Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Конструкция аппарата и условия эксплуатации

2. Основные расчетные параметры

3. Расчет на прочность и устойчивость корпуса аппарата от расчетного давления

4. Расчет укрепления отверстий

5. Выбор фланцевого соединения для разъема корпуса и его расчет

6. Расчет весовых характеристик аппарата

7. Расчет на ветровую нагрузку

8. Расчет корпуса аппарата от совместного действия всех нагрузок

9. Расчет опоры аппарата

Заключение

Библиографический список

Введение

Аппараты химических и нефтехимических производств предназначены для осуществления в них химических или физико-химических процессов (химическая реакция, теплообмен без изменения агрегатного состояния, испарение, конденсация, кристаллизация, растворение, выпарка, ректификация, абсорбция, адсорбция, сепарация, фильтрация т. д.), а так же для хранения и перемещения в них различных химических веществ

Конструкция машины или аппарата разрабатывается в зависимости от технологических требований, предъявляемых к оборудованию, условий эксплуатации. К основным требованиям относятся: назначение аппарата или машины, среда, техническая характеристика, параметры технологического процесса, размеры, а также надёжность и безопасность.

Конструирование химического оборудования следует производить с использованием наибольшего количества стандартных узлов и деталей, проверенных в изготовлении и эксплуатации. Также изделие должно быть технологичным, с минимальными потерями, недорогое по сборки и изготовлению ремонтопригодным и транспортабельным.

Целью курсового проектирования является разработка конструкции и расчёт колонного аппарата с насыпной насадкой царговый, предназначенного для процесса ректификации.

В качестве насадок используются твердые тела различной формы, изготовленные из металла, керамики, пластмассы и т.п., которые загружаются в корпус колонны в навал или укладываются определенным образом. В результате образуется сплошная структура с развитой поверхностью, благодаря чему обеспечивается значительная поверхность контакта фаз. Существуют следующие виды насадок: кольца Рашига, хордовая насадка, седлообразная, кусковая насадка и др.

1. Конструкция аппарата и условие эксплуатации

оборудование нефтехимический фланцевый

В данном курсовом проекте приведены проектирование и расчет колонного аппарата с насыпной насадкой царговый.

Проектируемый аппарат предназначен для ведения процесса ректификации. Внутренний диаметр аппарата D = 400 мм. Высота аппарата H₁ = 9990 мм. Номинальный объем аппарата V = 1,3 м³. Рабочая температура обрабатываемой среды t = 260 °С; рабочее давление p = 1,7 МПа.

Обрабатываемая среда в аппарате - нефть, взрывопожароопасная. Вязкость нефти при рабочей температуре 0,647•10-⁶ м²/с, плотность при рабочей температуре ? = 609,4 кг/м³.

Разъемный аппарат состоит из трех царг, эллиптического днища, крышки и оборудован двумя распределительными тарелками типа ТСН-2 и одной тарелкой типаТСН-3, сетчатым отбойником и опорными решетками. Рабочими зонами контакта аппарата служат три насыпные насадки, установленные вертикально вдоль оси аппарата.

В аппарате имеются следующие штуцера: вход газа, вход флегмы, вход питания, выход газа, выход кубового остатка, выход жидкости на циркуляцию. Аппарат оборудован тремя люками для ремонта и обслуживания. В цилиндрической опоре аппарата имеется лаз. Крышка соединяется с корпусом аппарата при помощи фланцевого соединения. Также в аппарате имеются штуцера для регулятора уровня, камеры уровнемера, замера температуры и давления, дренаж и резервный.

Конструкция аппарата представлена на рисунке 1.1.

Аппарат установлен в 3 ветровом районе, высота фундамента 200 мм на грунтах средней плотности, скорость коррозии 0,1 мм/год, срок эксплуатации 10 лет. Минимальная температура холодной пятидневки минус 36 ⁰С. Для сокращения потерь тепла и предохранения от ожогов обслуживающего персонала аппарат теплоизолирован, стекловатой толщиной 80 мм, плотность изоляции с учетом кожуха - 300 кг/м³. Район не сейсмичный.

Для данного аппарата проводят гидроиспытания в рабочем положении.

1 - куб; 2 - опора-лапа; 3, 4 и 5 - царги; 6 - тарелка ТСН-3; 7 - цапфа; 8 - крышка; 9 - приспособление для выверки; 10 - отбойник сетчатый; 11 - сепаратор; 12 - насадка; 13 - решетка опорная; 14 - тарелка ТСН-2; 15 - люк; 16 - камера уровнемера; 17 - опора цилиндрическая

2. Основные расчётные параметры

Группа аппарата

Учитывая, что среда взрыво- и пожароопасная, температура t = 260 ⁰С и давление в аппарате p = 1,7 МПа, используя ГОСТ 12.1.007-76, можно сделать вывод, что аппарат относится к первой группе.

Так как аппарат относится к первой группе, то объем контроля для этого аппарата составляет 100 % для всех сварных швов. Ультразвуковой контроль производится в соответствии с ГОСТ 14782, рентгенопросвечивание, гаммапросвечивание - в соответствии с ГОСТ 7512.

Рабочая и расчетная температура

Рабочая температура t - это температура содержащейся или перерабатываемой среды в аппарате при нормальном протекании в нем технологического процесса.

Расчетная температура t_R - это температура для определения физико-механических характеристик конструкционного материала и допускаемых напряжений. Она определяется на основании теплового расчета или результатов испытаний. Если при эксплуатации температура элемента аппарата может повысится до температуры соприкасающейся с ним среды, то расчетная температура принимается равной рабочей, но не менее 20С. Проектируемый аппарат снабжен изоляцией препятствующей охлаждению или нагреванию элементов аппаратов внешней средой. Таким образом принимаем t_R = t_раб = 260 ⁰С.

Рабочее, расчетное и условное давление

Рабочее давление p - максимальное избыточное давление среды в аппарате при нормальном протекании технологического процесса без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительных устройств.

Расчетное давление p_R - максимальное допускаемое рабочее давление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при максимальной их температуре. Расчетное давление для элементов сосуда или аппарата принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше.

Поскольку аппарат работает с рабочим давлением Р>0,07 МПа, то, пользуясь ГОСТ 14249-89, расчётное давление определяется следующим образом, но не менее p + 0,2 МПа для огневзрывоопасных и токсичных сред:

р_R = р_раб 1,1; (2.1)

Принимаем расчётное давление равным p_R = 1,9 МПа.

