Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Ректификационная колонна К-10 абсорбционно-газофракционирующей установки

Ректификационная колонна К-10 абсорбционно-газофракционирующей установки

Определение периода собственных колебаний по методу Рэлея. Расчет ветровых и суммарных нагрузок. Параметры опоры колонного аппарата, а также его цилиндрического участка, порядок проведения расчета на прочность. Конструирование крышки плоской и штуцера.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 31.10.2017
Размер файла 696,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

Ректификационная колонна К-10 абсорбционно-газофракционирующей установки

Введение

Для осуществления современных технологических процессов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности требуются высокоэффективные аппараты, к которым предъявляют высокие требования по экономичности, надежности, технологичности и эргономичности. Одним из этапов, реализующих данные требования в части обеспечения из надежной работы, является этап, связанные с конструированием и расчетом аппаратов и машин.

В связи с этим необходимо изучить и знать как производится выбор вида и принципиальной конструкции аппарата, размеров основных элементов, материала, как производятся расчеты на прочность и устойчивость как корпуса, так и его составных элементов.

Объектом проектирования являлась ректификационная колонна сернокислотного алкилирования установки атмосферного газофракционирования (АГФУ).

Цель заключается в систематизации, закреплении, расширении и углублении знаний, приобретенных при изучении дисциплины «Конструирование и расчет машин и аппаратов отрасли», в практическом применении этих знаний при самостоятельном проведении разнообразных расчетов и конструкторской разработки отдельных узлов и элементов колонного аппарата.

1. Общие положения

штуцер ректификационный колонна

Расчет на прочность выполнен на ЭВМ по программе «Пассат 2.03 R3», разработанной ООО НТП «Трубопровод».

При расчете использовались основные нормы и методы расчетов на прочность сосудов давления ГОСТ Р 52857.2-2007

Установка атмосферного газофракционирования (АГФУ) предназначена для разделения смеси жирного газа и нестабильного бензина на сухой газ, стабильный бензин и в зависимости от потребностей на фракции углеводородов С3, С4 и С5.

Сырьем установки являются смесь жирного газа и нестабильного бензина.

Целевыми продуктами установки являются сухой газ и стабильный бензин

Колонна К-10 предназначена для депропанизации смеси газов (выделения фракции С3)

2. Исходные данные для расчета

Дата расчета

21.01.2013 г.

Группа аппарата

I

Вид испытаний

Гидроиспытания

Давление пробное

2,45 МПа

Ветровой район

II

Давление расчетное

1,75 МПа

Температура расчетная

110 0С

Тип колонны

ректификационная

Обечайка, кол-во

Цилиндрическая, 1

Тип днища, кол-во

Эллиптические, 2

2.1 Общий вид аппарата

Вид сверху

Вид слева

Вид спереди

Изометрический вид

3. Сводные таблицы. Основные элементы

3.1 Исходные данные

Элемент

Материал

Диаметр, мм

Толщина стенки, мм

Длина (высота), мм

Суммарная прибавка, мм

Коэфф. прочности сварного шва

Днище эллиптическое №1

16ГС

2,4•103

16

676

2,8

1

Обечайка цилиндрическая №1

16ГС

2,4•103

16

2,3•104

2,8

1

Крышка плоская №4

16ГС

500

85

169

2

1

Крышка плоская №3

16ГС

500

85

169

2

1

Крышка плоская №2

16ГС

500

85

169

2

1

Крышка плоская №1

16ГС

500

85

169

2

1

Днище эллиптическое №2

16ГС

2,4•103

16

676

2,8

1

Результаты расчета

3.2 Рабочие условия

Элемент

Расчетная температура, °C

Расчетное давление, МПа

Допускаемые напряжения, МПа

Расчетная толщина с уч. прибавок, мм

Допускаемое давление, МПа

Условие прочности

Днище эллиптическое №1

110

1,75

175

14,8

1,93

выполнено

Обечайка цилиндрическая №1

110

1,75

175

14,8

1,92

выполнено

Крышка плоская №4

110

1,75

158

35,1

11

выполнено

Крышка плоская №3

110

1,75

158

35,1

11

выполнено

Крышка плоская №2

110

1,75

158

35,1

11

выполнено

Крышка плоская №1

110

1,75

158

35,1

11

выполнено

Днище эллиптическое №2

110

1,75

175

14,8

1,93

выполнено

3.3 Условия испытаний

Элемент

Расчетное давление, МПа

Допускаемые напряжения, МПа

Расчетная толщина с уч. прибавок, мм

Допускаемое давление, МПа

Условие прочности

Днище эллиптическое №1

2,69

273

14,7

2,99

выполнено

Обечайка цилиндрическая №1

2,68

273

14,7

2,98

выполнено

Крышка плоская №4

2,48

255

30,4

21,1

выполнено

Крышка плоская №3

2,54

255

30,6

21,4

выполнено

Крышка плоская №2

2,6

255

30,8

21,6

выполнено

Крышка плоская №1

2,67

255

31

21,8

выполнено

Днище эллиптическое №2

2,46

273

13,6

2,99

выполнено

Штуцера

3.4 Исходные данные

Элемент

Метка

Тип

Материал

Диаметр, мм

Толщина стенки, мм

Длина (высота), мм

Суммарная прибавка, мм

Штуцер №4

Штуцер №4

Непроходящий с накладным кольцом

16ГС

518

12

254

2

Штуцер №3

Штуцер №3

Непроходящий с накладным кольцом

16ГС

518

12

254

2

Штуцер №2

Штуцер №2

Непроходящий с накладным кольцом

16ГС

518

12

254

2

Штуцер №1

Штуцер №1

Непроходящий с накладным кольцом

16ГС

518

12

254

2

Результаты расчета

3.5 Рабочие условия

Элемент

Расчетная температура, °C

Расчетное давление, МПа

Диаметр отв., не треб. укрепления, мм

Допускаемое давление, МПа

Условие прочности

Штуцер №4

110

1,75

106

1,92

выполнено

Штуцер №3

110

1,75

106

1,92

выполнено

Штуцер №2

110

1,75

106

1,92

выполнено

Штуцер №1

110

1,75

106

1,92

выполнено

3.6 Условия испытаний

Элемент

Расчетное давление, МПа

Диаметр отв., не треб. укрепления, мм

Допускаемое давление, МПа

Условие прочности

Штуцер №4

2,48

144

2,98

выполнено

Штуцер №3

2,54

134

2,98

выполнено

Штуцер №2

2,6

124

2,98

выполнено

Штуцер №1

2,67

113

2,98

выполнено

4. Определение периода собственных колебаний по методу Рэлея

Gi - весовая нагрузка, приложенная в центре тяжести элемента (обечайки, переходы)

