимално допустимите концентрации на вредни вещества във въздуха на работната зона (MPC) трябва да се вземат съгласно списъка, одобрен от Министерството на здравеопазването и даден в санитарните стандарти и в GOST 12.1.005. 3. Посочените скорости на въздухообмен отчитат възможността съдържанието на вредни вещества в подавания въздух да не надвишава 0,3 MAC. 4. Нефтопродукти и газове със съдържание на сяра от 1% или повече от масата се считат за съдържащи сяра. 5. При температури на нефт, нефтопродукти и газове над 60 °C, стойностите на въздухообмена, посочени в таблицата, трябва да се увеличат с коефициентите, дадени в последната колона. 6. Данните в тази таблица напълно съответстват на данните в таблицата от Инструкциите за проектиране на отопление и вентилация на нефтени рафинерии и нефтохимически предприятия VSN 21-77.

Приложение Б

Таблица B.1 — Класове на течове за уплътнения и съответните им специфични течове *

Клас	Специфично изтичане			Критерии за качествена (визуална) оценка	Типични видове уплътнения
	Q, mm 3 / (m s)	V, cm 2 / m 2	Qs, mm 3 / (m s)
0 - 0	До 10 -5		До 10 -5	Абсолютна стегнатост	Метални маншони, полимерни мембрани
	Св. 10 -5		Св. 10 -5
0 - 1	До 10 -4		До 10 -3
1 - 1	" 10 -4		" 10 -3	Слаба миризма, визуално невидимо изпотяване	Гумени мембрани, UN еластомерни ръкави
	„5 10 -4		„5 10 -3
1 - 2	„5 10 -4	До 10 -3	„5 10 -3
	„5 10 -3		„5 10 -2
2 - 1	„5 10 -3	Св. 10 -3	„5 10 -2	Теч без капене	Тежки UN, еластомерни HIPS и HC
	„5 10 -2	до 10 -2	„5 10 -1
2 - 2	„5 10 -2	" 10 -2
	"5 10 -1 -	капкови течове	UV край, UPS и UV пълнеж, компенсиран за отвори
4 - 2	"50 - 5 10 2			Чести капки
	„5 10 2			Непрекъснати течове	UPS, UV безконтактен
	" 10 3
	" 10 3
Забележка - За газови среди вместо Q критерият е специфичен течБ -14. Vss \u003d 0.1V \u003d 1.36 10 -5, m 3 Pa / s, което също съответства на петия клас на плътност съгласно OST 26-11-14. 2. Изходни данни Съдът е предназначен за смес от естествени въглеводороди със съдържание на сероводород до 25% (Mp = 16,4) при налягане Pp = 2,5 MPa и температура 100 °C (373 K) и има обем 10 m 3; MPKrz - 3 mg / m 3, Kg \u003d 1. Когато се монтира на открито, нормата на херметичността на съда съгласно формулата (): Това съответства на петия клас на плътност съгласно OST 26-11-14. Норма на плътност на заварените съединения на съда: Vss \u003d 0.1V \u003d 2.0 10 -6, m 3 Pa / s, което също съответства на петия клас на плътност съгласно OST 26-11-14.

При проектирането на запечатани продукти възникват два проблема: изчисляване на силата на компресия, която осигурява херметичността на съединение, като тяло и капак (с уплътнение между тях), и изчисляване на изтичането на газ през съединение.

Изчисляване на силата на кримпване

Липсата на обосновани математически модели за намаляване на налягането на обемни съединения не позволява точно определяне на налягането на компресия, като се вземат предвид свойствата на средата, материала на уплътненията и характеристиките на тяхната повърхностна микрогеометрия. Поради това емпиричните формули за определяне на налягането на компресията са широко разпространени. Те са валидни само в диапазона на промените на параметрите, в който са извършени експериментите.

Познаване на необходимото укрепване на компресията възможно е да се определи моментът на затягане на връзката, например чрез винтове, затягащи уплътняващото уплътнение между капака и корпуса.

Изчисляване на течове

При изчисляване на изтичането (степента на изтичане) през уплътнение се използват два модела. Единият от тях е изтичане през кръгли капиляри, другият е ламинарен поток през плосък прорез (формула на Поазей). Изчисленията, направени по тези модели, са в разрез с практиката, т.к последните не вземат предвид такива фактори като контактно налягане, характеристики на микрогеометрията на повърхността, както и физическите и механичните свойства на материалите на частите, които трябва да бъдат запечатани, и т.н. Междувременно не всички фактори влияят на изтичането в същата степен, така че много автори за всеки случай обработват резултатите от експеримента и получават емпирични формули, чиито изчисления дават добра конвергенция с практическите данни.

Средна статистическа височина на прореза и контактно налягане Р Да се, което осигурява по-нормално уплътняване на уплътнението, са свързани със съотношението

Където Р- параметър, характеризиращ способността на материала да запечатва повърхностни микронеравности. Изтичането през еластомерното уплътнение е равно на.