Выбор конструкционного материала и допускаемых напряжений

По условиям работы аппарата, как в рабочих условиях, так и в условиях монтажа, ремонта и нагрузок от веса принимаем сталь 09Г2С, область применения от минус 40 С до плюс 475 С.

Допускаемые напряжения в соответствии с ГОСТ 14249-80 для данной стали с толщиной стенки до 32 мм соответственно для 20 °С и 260 °С равны:

[]²⁰ = 183 МПа;

[]²⁶⁰ = 142,8 МПа.

Условное давление для выбора узлов и фланцевых соединений определим по формуле

, (2.2)

где []²⁰ - допускаемое напряжение материала при 20 С, []²⁰ = 183 МПа; []t_R - допускаемое напряжение материала при расчетной температуре

t = 260 С, []²⁶⁰ = 142,8 МПа.

Подставляя числовые значения, получим

МПа.

Выбираем условное давление из стандартного ряда р_у = 2,5 МПа.

Пробное давление для испытания аппарата определим по формуле:

, (2.3)

МПа.

Модуль продольной упругости материала

Принимаем модуль продольной упругости согласно ГОСТ 14249-80 для стали 09Г2С при температуре 260 °С

E = 1,75•10 ⁵ МПа.

Коэффициент температурного расширения материала

Принимаем расчетное значение коэффициента линейного расширения для стали 09Г2С при температуре 20-300 °С

Коэффициенты прочности сварных швов

Корпус имеет продольные и кольцевые сварные швы.

Коэффициент прочности сварных швов с длиной контроля сварных швов 100 %, выполненных полуавтоматической сваркой с двусторонним сплошным проваром, принимаем равным = 1,0.

Коэффициент прочности сварных швов для таврового соединения, выполненного ручной сваркой с подваром корня шва, принимаем равным = 1,0.

Коэффициент прочности сварных швов для тавровых и стыковых соединений, выполняемых ручной электродуговой сваркой с одной стороны, принимаем равным = 0,9.

Определяем общее значение прибавок к расчетным толщинам конструктивных элементов

с = с₁ + с₂ + с₃ (2.4)

где с₁ - прибавка на коррозию и эрозию, с₁ = 2 мм;

с₂ - прибавка на минусовой допуск проката, с₂ = 0,8 мм;

с₃ - технологическая прибавка, с₃ = 0.

Подставим числовые значения

3. Расчёт на прочность и устойчивость узлов и деталей корпуса аппарата от расчётного давления

Расчёт на прочность царги, нагруженной внутренним давлением

Цель расчета: расчет на прочность, определение толщины стенки аппарата удовлетворяющая условиям прочности.

Исходные данные: - расчётное внутреннее давление p_R = 1,9 МПа;

- внутренний диаметр D = 400 мм;

- допускаемое напряжение при t_R = 260 °C

[?] =142,8 МПа;

- модуль упругости при t_R = 260°C Е = 1,75 • 10⁵ МПа;

- коэффициент Пуассона = 0,33;

- коэффициент запаса прочности n_У = 2,4.

Расчетная схема царги представлена на рисунке 3.1.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 - Расчетная схема царги

Определим толщину стенки царги

(3.1)

Подставив данные, получим

мм.

Определим толщину стенки с учетом прибавки

; (3.2)

мм.

Принимаем: s = 8 мм.

Определим допускаемое внутреннее давление

; (3.3)

МПа.

Определим коэффициент К₄

(3.4)

.

Так как К₄ < 0, то укрепление кольцами жесткости не требуется.

Определим допускаемое наружное давление

(3.5)

где - допускаемое давление из условия прочности;

- допускаемое давление из условия устойчивости.

Определим допускаемое давление из условия прочности по формуле

(3.6)

МПа.

Определим допускаемое давление из условия устойчивости по формуле

(3.7)

где Е - модуль упругости, Е = 1,76 10⁵;

l - высота царги, l = 1800 мм;

В₁ - безразмерный коэффициент, равный

(3.8)

Подставив значения в формулу (3.7), получим

МПа.

Подставив значения в формулу (3.5), получим

МПа.

Проверяем условие применимости расчётных формул (для царг с внутренним диаметром более 200 мм):

; (3.9)

- условие выполняется.

Расчёт на прочность выпуклого эллиптического днища

Цель расчета: расчет на прочность, определение толщины эллиптического днища удовлетворяющего условию прочности.

Исходные данные: расчётное давление p_R = 1,9 МПа; внутренний диаметр царги D = 400 мм; коэффициент прочности сварных швов ? = 1; допускаемое напряжение при t_R = 260°C: [?] = 142,8 МПа.

Расчетная схема эллиптического днища приведена на рисунке 3.

Для эллиптических днищ с Н = 0,25R принимаем R = D.

Определим приближенно толщину стенки

(3.10)

мм.

Рисунок 3.2 - Расчетная схема эллиптического днища

Примем прибавку на коррозию с₁ = 2 мм.

Прибавку на минусовой допуск примем равной с₂ = 0,8 мм.

Технологическую прибавку принимаем с₃ = 2,4 мм.

Рассчитаем прибавку к толщине стенки по формуле (2.4)

с_дн = 2 + 0,8 + 2,4 = 5,2 мм.

Определим исполнительную толщину стенки по формуле (3.2)

s₁ ? 2,67 + 5,2= 7,87 мм.

Округлим толщину стенки до стандартного значения, примем s₁ = 8 мм.

Определим допускаемое внутреннее давление по формуле

(3.11)

МПа.

Определим допускаемое наружное давление.

Определим допускаемое давление из условия прочности по формуле

(3.12)

МПа.

Определим допускаемое давление из условия устойчивости по формуле

(3.13)

МПа.

Подставив значения в формулу (3.5), получим

МПа.

Проверяем условие применимости расчётных формул:

; (3.14)

- условие выполняется.

; (3.15)

- условие выполняется;

> P_R.

4. Расчет укрепления отверстий

Цель расчета: определение размеров укрепляющих элементов

Исходные данные для расчета:

- расчетное наружное давление в колонне P_R = 1,9 МПа;

- внутренний диаметр аппарата D = 400 мм;

- исполнительная толщина царги s = 8 мм;

- исполнительная толщина днища s = 8 мм;

- допускаемое напряжение при t_R=260 С; []₂₆₀ = 142,8 МПа;

- коэффициент прочности сварного шва = 1;

- общая прибавка к толщине металла для корпуса колонны с = 2,8 мм;

- общая прибавка к толщине металла для штуцера c_s = 2 мм.