Gik - нагрузка от сосредоточенной массы (обслуживающие площадки, насадки, тарелки, днища)

xi - расстояние от фундамента до центра тяжести элемента

xik - расстояние от фундамента до точки приложения сосредоточенной массы

yi - перемещения от весовых нагрузок в центре тяжести элемента

yik - перемещения от весовых нагрузок в точке приложения сосредоточенной массы

4.1 Расчёт в рабочих условиях (коррозия учтена)

Период собственных колебаний:

= 0,575 с

4.2 Расчёт в условиях монтажа (коррозия учтена)

Период собственных колебаний:

= 0,491 с

4.3 Расчёт в условиях испытаний (гидроиспытания, коррозия учтена)

Период собственных колебаний:

= 1,04 с

5. Расчёт ветровых нагрузок

5.1 Расчёт в рабочих условиях (коррозия учтена)

=2,59•104 / 2,59•103=9,99

расчет на вихревое возбуждение (ветровой резонанс) не требуется.

Период колебаний T = 0,575 с (см. Расчёт периода колебаний)

Элемент

Высота до начала элемента, мм

Наружный диаметр,

мм

Ветровая нагрузка

от площадок,

Н

Суммарная ветровая

нагрузка,

Н

Расчетный изгибающий

момент,

Н м

Опора колонного аппарата №1

0

2,61•103

0

2,98•104

4,73•105

Днище эллиптическое №1

2•103

2,61•103

0

2,91•104

4,14•105

Обечайка цилиндрическая №1

2,16•103

2,61•103

9,56•103

2,91•104

4,1•105

Днище эллиптическое №2

2,52•104

2,61•103

0

340

112

5.2 Расчёт в условиях монтажа (коррозия учтена)

расчет на вихревое возбуждение (ветровой резонанс) не требуется

Период колебаний T = 0,491 с (см. Расчёт периода колебаний)

Элемент

Высота

до начала

элемента,

мм

Наружный

диаметр,

мм

Ветровая

нагрузка

от площадок,

Н

Суммарная

ветровая

нагрузка,

Н

Расчетный

изгибающий

момент,

Н м

Опора колонного аппарата №1

0

2,61•103

0

2,96•104

4,68•105

Днище эллиптическое №1

2•103

2,61•103

0

2,88•104

4,09•105

Обечайка цилиндрическая №1

2,16•103

2,61•103

9,47•103

2,88•104

4,05•105

Днище эллиптическое №2

2,52•104

2,61•103

0

340

112

5.3 Расчёт в условиях испытаний (гидроиспытания, коррозия учтена)

расчет на вихревое возбуждение (ветровой резонанс) не требуется.

Период колебаний T = 1,04 с (см. Расчёт периода колебаний)

Элемент

Высота до начала

элемента,

мм

Наружный диаметр,

мм

Ветровая нагрузка

от площадок,

Н

Суммарная ветровая

нагрузка,

Н

Расчетный изгибающий

момент,

Н м

Опора колонного аппарата №1

0

2,61•103

0

3,12•104

4,98•105

Днище эллиптическое №1

2•103

2,61•103

0

3,05•104

4,36•105

Обечайка цилиндрическая №1

2,16•103

2,61•103

9,96•103

3,05•104

4,31•105

Днище эллиптическое №2

2,52•104

2,61•103

0

340

112

6. Расчёт суммарных нагрузок

6.1 Расчёт в рабочих условиях (коррозия учтена)

Элемент корпуса

Высота до начала элемента, мм

Вертикальная нагрузка, Н

Горизонтальная нагрузка с учётом ветр. нагрузки, Н

Изгибающий момент с учётом ветр. нагрузки, Н м

Опора колонного аппарата №1

0

(-4,73•105)

2,98•104

4,75•105

Днище эллиптическое №1

2•103

(-4,44•105)

2,91•104

4,16•105

Обечайка цилиндрическая №1

2,16•103

(-4,44•105)

2,91•104

4,12•105

Днище эллиптическое №2

2,52•104

(-8,24•103)

340

112

6.2 Расчёт в условиях монтажа (коррозия учтена)

Элемент корпуса

Высота до начала элемента, мм

Вертикальная нагрузка, Н

Горизонтальная нагрузка с учётом ветр. нагрузки, Н

Изгибающий момент с учётом ветр. нагрузки, Н м

Опора колонного аппарата №1

0

(-3,47•105)

2,96•104

4,7•105

Днище эллиптическое №1

2•103

(-3,17•105)

2,88•104

4,11•105

Обечайка цилиндрическая №1

2,16•103

(-3,17•105)

2,88•104

4,07•105

Днище эллиптическое №2

2,52•104

(-8,24•103)

340

112

6.3 Расчёт в условиях испытаний (гидроиспытания, коррозия учтена)

Элемент корпуса

Высота до начала элемента, мм

Вертикальная нагрузка, Н

Горизонтальная нагрузка с учётом ветр. нагрузки, Н

Изгибающий момент с учётом ветр. нагрузки, Н м

Опора колонного аппарата №1

0

(-1,48•106)

1,87•104

3,01•105

Днище эллиптическое №1

2•103

(-1,43•106)

1,83•104

2,64•105

Обечайка цилиндрическая №1

2,16•103

(-1,43•106)

1,83•104

2,61•105

Днище эллиптическое №2

2,52•104

(-2,87•104)

204

67,4

7. Днище эллиптическое №1

7.1 Исходные данные

Материал:

16ГС

Внутр. диаметр, D:

2,4•103 мм

Толщина стенки днища, s1:

16 мм

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, c1:

2 мм

Прибавка для компенсации минусового допуска, c2:

0,8 мм

Прибавка технологическая, c3:

0 мм

Суммарная прибавка к толщине стенки, c:

2,8 мм

Высота днища, H:

600 мм

Длина отбортовки, h1:

60 мм

Радиус кривизны в вершине днища:

= 2,4•103 2 / (4 * 600) = 2,4•103 мм

Коэффициент прочности сварного шва:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

= 1

Изоляция

Название:

стекловата

Толщина, sиз:

87

мм

Плотность, rиз:

