Download Надежность оборудования and more Papers Reliability of Electronics Communications in PDF only on Docsity!
Минобрнауки России
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)»
КУРСОВАЯ РАБОТА
Вариант 8
УГНС
Направление подготовки
Направленность
Факультет
Кафедра
Учебный модуль ________________________________________________
Курс __ Группа __________
Студент _________________________________________________________
(Ф.И.О.)
_Цель работы ______________________________________________________
_Исходные данные __________________________________________________
Дата выдачи задания _____________________________________
Преподаватель _______________
(подпись, дата)
_______________
(инициалы, фамилия)
Задание
принял к выполнению _______________
(подпись, дата)
_______________
(инициалы, фамилия)
Оглавление
- Введение
- Задание
- Задание
- Задание
- Заключение
- Список литературы
Задание 1
В трубе с внутренним диаметром D и с начальной толщиной стенки δ
ο
±Δδ
протекает агрессивная жидкость. Скорость коррозии стенок трубы
описывается нормальным законом распределения с параметрами:
математическое ожидание m k
и среднее квадратическое отклонение S
k
Давление в трубе поддерживается равным в среднем m p
со средним
квадратическим отклонением S p
. Определить 95%-й ресурс трубы, полагая,
что ее долговечность ограничена по коррозионному износу, а допускаемые
напряжения материала трубы составляют [σ] = m σ
± 3 S
σ
. Исходные данные
представлены в таблице 1.
Указание: воспользоваться формулами для расчета статистических
моментов функции нескольких случайных величин; в качестве условия
отказа принять нарушение прочности трубы под действием внутреннего
давления (по окружным напряжениям).
Таблица 1 — Исходные данные к заданию 1.
вар.
D ,
мм
δ 0
±Δδ,
мм
m k
мм/год
S
k
мм/год
m p
ати
S
p
ати
m σ
МПа
S
σ,
МПа
1.Определим частные производные, необходимые для вычисления значений
дисперсии и мат. ожидания:
𝑝
𝑘
𝑝
𝑘
𝑝
𝑘
𝑘
𝑝
𝑘
2
𝑝
𝑘
𝑝
𝑘
2
2
𝑝
𝑘
𝑝
2
2
𝑝
𝑘
𝑘
2
2
𝑝
𝑘
3
2
𝑝
𝑘
2
𝑝
𝑘
3
2.Определим матожидание и дисперсию
𝑀(𝑡) =
𝑚
𝑝
∙ 𝐷
2 ∙ (𝛿 − 𝑚
𝑘
∙ 𝑡)
1
2
𝑆
𝑘
2
∙
8 ∙ 𝐷 ∙ 𝑡
2
∙ 𝑚
𝑝
( 2 ∙ 𝛿 − 2 ∙ 𝑡 ∙ 𝑚
𝑘
)
3
1
2
𝑆
𝛿
2
∙
8 ∙ 𝐷 ∙ 𝑚
𝑝
( 2 ∙ 𝛿 − 2 ∙ 𝑡 ∙ 𝑚
𝑘
)
3
( 1. 1 )
𝐷𝑖𝑠
( 𝑡
) = 𝑆
𝑝
2
∙
𝐷
2 ∙ 𝛿 − 2 ∙ 𝑡 ∙ 𝑚
𝑘
𝑘
2
∙
2 ∙ 𝐷 ∙ 𝑡 ∙ 𝑚
𝑝
( 2 ∙ 𝛿 − 2 ∙ 𝑡 ∙ 𝑚
𝑘
)
2
𝛿
2
∙
2 ∙ 𝐷 ∙ 𝑚
𝑝
( 2 ∙ 𝛿 − 2 ∙ 𝑡 ∙ 𝑚
𝑘
)
2
( 1. 2 )
- Надежности в 95% соответствует значение квантиля - 1,
𝜎
𝜎
2
Решая совместно (1.4) и (1.3) с учетом (1.1) и (1.2) средствами MATHCAD
или графически получим
t = 8. 116 лет.
Задание 2
Определить вероятность отказа реактора полимеризации, показанного на
рисунке 8. В качестве события в вершине дерева отказов принять "получение
некондиционного продукта", обусловленного, в свою очередь, одним из трех
событий- результатов:
неудовлетворительная газовая среда" (событие X),
"неудовлетворительная подача реагентов" (событие Υ),
"плохое перемешивание" (событие Ζ).
В качестве событий-причин принять:
— для события X —
А) загрязнение реактора (вследствие загрязнения азота — А1 или плохого
удаления газа — А2);
Б) плохое регулирование давления;
В) плохое регулирование температуры оператором;
— для события Υ —
Г) загрязненная примесями вода;
Д) загрязненный примесями газ;
Е) неудовлетворительное регулирование оператором расхода потока;
— для события Ζ —
Ж) образование полимера на отражательных перегородках реактора (при
очистке отложения не удаляются — Ж1 или отложения быстро нарастают
между очистками реактора — Ж2);
- ошибка оператора в выборе частоты вращения мешалки.