Расчетная схема штуцера приведена на рисунке 4.1, конструкция штуцера показана на рисунке 4.2.



Рисунок 4.1 - Расчетная схема штуцера

Удаление материала стенки в вырезе эквивалентно удалению связей в системе и для сохранения ее равновесия необходима их компенсация.

Для изготовления штуцеров применяется сталь 09Г2С допускаемое напряжение для которой при t_R = 260 C равно []₂₆₀ = 144 МПа.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.2 - Конструкция штуцера

Таблица 4.1 -- Таблица штуцеров

Штуцер	Условный Проход Ду, мм	Наружный диаметр штуцера dт, мм	Толщина стенки s1, мм	Длина штуцера Hт, мм	Условное давление Ру, МПа
И	50	57	4	230	2,5
К1, К2	50	57	3	225	2,5
Л	20	27	3	155	2,5
Ш	25	32	3	145	2,5
М1, М2	50	57	3	225	2,5
Ж1, Ж2, Жn	150	175	12	270	2,5
Д	100	115	5	225	2,5
Б	150	165	6	250	2,5
В	125	140	6	250	2,5
Г	150	170	8	250	2,5
Е	100	120	8	250	2,5
А, П	250	280	12	250	2,5

для цилиндрической царги

D_R = D = 400 мм. (4.1)

Для штуцеров A, Б, В, И, К1, К2, Л, Р, М1, М2, Ж1, Ж2, Жn, Е, Ш

для эллиптических днищ при высоте днища H = 0,25D

где x -- расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища.

Для штуцера Д, Г

мм.

Определение расчетных диаметров отверстия

Расчетный диаметр отверстия в стенке цпрги, ось которой совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия, определим по формуле

, (4.3)

где d - внутренний диаметр отверстия штуцера;

. (4.4)

Для штуцера И

;

.

Для штуцеров К1, К2

;

.

Для штуцера Л, под уклоном 45?

;

(4.5)

Для штуцера Ш

;

.

Для штуцеров М1, М2

;

.

Для штуцеров Ж1, Ж2…Жn

;

.

Для штуцера Д

;

.

Для штуцера Б

;

.

Для штуцера В

;

.

Для штуцера Г

;

Для штуцера Е

;

Для штуцера А, П

;

.

Расчетная толщина стенки штуцера нагруженного как внутренним так и внешним давлением определяется по формуле

, (4.6)

где ₁ -- коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера, ₁ = 1, [₁]=144 МПа.

Для штуцера И

мм.

Для штуцеров К1, К2

мм.

Для штуцера Л

мм.

Для штуцера Ш

мм.

Для штуцеров М1, М2

мм.

Для штуцеров Ж1, Ж2…Жn

мм.

Для штуцера Д

мм.

Для штуцера Б

мм.

Для штуцера В

мм.

Для штуцера Г

мм.

Для штуцера Е

мм.

Для штуцера А, П

мм.

Расчетные длины внешней и внутренней частей круглого штуцера, показано на рисунке 4.3, участвующие в укреплении отверстий и учитываемые при расчете, определяют по формулам

; (4.7)

. (4.8)

Длину внешней части l₃ принимаем равной нулю.

Рисунок 4.3 - Схема укрепления отверстий в царге

Для штуцера И

мм.

Для штуцеров К1, К2

мм.

Для штуцера Л

мм.

Для штуцера Ш

мм.

Для штуцеров М1, М2

мм.

Для штуцеров Ж1, Ж2…Жn

мм.

Для штуцера Д

мм.

Для штуцера Б

мм.

Для штуцера В

мм.

Для штуцера Г

мм.

Для штуцера Е

мм.

Для штуцера А, П

мм.

Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие не оказывает на него влияния, что имеет место, когда расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяют условию

, (4.9)

где - расчетные внутренние диаметры укрепляемого элемента, мм.

При равенстве

. (4.10)

Для отверстий находящихся на царге

мм.

На днищах

мм.

На царгах и днищах взаимовлияющих отверстий нет, т.к. расстояние между ними больше, чем 91,21 и 80,76 мм соответственно.

Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле:

(4.11)

- для цилиндрической царги

мм;

- для эллиптического днища

мм;

Для штуцеров И, К1, К2, Л, Ш, М1, М2, Д, Е, укрепление отверстий не требуется.

Для штуцеров А, Б, В, Г, Ж, П, требуется укрепление отверстий.

Расчет укрепления одиночных отверстий

При укреплении отверстия должно выполняться условие

l_1R(s₁ - s_1R - c_s)x₁ + l_2Rs₂x₂ + l_3R(s₃ - 2c_s)x₃ +

+ l_R(s - s_R - c) 0,5(d_R - d_0R)s_R, (4.12)

где s₁, s₂, s₃ -- исполнительные толщины стенок штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно, мм.;

l_2R -- расчётная ширина накладного кольца, мм.;

x₁, x₂, x₃ -- отношение дополнительных напряжений для внешней части штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно;

c_ш -- сумма прибавок к расчетной толщине стенок штуцера, мм;

l_R -- расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера, мм.

Рассчитаем укрепление отверстий для штуцеров А, П (D_y = 250)

Ширина зоны укрепления в царгах и днищах

; (4.13)

мм.

Расчетная ширина зоны укрепления в стенке царги

l_R=, (4.14)

где l_k - расстояние от наружной стенки штуцера до ближайшего несущего элемента

l_R=45,6 мм.

Расчётная ширина накладного кольца

, (4.15)

где s = s₂ - толщина стенки царги и укрепляющего кольца, мм; s₁ = s₂ =8 мм.

Подставив значения, получим

Отношения допускаемых напряжений

, (4.16)

где [?]₁ - допускаемое напряжение для материала внешней части штуцера при расчетной температуре, [?]₁ = 142,8 МПа;

[?] - допускаемое напряжение для материала днища при расчетной температуре, [?] = 148 МПа.

x₁=min{1;142,8/142,8}=1.

При применении штуцеров и днища, изготовленных из одного материала получим следующие значения отношений x₁= x₂= x₃=1.

Определим наибольший расчетный диаметр отверстия не требующего укрепления по формуле

;

мм.

Все найденные значения подставляем в формулу (4.13):

63,73(12-1,54-2)1+7281+45,6(8-2,68-2,8)0,5(260-18,24)2,68

1229 мм² 324 мм².