20

кг/м3

Расчёт в рабочих условиях

Условия нагружения:

Расчётная температура, T:

110

°C

Расчётное внутреннее избыточное давление, p:

1,75

МПа

7.2 Расчёт на прочность и устойчивость по ГОСТ 52857.2-2007

Допускаемые напряжения:
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]=175 Мпа
Модуль продольной упругости для материала 16ГС при температуре T = 110°C:
E=1,9•105 Мпа
Днища, нагруженные внутренним избыточным давлением.
Расчётная толщина стенки с учётом прибавок:
= (1,75 * 2,4•103)/(2 * 175 * 1 - 0.5 * 1,75) + 2,8 = 14,8 мм
14,8 мм Ј 16 мм
Заключение: Условие работоспособности выполнено
Допускаемое давление:
=2 * 175 * 1 * (16 - 2,8) / (2,4•103 +0.5 * (16 - 2,8)) = 1,93 МПа
1,93 МПа і 1,75 МПа
Заключение: Условие прочности выполнено

Расчёт в условиях испытаний (гидроиспытания)

Условия нагружения при испытаниях:

Расчётная температура, T:

20

°C

Расчётное внутреннее избыточное давление, p:

2,69

МПа

7.3 Расчёт на прочность и устойчивость по ГОСТ 52857.2-2007

Допускаемые напряжения:
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 20°C (условия гидроиспытаний):
[s]20= h* Re/20/ nT = 1 * 300 / 1,1 = 273 МПа
Модуль продольной упругости для материала 16ГС при температуре T = 20°C:
E20 = 1,99•105 МПа
Днища, нагруженные внутренним избыточным давлением
Радиус кривизны в вершине днища:
= 2,4•103 2 / (4 * 600) = 2,4•103 мм
Расчётная толщина стенки с учётом прибавок:
=(2,69 * 2,4•103)/(2 * 273 * 1 - 0.5 * 2,69) + 2,8 = 14,7 мм
14,7 мм Ј 16 мм
Заключение: Условие работоспособности выполнено
Допускаемое давление:
=2 * 273 * 1 * (16 - 2,8) / (2,4•103 +0.5 * (16 - 2,8)) = 2,99 МПа
2,99 МПа і 2,69 МПа
Заключение: Условие прочности выполнено

8. Опора колонного аппарата №1

Опорная обечайка

8.1 Исходные данные

Несущий элемент:

Днище эллиптическое №1

Высота опоры, h0:

2•103 мм

Диаметр верхнего основания, D0:

2,4•103 мм

Опорный элемент

Группа патрубков

Цилиндрический участок:

Материал:

Ст3

Толщина стенки, s0:

18 мм

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, c1:

2 мм

Прибавка для компенсации минусового допуска, c2:

0,8 мм

Прибавка технологическая, c3:

0 мм

Сумма прибавок к расчётной толщине стенки, c:

2,8 мм

Фундамент

Бетон: B10 (М150)

Изоляция

Название:

стекловата

Толщина, sиз:

87

мм

Плотность, rиз:

20

кг/м3

Расчёт в рабочих условиях

Условия нагружения

Расчётная температура, T:

20°C

Расчётный изгибающий момент в верхнем сечении:

4,19•105 Н м

Расчётный изгибающий момент в нижнем сечении:

4,75•105 Н м

Расчётное поперечное усилие в верхнем сечении:

2,93•104 Н

Расчётное поперечное усилие в нижнем сечении:

2,98•104 Н

Расчётное осевое сжимающее усилие, F:

4,73•105 Н
Свойства материала опорной обечайки в месте сопряжения с корпусом:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (рабочие условия)
[s]200= 154 МПа
Свойства материала корпуса аппарата:
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]K= 175 МПа

Расчёт опорной обечайки по ГОСТ Р 51274-99

-

Критерий устойчивости

-

Предельное значение
Параметры опасного сечения (п. 7)
Координата сечения (от нижней точки основания): x = 1•103 мм
Элемент, содержащий опасное сечение: Цилиндрический участок опоры
Площадь: A = 1,04•105 мм2
= 1,04•105 / (3,14 * (2,4•103 +18 - 2,8) * (18 - 2,8)) = 0,903
Наименьший момент сопротивления: W = 0,0581 м3
= 4 * 0,0581 / (3,14 * (2,4•103 +18 - 2,8)2 * (18 - 2,8)) = 0,835
Расстояние от оси до центра тяжести: bs = 97,6 мм
= 97,6 / 2,4•103 =0,0407
Осевая нагрузка, действующая в сечении x = 1•103 мм:
F = 4,73•105 Н
Изгибающий момент, действующий в сечении x = 1•103 мм:
M = 4,47•105 Н м
Устойчивость опорной обечайки в опасном сечении:
= 4,73•105 / (0,903 * 1,46•107) + (4,47•105 + 4,73•105 * 0,0407 * 2,4•103) / (0,835 * 1,01•107) =0,0942
Условие устойчивости выполнено
Прочность сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой (сечение Г-Г):
= 1 / (3,14 * 2,4•103 * 18) * (4 * 4,19•105 / 2,4•103 + 4,73•105) =8,63 МПа
= 0.8 * min {154; 175} =123 МПа
Условие прочности выполнено

Расчёт в условиях испытаний

Условия нагружения

Расчётная температура, T:

20°C

Расчётный изгибающий момент в верхнем сечении:

2,66•105 Н м

Расчётный изгибающий момент в нижнем сечении:

3,01•105 Н м

Расчётное поперечное усилие в верхнем сечении:

1,84•104 Н

Расчётное поперечное усилие в нижнем сечении:

1,87•104 Н

Расчётное осевое сжимающее усилие, F:

1,48•106 Н
Свойства материала опорной обечайки в месте сопряжения с корпусом:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (условия гидроиспытаний):
[s]200= h* Re/20/ nT = 1 * 250 / 1,1 = 227 МПа
Свойства материала корпуса аппарата:
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 20°C (условия гидроиспытаний):
[s]20K= h* Re/20/ nT = 1 * 300 / 1,1 = 273 МПа