Таблица 5 — Вероятности возникновения событий-причин отказов реактора
(исходные данные к заданию 2)
вар.
Al А2 Б Г Д Ж1 Ж
Вероятности возникновения событий-причин выявлены в результате
многолетних исследований процесса и представлены в таблице 5.
Вероятности ошибок оператора принять равной 0,0006. Вероятность
ошибки лаборатории при выполнении любого анализа равна 0,0004 (анализы
проводят периодически, параллельно с текущими измерениями).
Рисунок 2.1 — Схема периодического реактора полимеризации.
1 — расходомер, 2 — датчики состава реагентов; 3 — клапан регулирования
расхода азота; 4, 5 — датчики давления и температуры; 6 — фильтр для
воды; 7- 9 — точки отбора проб заводской лабораторией.
А) Загрязнение реактора
Q
A
= 1 − P
A 1
Q
A
= 1 − P
A 2
Q
A
= Q
A
∙ Q
A
P
A
= 1 − Q
A
Ж) Образование полимера на отражательных перегородках реактора
Q
Ж
= 1 − P
Ж 1
Q
Ж
= 1 − P
Ж 2
Q
Ж
= Q
Ж
∙ Q
Ж
P
Ж
= 1 − Q
Ж
Неудовлетворительная газовая среда-событие X
Q
X
= Q
A
∙ Q
Б
∙ Q
В
= Q
A
∙ ( 1 − P
Б
) ∙ ( 1 − P
В
Q
X
P
X
= 1 − Q
X
Неудовлетворительная подача-реагентов событие Y
Q
Y
= Q
Г
∙ Q
Д
∙ Q
Е
= ( 1 − P
Г
) ∙ ( 1 − P
Д
) ∙ ( 1 − P
Е
Q
Y
P
Y
= 1 − Q
Y
Плохое перемешивание-событие Z
𝑍
Ж
З
Ж
З
𝑍
𝑍
𝑍
Окончательно: Получение некондиционного продукта
Q
0
= Q
Х
∙ Q
Y
∙ Q
Z
P
0
= 1 − Q
0
С учетом ошибки лаборатории :
Q
00
= Q
0
1 − P
?
P
00
= 1 − Q
00
Ответ: вероятность получения некондиционного продукта P
0
с учетом ошибки лаборатории P 00
заданного в регламенте, иначе произойдет параметрический отказ
теплообменника.
Величина 𝐾 определяется уравнением
𝐻
𝐻
𝑐𝑚
𝑐𝑚
𝐵
𝐵
− 1
где 𝛼
𝐻
𝐵
— коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней сторон
теплопередающей поверхности;
𝐻
𝐵
— термические сопротивления загрязнений (отложений) с наружной и
внутренней сторон теплопередающей поверхности;
𝑐𝑚
- толщина стенки теплопередающей поверхности;
𝑐𝑚
коэффициент теплопроводности материала стенки теплопередающей
поверхности.
Очевидно, что с ростом отложений увеличиваются величины 𝑟
𝐻
𝐵
величина К при этом снижается, в результате чего, как видно из уравнения
(3.1), при заданной тепловой нагрузке аппарата будет возрастать разность
температур ∆𝑇
𝑐𝑝
, т. е. с течением времени нагреваемая среда будет
нагреваться все хуже и хуже
𝑐𝑝
Б
М
Б
М
где Δ𝑡 Б
𝐻
М
К
В момент времени t=0 :
𝑐𝑝 0
Н
𝑘 0
Н
𝑘 0
0
𝑐𝑝 0
6
Дж
с ∙ К ∙ м
2
В момент времени t=τ=30 дней :
𝑐𝑝𝜏
Н
𝑘𝜏
Н
𝑘𝜏
𝜏
𝑐𝑝𝜏
6
Дж
с ∙ К ∙ м
2
В момент времени t=х дней :
𝑐𝑝𝑘
Н
) − (Θ − [𝑡
𝑘
])
Н
[
𝑘
])
𝑥
𝑐𝑝𝑘
6
Дж
с ∙ К ∙ м
2
Из (3.2) получаем:
𝑥
0
𝜏
0
∙ 90 = 230 дней
Ответ: 23 0 дней.
Список литературы
- Струков В.Г. Надежность механического оборудования: Учебное
пособие. – 2 - е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во АСВ; Белгород: Изд-во БГТУ
им. В.Г. Шухова, 2005. – 113 с.
- Абиев Р.Ш. Основы квалиметрии в химической технике и
технологии: Учебное пособие. – СПб.: Изд-во "Менделеев", 2006. – 213 с.
- Абиев Р.Ш., Струков В.Г. Надежность механического оборудования
и комплексов. СПб.: Проспект науки, 2012. – 222 с.