Для штуцера Б

31,32(6-0,93-2)1+7281+45,6(8-2,68-2,8)0,5(157-18,24)2,68

787 мм² 186 мм².

Для штуцера В

24,87(5-0,78-2)1+7281+45,6(8-2,68-2,8)0,5(132-18,24)2,68

746,2 мм² 152,4 мм².

Для штуцера Г

38,49(8-0,93-2)1+7281+45,6(8-2,68-2,8)0,5(158-18,24)2,68

826,2 мм² 187,3 мм².

Для штуцеров Ж1, Ж2…Жn

49,2(12-0,92-2)1+7281+45,6(8-2,68-2,8)0,5(155-18,24)2,68

1077,3 мм² 184 мм².

Условие выполняется.

Допускаемое наружное давление определяется по формуле

(4.17)

где - допускаемое давление из условия прочности;

- допускаемое давление из условия устойчивости.

, (4.18)

где к₁=1 -- для цилиндрических царг и конических переходов;

к₁=2 -- для выпуклых днищ;

, (4.19)

где ₁ -- коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера.

Рассчитаем допускаемое наружное давление для штуцеров А и П

;

МПа;

МПа.

Аналогично произведем расчет штуцеров Б, В, Г, Ж1, Ж2…Жn и сведем полученные результаты в таблицу 4.2

Таблица 4.2 - Результаты расчета укрепления штуцеров

Штуцер	А, П	Б	В	Г	Ж1, Ж2, Жn
V	0,76	1	1	1	1
, МПа	2,79	3,66	3,66	3,66	3,66
, МПа	0,56	0,56	0,56	1,034	0,56
, МПа	0,549	0,552	0,552	0,995	0,552

Вывод: применение укрепляющих колец удовлетворяет допускаемому давлению, так как выполняется условие: = 0,549 < p_R = 1,9.

5. Расчет фланцевых соединений

Цель расчёта: подбор конструкции фланцевого соединения для разъема корпуса, его расчет и определение напряжений во фланцевом соединении.

Исходные данные: D = 400 мм - диаметр аппарата;

p_R = 1,9 МПа - расчётное давление в аппарате;

t_R = 260 ^оС - расчётная температура;

s = 8 мм - толщина стенки царги;

[?]²⁶⁰ = 142,8 МПа - допускаемое напряжение;

[?]²⁰ = 183 МПа - допускаемое напряжение при 20^оС;

Е = 1,75•10⁵ МПа - модуль упругости;

? = 15,59•10^-6 - коэффициент температурного расширения материала фланца.

Выбор конструкции фланца

Для разъема корпуса подбираем фланец приварной встык: тип 3, с выступом и впадиной по ОСТ 26-427-79 [1].

Основные размеры выбранного фланцевого соединения занесены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Основные размеры фланцевого соединения

Dф, мм	Dб, мм	D1, мм	D2, мм	D3, мм	d, мм	dб, мм	H, мм	h, мм	а, мм	а1, мм	Z	S мм
535	495	458	466	457	23	М20;	75	40	13,5	12	24	8

Схема фланцевого соединения представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Схема фланцевого соединения

В качестве конструкционного материала фланцев принимаем сталь 09Г2С.

Выбираем материальное исполнение крепежных деталей по ОСТ 26-429-79: шифр крепежных деталей 3 (Р ? 16 МПа; t = от минус 70 до плюс 410 ⁰С). Марка стали для болтов 35Х и гаек 30. Вид крепежных деталей: болты по ОСТ 26-2037-77; гайки по ОСТ 26-2041-77; шайбы по ОСТ 26-2040-77.

Выбираем тип прокладки по ОСТ 26-430-79 из неметаллического материала для фланца с соединительным выступом, с уплотнительной поверхностью выступ-впадина. Прокладка плоская из асбестового картона по ОСТ 26-373-78 (Р ? 4 МПа; t = до плюс 550 ⁰ С).

Расчетная схема прокладки представлена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Расчетная схема прокладки

Основные размеры прокладки представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Основные размеры прокладки

Dу мм	Sп , мм	Dп, мм	d, мм	bп, мм
400	2	457	433	12

Определяем расчетные величины.

Находим меньшую толщину конической втулки фланца

(5.1)

но s₀ - s ? 5 мм,

где s - толщина стенки обечайки.

Учитывая, что s = 8 мм, принимаем s₀ = 14 мм.

Находим большую толщину конической втулки фланца принимаем

s₁ = 28 мм. Определяем отношение большей толщины втулки фланца к меньшей (1,6 < P_у< 2,5 МПа, = 2,2):

(5.2)

.

Определяем длину втулки приварного встык фланца

; (5.3)

.

Принимаем l = 45 мм.

Расчет прокладки

Средний диаметр прокладки

D _п.ср=D_пb_п, (5.4)

где b_п -- ширина прокладки, b_п=12 мм;

D_п.ср =45712=445 мм.

Эффективная ширина прокладки

b_E = 0,5b_П, (5.5)

b_E=0,512 = 6 мм.

По справочной таблице определяем расчетные параметры прокладки из паронита: m = 2,5; q = 20 МПа; [q] = 130 МПа; E_п = 2000 МПа.

Ориентировочное число болтов

z_б=D_б /t_б, (5.6)

где t_Б шаг болтов;

t_б=(2,7…3,5)d_б, (5.7)

где d_б - диаметр болта, мм;

t_Б = 3,520 = 70 мм;

z_Б = 3,14495/70=22,21 шт.

Учитывая, что число шпилек должно быть кратным четырем, принимаем z_Б = 24.

Определяем вспомогательные величины

Рассчитываем коэффициент

(5.8)

где x - величина, определяемая по формуле

. (5.9)

Подставляя численные значения, получим

;

.

Эквивалентная толщина втулки фланца

, (5.10)

где s₀ - меньшая толщина конической втулки фланца;

Ориентировочная толщина фланца

Определяем ориентировочную толщину фланца

; (5.11)

где ? - коэффициент, определяемый по справочным таблицам, принимаем ? = 0,38;

s_E - эквивалентная толщина втулки фланца.

Подставляя численные значения, получим

Принимаем h = 35 мм.

Определим безразмерный параметр

=[1+0,9(1+₁j²)]^-1 , (5.12)

где j=h/s_E; (5.13)

j=35/20,16 = 1,74;

;

K=D_ф/D; (5.14)

K=535/400=1,34;

;

= [1+0,90,38(1+0,1631,74²)]^-1=0,662.