Расчёт опорной обечайки по ГОСТ Р 51274-99

Параметры опасного сечения (п. 7)
Элемент, содержащий опасное сечение: Цилиндрический участок опоры
Осевая нагрузка, действующая в сечении x = 1•103 мм:
F = 1,48•106 Н
Изгибающий момент, действующий в сечении x = 1•103 мм:
M = 2,83•105 Н м
Устойчивость опорной обечайки в опасном сечении:
= 1,48•106 / (0,903 * 2,09•107) + (2,83•105 + 1,48•106 * 0,0407 * 2,4•103) / (0,835 * 1,48•107) =0,113
Условие устойчивости выполнено
Прочность сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой (сечение Г-Г):
= 1 / (3,14 * 2,4•103 * 18) * (4 * 2,66•105 / 2,4•103 + 1,48•106) =14,2 МПа
= 0.8 * min {227; 273} =182 МПа
Условие прочности выполнено

9. Цилиндрический участок опоры

9.1 Исходные данные

Материал:

Ст3

Внутр. диаметр, D:

2,4•103 мм

Толщина стенки, s:

18 мм

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, c1:

2 мм

Прибавка для компенсации минусового допуска, c2:

0,8 мм

Прибавка технологическая, c3:

0 мм

Сумма прибавок к расчётной толщине стенки, c:

2,8 мм

Длина обечайки, L:

1,97•103 мм

Коэффициенты прочности сварных швов:

Продольный шов:

= 1

Окружной шов:

= 1

Изоляция

Название:

стекловата

Толщина, sиз:

87

мм

Плотность, rиз:

20

кг/м3

Рабочие условия

Обечайка, нагруженная осевым сжимающим усилием (п. 5.3.4)
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (рабочие условия)
[s]20= 154 МПа
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности
= 3,14* (2,4•103 + 18 - 2,8) * (18 - 2,8) * 154 =1,78•107 Н
Модуль продольной упругости для материала Ст3 при температуре T = 20°C
E20= 1,99•105 МПа
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости
= 310 * 10-6 * 1,99•105 * 2,4•103 2 / (2,4) * (100*(18 - 2,8) / 2,4•103)2.5 = 4,73•107 Н
Расчётная длина для расчёта от действия осевой силы:
lF = 2,58•104 мм
Приведённая длина: lпр = 5,17•104 мм
Гибкость
= 2.83 * 5,17•104 / (2,4•103 + 18 - 2,8) =60,4
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости
= 3,14* (2,4•103 + 18 - 2,8) * (18 - 2,8) * 1,99•105 / (2,4) * (3,14 / 60,4)2 = 2,59•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости:
= min {4,73•107, 2,59•107} =2,59•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие:
= 1,78•107 / (1 + (1,78•107 / 2,59•107)2)1/2 = 1,46•107 Н
Обечайка, нагруженная изгибающим моментом (п. 5.3.5)
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны сжатия:
= 2,4•103 / 4 * 1,78•107 = 1,07•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости:
= 2,4•103 / 3.5 * 4,73•107 = 3,24•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент:
= 1,07•107 / (1 + (1,07•107 / 3,24•107)2)1/2 = 1,01•107 Н м

Условия испытаний

Обечайка, нагруженная осевым сжимающим усилием (п. 5.3.4)
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (условия гидроиспытаний):
[s]20= h* Re/20/ nT = 1 * 250 / 1,1 = 227 МПа
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:
= 3,14* (2,4•103 + 18 - 2,8) * (18 - 2,8) * 227 = 2,62•107 Н
Модуль продольной упругости для материала Ст3 при температуре T = 20°C:
E20= 1,99•105 МПа
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости:
= 310 * 10-6 * 1,99•105 * 2,4•103 2 / (1,8) * (100*(18 - 2,8) / 2,4•103)2.5 =6,3•107 Н
Расчётная длина для расчёта от действия осевой силы:
lF = 2,58•104 мм
Приведённая длина: lпр = 5,17•104 мм
Гибкость:
= 2.83 * 5,17•104 / (2,4•103 + 18 - 2,8) =60,4
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости:
= 3,14* (2,4•103 + 18 - 2,8) * (18 - 2,8) * 1,99•105 / (1,8) * (3,14 / 60,4)2 = 3,45•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости:
= min {6,3•107, 3,45•107} =3,45•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие:
= 2,62•107 / (1 + (2,62•107 / 3,45•107)2)1/2 = 2,09•107 Н
Обечайка, нагруженная изгибающим моментом (п. 5.3.5)
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны сжатия:
= 2,4•103 / 4 * 2,62•107 = 1,57•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости:
= 2,4•103 / 3.5 * 6,3•107 = 4,32•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент:
= 1,57•107 / (1 + (1,57•107 / 4,32•107)2)1/2 = 1,48•107 Н м

10. Опорный узел элемента 'Опора колонного аппарата №1'

Расчёт опорного узла по ГОСТ Р 51274-99

Несущий элемент:

Опора колонного аппарата №1

Тип элемента:

3

Материал:

Ст3

Исполнительная толщина нижнего опорного кольца, s1:

28

мм

Ширина нижнего опорного кольца, b1:

165

мм

Выступающая ширина нижнего опорного кольца, b2:

140

мм

Ширина верхнего опорного кольца, b4:

140

мм

Исполнительная толщина верхнего опорного кольца, s2:

28

мм

Исполнительная толщина ребра, s4:

12

мм

Высота опорного узла, h:

336

мм

Анкерные болты:

Материал:

Ст3

Номинальный диаметр, d:

30

мм

Количество, n

8

Диаметр болтовой окружности, Dб:

2,58•103

мм

10.1 Расчёт в рабочих условиях

Условия нагружения

Расчётный изгибающий момент, M:

4,75•105

Н м

Расчётное осевое сжимающее усилие, F:

4,73•105

Н

Результаты расчёта

Свойства материала элемента опорного узла:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (рабочие условия):
[s]20= 140 МПа
Свойства материала опорной обечайки в зоне верхнего опорного кольца:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (рабочие условия):
[s]200= 154 МПа
Свойства материала анкерных болтов:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 (рабочие условия):
[б]B= 145 МПа
Свойства материала бетона:
Допускаемые напряжения для бетона класса B10 (М150):
[б]бет= 6 МПа
Прочность анкерных болтов (п. 9)
Условие прочности выполнено
Толщина нижнего опорного кольца (п. 8.2)
Расстояние между двумя смежными ребрами b6 = 1,03•103 мм
= (1 + 1.81 * (140 / 1,03•103)3) / (1 + 2.97 * (140 / 1,03•103)3)2 =0,994
= max {0,994 * 140 * ((4 * 4,75•105 / 2,58•103 + 4,73•105) / (2,58•103 * 165 * 140))1/2 + 2,8; 1.5 * 18} =27 мм
Условие работоспособности:
28 мм і 27 мм. Условие прочности выполнено
Ширина нижнего опорного кольца (п. 8.3)
=(4 * 4,75•105 / 2,58•103 + 4,73•105) / (3,14 * 2,58•103 * 6) =24,9 мм
Условие работоспособности:
165 мм і 24,9 мм. Условие прочности выполнено
Толщина верхнего опорного кольца (п. 8.4)
Диаметр окружности, вписанной в шестигранник гайки:
d = 42,7 мм
=(3 * 140 / 1,03•103 / (1 + (140 / 1,03•103)2/(1 - 42,7 / 1,03•103)))1/2 =0,633
Внутренний диаметр резьбы анкерного болта:
dб = 25,7 мм
Площадь поперечного сечения анкерного болта по внутреннему диаметру резьбы:
= 519 мм2
=max {0,633 * (519 * 145 / 140)1/2 + 2,8; 1.5 * 18} = 27 мм
Условие работоспособности:
28 мм і 27 мм. Условие прочности выполнено
Толщина ребра (п. 8.5)
=max {519 * 145 / (1 * 140 * 140) + 2,8; 0.4 * 28} = 11,2 мм
Условие работоспособности:
12 мм і 11,2 мм. Условие прочности выполнено
Прочность опорной обечайки в зоне верхнего опорного кольца (п. 8.6)
=140 мм
=2,4•103 / (2 * (18 - 2,8)) * (10 * 140 / 2,4•103)2.05 =23,9
при = 0
при
=-0.0248 * {ln (23,9 / 1100) - ([ln (23,9/1100)]2 + 2.628)1/2} + 0 = 0,198
=6 * 0,198 * 519 * 145 * 72 / ((18 - 2,8)2 * 336) = 82,9 МПа
Условие работоспособности:
82,9 МПа Ј 231 МПа. Условие прочности выполнено

10.2 Расчёт в условиях монтажа

Условия нагружения при монтаже

Расчётный изгибающий момент, M:

4,7•105

Н м

Расчётное осевое сжимающее усилие, F:

3,47•105

Н

Результаты расчёта:

Свойства материала элемента опорного узла:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (условия монтажа):
[s]20= h* Re/20/ nT = 1 * 210 / 1,1 = 191 МПа
Свойства материала опорной обечайки в зоне верхнего опорного кольца:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (условия монтажа):
[s]200= h* Re/20/ nT = 1 * 250 / 1,1 = 227 МПа
Свойства материала анкерных болтов:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 (условия монтажа):
[б]B= 145 МПа
Свойства материала бетона:
Допускаемые напряжения для бетона класса B10 (М150):
[б]бет=6 МПа
Прочность анкерных болтов (п. 9)
при =2.7 - 2* 3,47•105 * 2,58•103 / 4,7•105 + 3.7*(3,47•105 *2,58•103 /4,7•105)2 -2.5*(3,47•105 *2,58•103 /4,7•105)3 + 0.65*(3,47•105 *2,58•103 /4,7•105)4 =3,46
=3,46 * ((4,7•105 - 0.44 * 3,47•105 * 2,58•103) / (8 * 145 * 2,58•103))1/2 =17,5 мм
Условие работоспособности:
25,7 мм і 17,5 мм. Условие прочности выполнено

10.3 Расчёт в условиях испытаний (гидроиспытания)

Условия нагружения при испытаниях

Расчётный изгибающий момент, M:

3,01•105

Н м

Расчётное осевое сжимающее усилие, F:

1,48•106

Н

Результаты расчёта

Свойства материала элемента опорного узла:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (условия гидроиспытаний):
[s]20= h* Re/20/ nT = 1 * 210 / 1,1 = 191 МПа
Свойства материала опорной обечайки в зоне верхнего опорного кольца:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 20°C (условия гидроиспытаний):
[s]200= h* Re/20/ nT = 1 * 250 / 1,1 = 227 МПа
Свойства материала анкерных болтов:
Допускаемые напряжения для материала Ст3 (условия гидроиспытаний):
[б]B=145 МПа
Свойства материала бетона:
Допускаемые напряжения для бетона класса B10 (М150):
[б]бет= 6 МПа
Прочность анкерных болтов (п. 9)
Условие прочности выполнено
Толщина нижнего опорного кольца (п. 8.2)
Расстояние между двумя смежными ребрами b6 = 1,03•103 мм
= (1 + 1.81 * (140 / 1,03•103)3) / (1 + 2.97 * (140 / 1,03•103)3)2 =0,994
= max {0,994 * 140 * ((4 * 3,01•105 / 2,58•103 + 1,48•106) / (2,58•103 * 165 * 191))1/2 + 2,8; 1.5 * 18} =27 мм
Условие работоспособности:
28 мм і 27 мм. Условие прочности выполнено
Ширина нижнего опорного кольца (п. 8.3)
=(4 * 3,01•105 / 2,58•103 + 1,48•106) / (3,14 * 2,58•103 * 6) = 40,1 мм
Условие работоспособности:
165 мм і 40,1 мм. Условие прочности выполнено
Толщина верхнего опорного кольца (п. 8.4)
=(3 * 140 / 1,03•103 / (1 + (140 / 1,03•103)2/(1 - 42,7 / 1,03•103)))1/2 = 0,633
=max {0,633 * (519 * 145 / 191)1/2 + 2,8; 1.5 * 18} = 27 мм
Условие работоспособности:
28 мм і 27 мм. Условие прочности выполнено
Толщина ребра (п. 8.5)
=max {519 * 145 / (1 * 140 * 191) + 2,8; 0.4 * 28} = 11,2 мм
Условие работоспособности:
12 мм і 11,2 мм. Условие прочности выполнено
Прочность опорной обечайки в зоне верхнего опорного кольца (п. 8.6)
=140 мм
=2,4•103 / (2 * (18 - 2,8)) * (10 * 140 / 2,4•103)2.05 = 23,9
при = 0
при
=-0.0248 * {ln (23,9 / 1100) - ([ln (23,9/1100)]2 + 2.628)1/2} + 0 =0,198
=6 * 0,198 * 519 * 145 * 72 / ((18 - 2,8)2 * 336) =82,9 МПа
Условие работоспособности:
82,9 МПа Ј 341 МПа. Условие прочности выполнено

11. Группа патрубков элемента 'Опора колонного аппарата №1'