Проводимост (изтичане на единица спад на налягането и периметър на уплътняващата повърхност B)

Тук СЪС 0 - проводимост при липса на вмъкване на уплътнението в микрограпавините на уплътнената повърхност.

Формули 1-3 са валидни за газове, които не създават заличаване, което намалява изтичането чрез затваряне на празнината.

Изтичането на газ през пролуката между уплътнението и фланците за най-добрите еластомери варира от 8 10 -6 ... 4 10 -11 Pa cm 3 /s (8 10 _6 ... 4 10 -11 atm cm 3 /c) на 1 см от дължината на уплътнението и зависи от неговия материал и температура,

Масов поток на газ през течове в съединението на запечатано съединение (4)

Където Р И - .налягане на газа в продукта,

Р 0 - околно налягане;

Ре газовата константа,

ч 0 - средна височина на прореза при отсъствие на контактен натиск във връзката;

ДА СЕ 0 - Константа на Kozeny, в зависимост от формата на напречното сечение на слота (за кръгъл слот Co.=2);

t - коефициент на изкривяване ();

- вискозитет на средата (газа), която трябва да бъде запечатана;

T-абсолютна температура;

Съответно външните и вътрешните радиуси на уплътнителните повърхности;

(t=1,2) - най-голямата височина на профилните неравности на уплътнителните повърхности;

см- средна стъпка на неравностите на профила (GOST 2789-73);

Ра- средноаритметично отклонение на профила;

Коефициент на пропорционалност;

Коефициент, характеризиращ физико-механичните свойства на материала на уплътнителните повърхности;

М аз - коефициент на Поасон на материала,

д аз - модул на еластичност на материала;

r- средният радиус на закръгляване на върховете на микрограпавините $

V 1 - сумарни параметри на еталонните криви на контактуващите повърхности;

Параметър на референтните криви,

- гама функция.

Изискването за висока степен на херметичност на микровъзлите, например пакети от полупроводникови устройства и IPе неразривно свързано с осигуряването на тяхната надеждност и издръжливост.

В резултат на течове, влага, корозивни вещества, както и чужди частици могат да попаднат вътре в корпуса, което ще причини повреда на отделни елементи на микровъзела или късо съединение.

Херметичността на корпусите на микровъзлите е много висока и масовият дебит може да достигне 10 -8 ...10 -9 cm 3 /s. Посочваме за сравнение, че през отвор с диаметър 10 μm скоростта на газовия поток е 5·10 -9 cm 3 /s. Когато диаметърът на отвора се намали до 0,1 μm, скоростта на газовия поток намалява с четири порядъка и възлиза на 5·10 -13 cm 3 /s. Това създава големи трудности при избора на методи и средства за проверка на херметичността на микровъзлите, особено при масово производство. От съществуващите методи за контрол газът е широко разпространен (с помощта на детектор за течове на хелий).

Както показа практиката, течът на корпусите на микровъзлите зависи не само от налягането на индикаторния газ, който се използва за тестване, времето, необходимо за продължаване на това налягане, интервала от време след премахване на налягането, но и от размера на вътрешния (свободен) обем на изпитвания за херметичност корпус.

За точна оценка на изтичането на хелий от измерванията

Където Р-измерено изтичане, atm cm 3 /s;

Л- еквивалентен стандартен теч, atm cm 3 /s;

- молекулно тегло, съответно, на въздуха и трасиращия газ;

T 1 - време, прекарано под налягане;

T 2 - време на задържане преди измерване след разхерметизиране;

U-обем на тялото, cm3.

2. НОРМАТИВНИ ПРЕПОРЪЧКИ

3. ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ

4. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТА НА ХЕРМЕТИЧНОСТ ЗА СЪД, УСТРОЙСТВО, МОНТИРАНО В ПОМЕЩЕНИЕТО

5. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТА НА ХЕРМЕТИЧНОСТ ЗА СЪД, УСТРОЙСТВО, МОНТИРАНО НА ОТКРИТА ПЛОЩАДКА

6. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СТАНДАРТА НА ХЕРМЕТИЧНОСТТА НА ЗАВАРЯНИ И РАЗБЕРЯЕМИ СЪЕДИНЕНИЯ НА СЪД, АПАРАТ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Приложение Б

Таблица B.1 - Стойности на скоростта на обмен на въздух за промишлени помещения

Приложение Б

Таблица B.1 — Класове на течове за уплътнения и съответните им специфични течове *

Приложение Г

Таблица D.1 - Разпределение на допустимите отклонения на течове

Приложение Г

Примери за изчисляване на нормата на херметичност на съд, апарат

ДОГОВОРЕНО

Предговор

1 ОБЛАСТ НА УПОТРЕБА

2. НОРМАТИВНИ ПРЕПОРЪЧКИ

Приложение Б

Таблица B.1 - Стойности на скоростта на обмен на въздух за промишлени помещения

Приложение Б

Таблица B.1 — Класове на течове за уплътнения и съответните им специфични течове *

Изчисляване на силата на кримпване

Изчисляване на течове