Безразмерные параметры определим по графикам: Т=1,78; ₂=7; ₃=1,4.

Угловая податливость фланца

, (5.15)

где Е_ф модуль продольной упругости материала фланца, E_ф=1,6210⁵ МПа;

1/(МНм).

Определяем линейную податливость прокладки

; (5.16)

где s_п - толщина прокладки;

D_п.с - средний диаметр прокладки;

b_п - ширина прокладки.

Подставляя числовые значения, получим

.

Расчет болтового соединения

По справочным таблицам выбираем диаметр болта. Принимаем болты диаметром M20 по ОСТ 26-373-78. Основные параметры болтов: расчетная площадь их поперечного сечения f_Б = 2,35•10-⁴ м²; справочные величины a = 40 мм; e_min = 30 мм.

Расчетная длина болта

l_Б = l_БО + 0,28d, (5.17)

где l_БО длина болта между опорными поверхностями головки болта и гайки, l_БО=50 мм;

d диаметр отверстия под болт, d=23 мм.

l_Б=50+0,2823=56,44 мм.

Линейная податливость болтов

y_Б=l_Б/(E_Бf_Бz_Б), (5.18)

где f_Б расчетная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, f_Б=2,3510^-4 м²;

Е_Б модуль продольной упругости материала болта, Е_Б=1,8310⁵ МПа;

y_Б= 56,4410^-3/(1,8310⁵2,3510^-4 24) = 5,4610^-5 м/Н.

Определяем коэффициент жесткости фланцевого соединения

; (5.19)

где y_Б - линейная податливость болтов;

D_Б - диаметр окружности, по которой располагаются болты;

D_п.с - средний диаметр прокладки;

A; B₁ и B₂ - коэффициенты, определяемые по формулам:

; (5.20)

, (5.21)

где D - внутренний диаметр фланца;

s_E - эквивалентная толщина втулки фланца;

y_п - линейная податливость прокладки.

При стыковке одинаковых фланцев y_ф1 = y_ф2 = y_ф; B₁ = B₂.

Подставляя числовые значения в формулы (5.20) и (5.21), получим

;

.

Подставим полученные числовые значения в формулу (5.19), получим

Так как ? > 1, следовательно, принимаем ? = 1.

Определяем безразмерный коэффициент ?

; (5.22)

.

Расчет фланцевого соединения работающего под внутренним давлением.

Нагрузку, действующую на фланцевое соединение от внутреннего давления, найдем по формуле

, (5.23)

Q_д=0,7850,445²1,9 = 0,295 МН.

Реакция прокладки в рабочих условиях

R_п=2D_п.срb_Emp_R , (5.24)

где m коэффициент, по ОСТ 26-426-79 m = 2,5.

R_п=23,140,4450,0062,51,9= 0,0796 МН.

Усилия, возникающие от температурных деформаций

Q_t=z_Бf_БE_Б(_фt_{ф Б}t_Б), (5.25)

где _ф, _Б коэффициенты температурного линейного расширения фланца и болтов, _Б = 13,310^-6 1/C, _ф = 15,59•10^-6 1/C;

f_Б - расчетная площадь поперечного сечения болта, f_Б=2,3510^-4 м²;

t_ф и t_Б - расчетные температуры элементов фланцевого соединения, рассчитываются по формулам

(5.26)

(5.27)

где t_R - расчетная температура в аппарате.

Подставив числовые значения в приведенные формулы, получим

°С;

°С.

Q_t=0,27242,3510^-41,8310⁵(15,59•10^-6 249,613,310^-6247)= 0,168 МН.

Определим болтовую нагрузку в условиях монтажа (до подачи внутреннего давления) при p<0,6 МПа

P_Б1=max{Q_д+R_п; D_п.срb_Eq; 0,4[_Б]²⁰z_Бf_Б}, (5.28)

где q удельная нагрузка, q =20 МПа;

коэффициент жесткости фланцевого соединения, =1;

[?_Б]²⁰ - допускаемые напряжения для болтов фланцевых соединений,

для стали 35Х принимаем [?_Б]²⁰ = 230 МПа.

Р_Б1 = max{10,295+0,0796; 3,140,4450,00620; 0,4230242,3510^-4}; Р_Б1=max{0,375; 0,167; 0,518} = 0,518 МН.

Болтовая нагрузка в рабочих условиях

P_Б2=Р_Б1 - Q_Д + Q_t; (5.27)

P_Б2=0,518 0,295+ 0,168 = 0,391 МН.

Найдем приведенные изгибающие моменты в диаметральном сечении фланца по формулам

M₀₁=0,5P_Б1(D_б- D_п.с.); (5.28)

; (5.29)

М₀₁=0,50,518(0,495 - 0,445) = 0,0129 МНм,

МНм.

Принимаем за расчетное М_R = 0,0129 МНм.

Определим выполнение условий прочности болтов по формулам:

(5.30)

(5.31)

где [?_Б]²⁰ - допускаемые напряжения для материала болтов при температуре t = 20 °C, [?_Б]²⁰ = 230 МПа;

[?_Б]^t - допускаемые напряжения для материала болтов при расчетной температуре, [?_Б]²⁶⁰ = 185 МПа.

Подставляя числовые значения, получим

МПа 230 МПа,

МПа 185 МПа.

Условия прочности выполняется.

Критический момент на ключе при затяжке определим из графика [1]

М_кр=0,2510^-3 МНм.

Определим выполнение условия прочности прокладки

(5.32)

где D_п.с - средний диаметр прокладки;

b_п - ширина прокладки.

Подставляя числовые значения, получим

Условие прочности прокладки выполняется.

Определение напряжений в приварном встык фланце

Определим максимальное напряжение в сечении s₁ фланца

(5.33)

где c₁ - прибавка на коррозию, принимаем c₁ = 2 мм;

s₁ - большая толщина втулки фланца;

M₀ - расчетное значение изгибающего момента;

? - безразмерный параметр, определяемый по формуле (5.12);

Т - безразмерный параметр, определяется по справочным таблицам;

D - внутренний диаметр фланца.

Подставляя числовые значения, получим

Определим максимальное напряжение в сечении s₀ фланца

(5.34)

где ?₃ - безразмерный параметр, определяется по справочным таблицам.

Напряжения в кольце фланца от действия изгибающего момента

(5.35)

где ? - коэффициент, определяемый по справочным таблицам;

h - толщина фланца;

?₂ - безразмерный параметр, определяется по справочным таблицам.