Группа патрубков

11.1 Исходные данные

Несущий элемент: Опора колонного аппарата №1

№

Название патрубка

d, мм

sd, мм

hd, мм

hц, мм

?,°

l1, мм

l3, мм

1

лаз

500

12

1•103

0

0

107

20

2

технологическое отверстие

250

12

1•103

0

90

107

20

3

вентеляционное отверстие

80

12

1,75•103

0

180

107

20

4

вентеляционное отверстие

80

12

1,75•103

0

270

107

20

5

вентеляционное отверстие

80

12

1,75•103

0

90

107

20

Нагрузки на фундамент

Состояние

Осевая сила, Н

Изгибающий момент, Н м

Горизонтальная сила, Н

Рабочие условия

4,73•105

4,75•105

2,98•104

Условия монтажа

3,47•105

4,7•105

2,96•104

Условия испытаний

1,48•106

3,01•105

1,87•104

Приведенные нагрузки на фундамент по АТК 24.200.04-90:

Максимальная приведенная нагрузка на фундамент:

= max {4 * 4,75•105 /2,4•103 + 4,73•105; 4 * 3,01•105 /2,4•103 + 1,48•106;} = 1,98•106 Н

Минимальная приведенная нагрузка на фундамент:

=4 * 4,7•105 /2,4•103 - 3,47•105 = 4,36•105 Н

12. Обечайка цилиндрическая №1

12.1 Исходные данные

Материал:

16ГС

Внутр. диаметр, D:

2,4•103 мм

Толщина стенки, s:

16 мм

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, c1:

2 мм

Прибавка для компенсации минусового допуска, c2:

0,8 мм

Прибавка технологическая, c3:

0 мм

Сумма прибавок к расчётной толщине стенки, c:

2,8 мм

Длина обечайки, L:

2,3•104 мм

Коэффициенты прочности сварных швов:

Продольный шов:

= 1

Окружной шов:

= 1

Изоляция

Название: стекловата

Толщина, sиз: 87 мм

Плотность, rиз: 20 кг/м3

Расчёт в рабочих условиях

Условия нагружения

Расчётная температура, T: 110°C

Расчётное внутреннее избыточное давление, p: 1,75 МПа

Расчётный изгибающий момент, M: 4,12•105 Н м

Расчётное поперечное усилие, Q: 2,91•104 Н

Расчётное осевое сжимающее усилие, F: 4,44•105 Н

12.2 Расчёт на прочность и устойчивость по ГОСТ 52857.2-2007

Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 110°C (рабочие условия):

[s]= 175 МПа

Модуль продольной упругости для материала 16ГС при температуре T = 110°C:

E= 1,9•105 МПа

Гладкая обечайка, нагруженная внутренним избыточным давлением (п. 5.3.1)
Расчётная толщина стенки с учётом прибавок:
= (1,75 * 2,4•103)/(2 * 175 * 1 - 1,75) + 2,8 =14,8 мм
14,8 мм Ј 16 мм
Заключение: Условие работоспособности выполнено
Допускаемое давление:
= 2 * 175 * 1 * (16 - 2,8) / (2,4•103 + 16 - 2,8) =1,92 МПа
1,92 МПа і 1,75 МПа
Заключение: Условие прочности выполнено
Минимальное расстояние между «одиночными» штуцерами:
= 2 * (2,4•103 * (16 - 2,8))1/2 = 356 мм
Расчётная длина для расчёта от действия осевой силы:
lF = 2,33•104 мм
Обечайка, нагруженная осевым сжимающим усилием (п. 5.3.4)
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:
= 3,14* (2,4•103 + 16 - 2,8) * (16 - 2,8) * 175 =1,76•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости:
= 310 * 10-6 * 1,9•105 * 2,4•103 2 / (2,4) * (100*(16 - 2,8) / 2,4•103)2.5 =3,17•107 Н
Приведённая длина: lпр = 2,33•104 мм
Гибкость:
= 2.83 * 2,33•104 / (2,4•103 + 16 - 2,8) = 27,2
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости:
= 3,14* (2,4•103 + 16 - 2,8) * (16 - 2,8) * 1,9•105 / (2,4) * (3,14 / 27,2)2 = 1,06•108 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости:
= min {3,17•107, 1,06•108} = 3,17•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие:
= 1,76•107 / (1 + (1,76•107 / 3,17•107)2)1/2 = 1,54•107 Н
1,54•107 Н і 4,44•105 Н
Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено
Обечайка, нагруженная изгибающим моментом (п. 5.3.5)
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны сжатия:
= 2,4•103 / 4 * 1,76•107 = 1,05•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости:
= 2,4•103 / 3.5 * 3,17•107 = 2,17•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент:
= 1,05•107 / (1 + (1,05•107 / 2,17•107)2)1/2 = 9,48•106 Н м
9,48•106 Н м і 4,12•105 Н м
Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено
Обечайка, нагруженная поперечным усилием (п. 5.3.6)
Допускаемое поперечное усилие из условия прочности:
= 0.25 * 3,14 * 2,4•103 * (16 - 2,8) * 175 = 4,37•106 Н
Расчётная длина для расчёта от действия давления:
lp = 2,35•104 мм
Расчётная длина для расчёта от действия поперечной силы:
lQ= 2,35•104 мм
Допускаемое поперечное усилие из условия устойчивости:
= 2.4 * 1,9•105 * (16 - 2,8)2/2,4 * (0.18 + 3.3*2,4•103 * (16 - 2,8) / 2,35•104 2) = 5,97•106 Н
Допускаемое поперечное усилие:
= 4,37•106 / (1 + (4,37•106 / 5,97•106)2)1/2 = 3,52•106 Н
3,52•106 Н і 2,91•104 Н
Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено
Обечайка, работающая под совместным действием нагрузок (п. 5.3.7)
Обечайка, работающая под совместным действием наружного давления, осевого сжимающего усилия, изгибающего момента и поперечного усилия.
Проверка условия устойчивости:
= 0 / 0 + 4,44•105 / 1,54•107 + 4,12•105 / 9,48•106 + (2,91•104 / 3,52•106)2 = 0,0724 Ј 1
Заключение: Условие устойчивости выполнено
Обечайка, нагруженная осевым растягивающим усилием (п. 5.3.3)
Допускаемое осевое растягивающее усилие:
= 3,14* (2,4•103 + 16 - 2,8) * (16 - 2,8) * 175 * 1 =1,76•107 Н
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны растяжения:
= 2,4•103 / 4 * 1,76•107 =1,05•107 Н м
Обечайка, работающая под совместным действием внутреннего давления, осевого растягивающего усилия и изгибающего момента.
Проверка условия прочности:
= (0 + 1,75 * 3,14 * 2,4•103 2 / 4) / 1,76•107 + 4,12•105 / 1,05•107 = 0,49 Ј 1
Заключение: Условие прочности выполнено