Подставляя числовые значения, получим

.

Напряжения во втулке фланца от внутреннего давления:

(5.36)

(5.37)

где p - внутреннее давление в аппарате.

Подставляя в приведенные формулы числовые значения, получим

Определим выполнение условия прочности фланца в сечении s₁

(5.38)

где [?₁] - допускаемое напряжение для сечения s₁, принимается равным

пределу текучести материала фланца, [?₁] = 210 МПа.

Определим выполнение условия прочности фланца в сечении s₀

(5.39)

где ? - коэффициент прочности сварного шва, принимаем ? = 0,9;

[?₀] - допускаемое напряжение для сечения s₂, рассчитывается по формуле

, (5.40)

где E - модуль продольной упругости материала фланца.

МПа.

Подставляя числовые значения в формулу (5.39), получим

Условия прочности фланца в сечениях s₁ и s₀ выполняются.

Проверим выполнения условия герметичности фланцевого соединения.

Угол поворота фланца

, (5.41)

где E_Ф - модуль продольной упругости материала фланца;

D - внутренний диаметр фланца;

h - толщина фланца;

[?] - наибольший допускаемый угол поворота фланца.

Подставляя числовые значения, получим

.

Условие герметичности выполняется.

6. Расчет весовых характеристик аппарата

Цель расчета: определить вес аппарата в рабочих условиях с учетом веса всех конструктивных элементов.

Исходные данные: диаметр аппарата D = 400 мм; толщина стенки цилиндрической обечайки s = 8 мм; толщина стенки эллиптического днища s₁ = 8 мм; прибавка на коррозию c = 2,8 мм; плотность стали _М = 7850 кг/м³; плотность изоляционного материала _ИЗ = 300 кг/м³; длина цилиндрической части корпуса Н_Ц = 8490 мм; толщина изоляции S_ИЗ = 80 мм; тип насадки - насыпная; высота опоры аппарата Н_ОП = 1200 мм.

Вес аппарата при рабочих условиях рассчитывается по формуле

G_A = G_K + G_ИЗ + G_Н.У + G_В.У + G_Ж, (6.1)

где G_ИЗ вес изоляции, кН;

G_Н.У вес наружных устройств, кН;

G_В.У вес внутренних устройств, кН;

G_Ж вес жидкости, кН;

G_K вес корпуса, определяется по следующей формуле

G_К = G_Ц + G_Д, (6.2)

где G_Ц вес цилиндрической части корпуса, кН;

G_Д вес днища, кН.

G_Ц = (D + s)sH_Цмg, (6.3)

где H_Ц высота цилиндрической части корпуса, H_Ц = 8,49 м;

_м плотность металла, кг/м³, _м = 7850 кг/м³.

G_Д=Fs_мg, (6.4)

где F площадь днища, F = 0,416 м²;

s₁ толщина днища, s₁ = 0,008 м.

Подставив числовые данные в формулы (6.2), (6.3) и (6.4), получим

G_Ц=3,14(1 + 0,008)0,0088,49 78509,81=16,55 кН;

G_Д=0,4160,00878509,81=0,26 кН;

G_K=16,55 + 20,26 = 17,07 кН.

Найдем вес изоляции цилиндрической части корпуса

G_из.ц=(D+2s+s_из.)s_изH_Циз.g, (6.5)

где s_из. - толщина изоляции, s_из = 0,08 м;

_из. - плотность изоляции, _из = 300 кг/м³.

Подставив числовые данные, получим

G_из.ц=3,14(0,4+20,008+0,08)0,088,493009,81=3,1 кН.

Найдем вес изоляции днищ

G_ИЗд=F_дs_изизg; (6.6)

G_ИЗд=0,4160,083009,81=0,098 кН.

Определим общий вес изоляции

G_ИЗ=G_ИЗц+2G_ИЗд, (6.7)

G_ИЗ = 3,1 + 20,098 = 3,296 кН.

Вес внутренних устройств определим по формуле

, (6.8)

где n_т число тарелок, n_т=2 шт.;

М_т1 масса тарелки типа ТСН-2, М_т=85 кг по ОСТ 26-666-72;

М_т2 масса тарелки типа ТСН-3, М_т=72 кг по ОСТ 26-666-72;

М_от - масса сетчатого отбойника, М_от = 34 кг;

V_н - объем насыпной насадки, вычисляемый по формуле

(6.9)

где h_н высота насыпной насадки, h_н = 1000 мм.

Подставим значения в формулы (6.8) и (6.9), получим

кН.

Определим вес жидкости в рабочих условиях

G_Ж=(D²/4)H_Жжg+V_джg, (6.9)

где H_Ж высота слоя жидкости, H_Ж=1,3 м;

_ж плотность жидкости, _ж=609,4 кг/м³;

V_д объем днища, V_д=0,05 м³.

Подставив числовые данные, получим

G_Ж=(3,140,4²/4)1,3609,49,81+0,05609,49,81 = 1,275 кН.

Определим вес наружных устройств по формуле

G_н.у.=0,1G_К, (6.10)

G_н.у.=0,117,07 = 1,707 кН.

Подставив числовые значения в формулу (6.1), получим

G_A=17,07 + 7,075 + 1,707 + 3,7 + 1,275 = 30,88 кН.

Найдем вес аппарата при монтаже

G_А.М. = G_А - G_Ж; (6.11)

G_A.М= 30,88 - 1,275 = 29,55 кН.

Определим максимальный вес аппарата

G_Amax = G_K+G_НУ+G_ВУ+G_из.+G_В, (6.12)

где G_В вес воды при гидроиспытаниях :

G_В=(((D_B)²/4)H_Ц+2V_д)(_воды)²⁰g; (6.13)

G_B = ((3,140,4² /4)8,49+20,05)10009,81 =11,44 кН;

G_Аmax= 17,07 + 7,075 + 1,707 + 3,7 + 11,44 = 41 кН.

Выбор опоры

Опора выбирается с учетом минимального веса аппарата G_А=30,88 кН. Подбираем стандартную опору для аппарата. Согласно ОСТ 26-467-78 выбираем цилиндрическую опору типа 3 (см. рисунок 6.1). Размеры опоры приведены в таблице 6.1.

Рисунок 6.1 - Конструкция цилиндрической опоры, тип (3)

Таблица 6.1 - Размеры цилиндрической опоры ОСТ 26-467-78

Приведенная нагрузка, МН	D, мм	D1, мм	D2, мм	DБ, мм	S1, мм	S2, мм	S3, мм	d2, мм	dБ, мм	Число болтов ZБ
Qmax	Qmin
0,25	0,125	400	600	350	520	6	20	12	28	M24	6

Определим вес опоры аппарата по формуле

, (6.14)

где G_Ц.ОП - вес цилиндрической части опоры;

G_К1.ОП - вес верхнего кольца цилиндрической части опоры;

G_К2.ОП - вес нижнего кольца цилиндрической части опоры.

, (6.15)

, (6.16)

, (6.17)

Подставив числовые значения в формулы 6.15, 6.16 и 6.17, получим

кН.

кН.

кН.

Подставив числовые значения в формулу 6.14, получим

кН.

7. Расчет ветровой нагрузки на аппарат

Цель расчета: определение расчетных усилий для колонны от ветровых нагрузок.

Исходные данные для расчета представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Исходные данные

Высота колонны от поверхности земли, м	9,99
Коэффициент неравномерности сжатия грунта	100
Сейсмический коэффициент	0
Скоростной напор ветра, МН/м2	0,00038
Доля ветрового момента в расчетном ветровом моменте в рабочих условиях	1
Число площадок обслуживания	3
Число участков аппарата разного диаметра	2
Исходные данные для участка - 1,2
Высота участка, м	8,79	1,2
Модуль нормальной упругости, МПа	175000
Внутренний диаметр участка аппарата, м	0,4
Вес участка аппарата, МН	0,0308	0,0009
Координаты от поверхности земли площадки обслуживания
Номер участка
Высота, м

На рисунке 7.1 представлена расчетная схема аппарата.

Рисунок 7.1 - Расчетная схема аппарата

Расчет производится на компьютере с помощью программы «WETER».

8. Расчет корпуса аппарата от совместного действия всех нагрузок

Цель расчёта: Проверка аппарата на прочность и устойчивость в результате совместного действия всех нагрузок.

Расчёт проводим по ГОСТ 51274-99.

Исходные данные:

p_R - расчётное давление, p_R = 1,9 МПа;

D - внутренний диаметр аппарата, D = 400 мм;

s - толщина стенки аппарата, s = 8 мм;

c - сумма прибавок к толщине стенки, c = 2,8 мм;

F-расчётное осевое сжимающее усилие в сечении Х-Х, F=0,0247 МН ;

М - расчётный изгибающий момент в сечении Х-Х , М = 0,009 МНм ;

F-расчётное осевое сжимающее усилие в сечении У-У, F=0,0309 МН ;

М - расчётный изгибающий момент в сечении У-У , М = 0,0135 МНм ;

F-расчётное осевое сжимающее усилие в сечении Z-Z, F=0,0313 МН ;

М - расчётный изгибающий момент в сечении Z-Z , М =0,0151 МНм ;

_т - коэффициент прочности кольцевого сварного шва , _т =1;

_p - коэффициент прочности продольного сварного шва , _p=1.

Расчетная схема приведена на рисунке 8.1.

Расчет аппарата на прочность

Продольные напряжения определяем по следующим формулам:

- на наветренной стороне

; (8.1)

- на подветренной стороне

, (8.2)

где с - прибавка к расчетной толщине, м.

Рисунок 8.1 - Расчетная схема аппарата

Результаты расчета по формулам (8.1), (8.2) сведены в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 - Определение продольных напряжений

Высота сечения Х/i, м	, МПа	, МПа	, МПа	, МПа	, МПа
2,95	37,26	3,78	13,78	47,26	19,61
1,2	0	4,73	20,67	15,94	-25,4
0,6	0	4,79	23,12	18,33	-27,91

Кольцевые напряжения определяем по формуле:

. (8.3)

Эквивалентные напряжения определяем по формулам:

на наветренной стороне

; (8.4)

на подветренной стороне

. (8.5)

Проверку условий прочности проводим по следующим формулам:

на наветренной стороне

; (8.6)

на подветренной стороне

, (8.7)

где [?] - допускаемое напряжение для материала аппарата, МПа;

?_r - коэффициент прочности сварных швов, ?_r = 0,9. Результаты расчета кольцевых и эквивалентных напряжений по формулам (8.3), (8.4) и (8.5) приведены в таблице 8.2. Проверку условий прочности проводим по формулам (8.6 ) и (8.7 ), результаты расчета представим в таблице 8.3.

Таблица 8.2 - Определение эквивалентных напряжений

Высота сечения Х/I, м	, МПа	МПа	, МПа	, МПа	, МПа
2,95	47,26	19,61	71,62	63,07	64,1
1,2	15,94	-25,4	0	65,13	87,13
0,6	18,33	-27,91	0	64,48	88,9

Таблица 8.3 - Проверка условий прочности

Высота сечения Х/I, м	МПа	МПа	? ?r, МПа	Проверка условия прочности
2,95	63,07	64,1	133	63,07<128,52	64,1<128,52
1,2	65,13	87,13	133	65,13<128,52	87,13<128,52
0,6	64,48	88,9	133	64,48<128,52	88,9<128,52

В выбранных сечениях аппарат отвечает условиям прочности.

Проверка устойчивости аппарата

Проверку устойчивости для каждого расчетного сечения проводим по формуле

, (8.8)

где [F], [M], [Р] - допускаемые нагрузки, определяемые в соответствии с ГОСТ 14249-80.

Допускаемую осевую сжимающую силу определяем по формуле

, (8.9)

где [F]_П, [F]_Е - допускаемая осевая сжимающая сила соответственно из условий прочности и устойчивости в пределах упругости, определяем по формулам

; (8.10)

, (8.11)

где - допускаемые осевые сжимающие усилия из условий местной устойчивости в пределах упругости и из условия общей устойчивости соответственно

; (8.12)

, (8.13)

где n_У =2,4 - коэффициент запаса устойчивости;

- приведенная гибкость центрально-сжатой тонкостенной обечайки, =37,1.

Допускаемый изгибающий момент определяем по формуле

, (8.14)

где [М]_П, [М]_Е - допускаемые изгибающие моменты соответственно из условий прочности и устойчивости в пределах упругости.

, (8.15)

(8.16)

Подставим значения в формулы (8.8) - (8.16) Результаты расчета на устойчивость сведем в таблицы 8.4, 8.5.

Таблица 8.4 - Результаты расчета устойчивости аппарата

Высота сечения Х/I, м	S, мм	[M]П, МН•м	[M]Е, МН•м	[M], МН•м	[F]П, МН	[F]E, МН	[F], МН
2,95	8	0,094	0,799	0,093	0,95	3,47	0,92
1,2
0,6

Таблица 8.5 - Проверка устойчивости для каждого расчетного сечения

Х/I	F	[F]	Мi	[М]	Р	[Р]	Проверка условия прочности
м	МН	МН·м	МПа
2,95	0,0247	0,92	0,009	0,093	1,9	3,66
1,2	0,0309		0,0135		0	0
0,6	0,0313		0,0151		0	0

Для сечений X - X , Y - Y и Z - Z условие устойчивости выполняется.

В результате проверки сечений колонны на прочность и устойчивость от совместного действия нагрузок можно сделать вывод, что рассчитываемый аппарат удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости.

9. Расчет опоры аппарата

Цель расчета - расчет элементов опоры колонного аппарата на прочность и устойчивость.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 9.1.

Конструкция соединения опорной обечайки с корпусом показана на рисунке 9.1, размеры приведены в таблице 9.2, схема опоры приведена на рисунке 6.1.

Таблица 9.1 - Исходные данные

Сечение	Х/I, м	Мi, МН·м	D, м	[?]20, МПа	Н1, м	F, МН	Fи, МН	[F], МН	[М], МН·м
1	0,24	0,0197	0,4	183	1,2	0,0316	0,041	0,92	0,093
2	0,6	0,0151				0,0309
3	1,2	0,0135				0,0247

Таблица 9.2 - Размеры цилиндрической опоры ОСТ 26-467-78

Приведенная нагрузка, МН	D, мм	D1, мм	D2, мм	DБ, мм	S1, мм	S2, мм	S3, мм	d2, мм	dБ, мм	Число болтов ZБ
Qmax	Qmin
0,25	0,125	400	600	350	520	6	20	12	28	M24	6

Проверку прочности сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой, проводим по формуле

, (9.1)

где а₁ - расчетная толщина сварного шва, а₁=8 мм, (рисунок 9.1);

F_и - осевое сжимающее усилие в условиях гидроиспытания, МН;

? _s- коэффициент прочности сварного шва, ? _s =0,7.

Рисунок 9.1 - Конструкция соединения опорной обечайки с корпусом

Проверку устойчивости в зоне отверстия проводим по формуле

, (9.2)

где - коэффициенты, определяемые по номограммам [2]:

Подставив значения в формулу (9.2), получим

Определяем ширину нижнего опорного кольца и проверяем для него условие прочности по формулам

; (9.3)

, (9.4)

где =50 МПа - допускаемые напряжения сжатия бетона.

Подставив значения в формулы (9.3), (9.4), получим

м.

м.

Выступающую наружу от обечайки опоры ширину кольца определяем из условия

, (9.5)

где d_Б - внутренний диаметр резьбы анкерной шпильки, d_Б =24 мм.

;

принимаем b₂=83 мм.

Определяем напряжение сжатия в бетоне

, (9.6)

МПа.

Выполняем проверку прочности для нижнего опорного кольца по условию

, (9.7)

где - коэффициент, определяем по графику [2], =0,68.

Условие прочности для нижнего опорного кольца выполняется.

Выполняем проверку прочности для верхнего опорного кольца по условию

, (9.8)

где - коэффициент, определяем по графику [2], =0,74;

F_Б - площадь сечения анкерной шпильки, F_Б =452,2 мм².

Условие прочности для верхнего опорного кольца выполняется.

Определяем толщину ребра по формуле

, (9.9)

где =2 - для опорного узла исполнения 3 [1].



Рисунок 9.2 - Опорный узел исполнения 4

Выполняем проверку выполнения условия напряжение изгиба в обечайке от действия верхнего опорного кольца

, (9.10)

где - коэффициент для опорных узлов [2], =0,17.

- предельное напряжение изгиба в обечайке опоры.

h₁ - высота нижнего опорного узла, при b₂ = b₅;

, (9.11)

где - коэффициенты, определяемые по формулам

; (9.12)

, (9.13)

. (9.14)

Подставив значения, имеем

;

;

;

мм.

Предельное напряжение изгиба в обечайке опоры определяем по формуле

, (9.15)

где К₂₁=1,2 - для рабочих условий;

n_T=2,4 - коэффициент запаса прочности;

К₂₀ - коэффициент, определяемый по рисунку [2] на основании параметра .

, (9.16)

.

Тогда К₂₀=1,26.

Подставив найденные значения в формулу (9.10), получим

Условие прочности выполняется.

Проверяем выполнения условия необходимого диаметра анкерной шпильки по формуле

; (9.17)

Условие выполняется.

Заключение

В курсовом проекте разработан царговый колонный аппарат с насыпной насадкой. Определены основные расчетные параметры: по условиям работы аппарат относится к группе; для изготовления аппарата выбрали материал сталь 09Г2С; определили допускаемое напряжение для стали 09Г2С при t_R=260 С

[]=142,8 МПа; определен модуль продольной упругости и коэффициент температурного расширения материала ? = 15,59·10 1/⁰С; значения коэффициента прочности сварных швов =1; определено расчетное давление р_R=1,9 МПа, условное давление =2,5 МПа, пробное давление =3,037 МПа; вычислены прибавки к расчетным толщинам стенки обечайки с=2,8 мм, днища

с_д =5,2 мм. Выполнен расчет на прочность и устойчивость корпуса аппарата от расчетного давления, в результате которого определены толщины стенки и днища аппарата s=s_д=8 мм. Выбраны стандартные штуцера и произведен расчет укрепления отверстий.

Выполнен выбор конструкции фланцевого соединения для разъема корпуса и его расчет. Определен вес аппарата при рабочих условиях G_A=41 кН и выбрана опора 3 типа ОСТ 26-467-78 с наружными стойками под болты. Определены расчетные усилия для колонны от ветровых нагрузок. Аппарат проверен на прочность и устойчивость в результате совместного действия всех нагрузок. Сделан расчет элементов опоры колонного аппарата на прочность и устойчивость.

Аппарат удовлетворяет условиям прочности, герметичности и устойчивости формы при заданных условиях.

Библиографический список

1 Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химический аппаратуры: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1970.

2 Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленинград. Отд. НИС, 1981.

3 Смирнов Г.Г. и др. Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств. - Л.: Машиностроение, 1988.

4 Судаков Е.Н. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки, - М.: Химия, 1979.

5 Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. - М.: Машиностроение, 1978.

6 ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

Размещено на Allbest.ru