12.3 Дополнительный расчёт на прочность и устойчивость по ГОСТ Р 51274-99

Продольные напряжения на наветренной стороне:

= 1,75 * (2,4•103 + 16) / (4 * (16-2,8)) - 4,44•105 / (3,14*2,4•103 *(16-2,8)) + 4*4,12•105 / (3,14 * 2,4•103 2*(16-2,8)) = 82,5 МПа

Кольцевые напряжения:

= 1,75 * (2,4•103 + 16) / (2 * (16-2,8)) = 160 МПа

Эквивалентные напряжения на наветренной стороне:

= (82,52 - 82,5 * 160 + 1602)1/2 = 139 МПа

Условие прочности на наветренной стороне

= max {|82,5|; 139} = 139 Мпа

= 175 * 1 = 175 МПа

Условие прочности выполнено

Продольные напряжения на подветренной стороне:

= 1,75 * (2,4•103 + 16) / (4 * (16-2,8)) - 4,44•105 / (3,14*2,4•103 *(16-2,8)) - 4*4,12•105 / (3,14 * 2,4•103 2*(16-2,8)) = 68,7 МПа

Эквивалентные напряжения на подветренной стороне:

= (68,72 - 68,7 * 160 + 1602)1/2 = 139 МПа

Условие прочности на подветренной стороне

= max {|68,7|; 139} = 139 МПа

= 175 * 1 = 175 МПа

Условие прочности выполнено

Условие устойчивости для колонн, работающих под внутренним избыточным давлением или без давления:

= 4,44•105 / 1,54•107 + 4,12•105 / 9,48•106 = 0,0723

Условие устойчивости выполнено

Расчёт в условиях монтажа

Условия нагружения при монтаже

Расчётная температура, T:

20

°C

Расчётное внутреннее избыточное давление, p:

0

МПа

Расчётный изгибающий момент, M:

4,07•105

Н м

Расчётное поперечное усилие, Q:

2,88•104

Н

Расчётное осевое сжимающее усилие, F:

3,17•105

Н

12.4 Расчёт на прочность и устойчивость по ГОСТ 52857.2-2007

Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 20°C (условия монтажа):

[s]20= h* Re/20/ nT = 1 * 300 / 1,1 = 273 МПа

Модуль продольной упругости для материала 16ГС при температуре T = 20°C:

E20= 1,99•105 МПа

Допускаемое давление:

= 2 * 273 * 1 * (16 - 2,8) / (2,4•103 + 16 - 2,8) =2,98 МПа

2,98 МПа і 0 МПа

Заключение: Условие прочности выполнено

Расчётная длина для расчёта от действия осевой силы:

lF = 2,33•104 мм

Обечайка, нагруженная осевым сжимающим усилием (п. 5.3.4)
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:
= 3,14* (2,4•103 + 16 - 2,8) * (16 - 2,8) * 273 =2,73•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости:
= 310 * 10-6 * 1,99•105 * 2,4•103 2 / (1,8) * (100*(16 - 2,8) / 2,4•103)2.5 =4,43•107 Н
Приведённая длина: lпр = 2,33•104 мм
Гибкость:
= 2.83 * 2,33•104 / (2,4•103 + 16 - 2,8) =27,2
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости:
= 3,14* (2,4•103 + 16 - 2,8) * (16 - 2,8) * 1,99•105 / (1,8) * (3,14 / 27,2)2 =1,47•108 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости:
= min {4,43•107, 1,47•108} =4,43•107 Н
Допускаемое осевое сжимающее усилие:
= 2,73•107 / (1 + (2,73•107 / 4,43•107)2)1/2 =2,32•107 Н
2,32•107 Н і 3,17•105 Н
Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено
Обечайка, нагруженная изгибающим моментом (п. 5.3.5)
Допускаемый изгибающий момент из условия прочности со стороны сжатия:
= 2,4•103 / 4 * 2,73•107 = 1,64•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости:
= 2,4•103 / 3.5 * 4,43•107 = 3,04•107 Н м
Допускаемый изгибающий момент:
= 1,64•107 / (1 + (1,64•107 / 3,04•107)2)1/2 = 1,44•107 Н м
1,44•107 Н м і 4,07•105 Н м
Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено
Обечайка, нагруженная поперечным усилием (п. 5.3.6)
Допускаемое поперечное усилие из условия прочности:
= 0.25 * 3,14 * 2,4•103 * (16 - 2,8) * 273 = 6,79•106 Н
Расчётная длина для расчёта от действия давления:
lp = 2,35•104 мм
Расчётная длина для расчёта от действия поперечной силы:
lQ= 2,35•104 мм
Допускаемое поперечное усилие из условия устойчивости:
= 2.4 * 1,99•105 * (16 - 2,8)2/1,8 * (0.18 + 3.3*2,4•103 * (16 - 2,8) / 2,35•104 2) = 8,33•106 Н
Допускаемое поперечное усилие:
= 6,79•106 / (1 + (6,79•106 / 8,33•106)2)1/2 = 5,26•106 Н
5,26•106 Н і 2,88•104 Н
Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено
Обечайка, работающая под совместным действием нагрузок (п. 5.3.7)
Обечайка, работающая под совместным действием наружного давления, осевого сжимающего усилия, изгибающего момента и поперечного усилия.
Проверка условия устойчивости:
= 0 / 0 + 3,17•105 / 2,32•107 + 4,07•105 / 1,44•107 + (2,88•104 / 5,26•106)2 = 0,0419 ? 1
Заключение: Условие устойчивости выполнено

12.5 Дополнительный расчёт на прочность и устойчивость по ГОСТ Р 51274-99

Продольные напряжения на наветренной стороне:

= 0 * (2,4•103 + 16) / (4 * (16-2,8)) - 3,17•105 / (3,14*2,4•103 *(16-2,8)) + 4*4,07•105 / (3,14 * 2,4•103 2*(16-2,8)) = 3,62 МПа

Кольцевые напряжения:

= 0 * (2,4•103 + 16) / (2 * (16-2,8)) = 0 МПа

Эквивалентные напряжения на наветренной стороне:

= (3,622 - 3,62 * 0 + 02)1/2 = 3,62 МПа

Условие прочности на наветренной стороне

= max {|3,62|; 3,62} = 3,62 МПа

= 273 * 1 = 273 МПа

Условие прочности выполнено

Продольные напряжения на подветренной стороне:

= 0 * (2,4•103 + 16) / (4 * (16-2,8)) - 3,17•105 / (3,14*2,4•103 *(16-2,8)) - 4*4,07•105 / (3,14 * 2,4•103 2*(16-2,8)) = (-10) МПа

13. Штуцер №4

13.1 Исходные данные

Элемент:

Штуцер №4

Условное обозначение (метка)

Штуцер №4

Элемент, несущий штуцер:

Обечайка цилиндрическая №1

Тип элемента, несущего штуцер:

Обечайка цилиндрическая

Тип штуцера:

Непроходящий с накладным кольцом

Материал несущего элемента:

16ГС

Толщина стенки несущего элемента, s:

16 мм

Сумма прибавок к стенке несущего элемента, c:

2,8 мм

Материал штуцера:

16ГС

Внутренний диаметр штуцера, d:

518 мм

Толщина стенки штуцера, s1:

12 мм

Сумма прибавок к толщине стенки штуцера (включая коррозию), cs:

2 мм

Длина штуцера, l1:

240 мм

Смещение штуцера, Lш:

2,12•104 мм

Угол поворота штуцера, ?:

0°

Материал кольца:

16ГС

Ширина кольца, l2:

518 мм

Толщина кольца, s2:

16 мм

Минимальный размер сварного шва, D:

16 мм

Минимальный размер сварного шва, D1:

16 мм

Минимальный размер сварного шва, D2:

16 мм

Расчётные параметры размещения штуцера:

Ближайший штуцер

Название штуцера:

Штуцер №3

Расстояние до стенки ближайшего штуцера, b:

(для наклонных штуцеров

определяется приближенно)

6,34•103 мм

Угол b:

180°

Коэффициенты прочности сварных швов:

Продольный шов штуцера:

jl = 1

Шов обечайки в зоне врезки штуцера:

j = 1

Расчётный диаметр цилиндрической обечайки:

= 2,4•103 мм

Условия нагружения

Расчётная температура, T:

110

°C

Расчётное внутреннее избыточное давление, p:

1,75

МПа

13.2 Расчёт укрепления отверстия по ГОСТ 52857.3-2007

Свойства материала элемента, несущего штуцер
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]= 175 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 110°C:
E = 1,9•105 МПа
Свойства материала штуцера
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]1= 175 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 110°C:
E1 = 1,9•105 МПа
Свойства материала кольца
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]2= 175 МПа
Модуль продольной упругости при температуре 110°C:
E2 = 1,9•105 МПа
Расчётная толщина стенки штуцера:
=1,75 * (518 + 2 * 2) / (2 * 175 * 1 - 1,75) = 2,62 мм
Допускаемое давление для патрубка штуцера:
= 2 * 175 * 1 * (12 - 2) / (518 + 12 + 2) =6,6 МПа
6,6 МПа і 1,75 МПа
Заключение: Условие прочности и устойчивости выполнено
Расчётная толщина стенки несущего элемента в месте расположения штуцера:
sp = 12 мм
Расчётный диаметр отверстия (ось штуцера совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия):
=518 + 2 * 2 = 522 мм
Расчётный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления:
= 2 * ((16 - 2,8) / 12 - 0.8) * (2,4•103 * (16 - 2,8))1/2 = 106 мм
Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие Штуцер №3 не оказывает на него влияния, т.е. расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяет условию:
= (2,4•103 * (16 - 2,8))1/2 + (2,4•103 * (16 - 2,8))1/2 = 356 мм
Условие выполнено, дальнейших расчётов укреплений не требуется.

14. Крышка плоская №4

Расчёт на прочность по ГОСТ 52857.4-2007 и ГОСТ 52857.2-2007

14.1 Исходные данные

Параметры крышки

Материал:

16ГС

Внутренний диаметр смежного элемента, D:

500 мм

Толщина стенки, s1:

85 мм

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии, c1:

2 мм

Прибавка для компенсации минусового допуска, c2:

0 мм

Прибавка технологическая, c3:

0 мм

Сумма прибавок к расчётной толщине стенки, c:

2 мм

Толщина в месте прокладки, s2:

42 мм

Толщина вне уплотнения, s3:

38 мм

Наименьший диаметр наружной утоненной части, D2:

615 мм

Параметры фланца

Тип фланца:

Приварный встык

Исполнение фланца:

Выступ-впадина

Диаметр болтовой окружности, Dб:

660 мм

Материал фланца:

Ст3

Смежный элемент:

Штуцер №4

Материал смежного элемента:

16ГС

Толщина стенки смежного элемента:

12 мм

Внутренний диаметр фланца, D:

500 мм

Наружный диаметр фланца, Dн:

730 мм

Высота фланца, h:

48 мм

Сумма прибавок, c:

0 мм

Длина конической части втулки, l:

43,7 мм

Длина цилиндрической части втулки, lc:

32 мм

Толщина цилиндрической части втулки, s0:

17,5 мм

Толщина конической части втулки, s1:

35 мм

Радиус перехода, r:

7 мм

Болты

Материал:

35

Наружный диаметр, d:

36 мм

Количество, n:

20

Контроль затяжки:

Нет

Прокладка

Материал прокладки:

Фторопласт-4 ТУ 6-05-810 при толщине 1-3 мм

Толщина, hп:

3 мм

Наружный диаметр, Dн.п:

563 мм

Ширина, bп:

12,5 мм

Коэффициент прочности сварного шва:

= 1

14.2 Условия нагружения

Расчётное внутреннее избыточное давление, p: 1,75 МПа

14.3 Расчёт фланца по ГОСТ 52857.4-2007:

Свойства материала болтов (шпилек)
Температура болтов (шпилек), tб: 110°C
Допускаемые напряжения для материала 35 при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]б= 125 МПа
Модуль продольной упругости для материала 35 при температуре T = 110°C:
Eб= 2,09•105 МПа
Коэффициент линейного расширения для материала 35 при температуре T = 110°C:
aб= 0,112•10-4°C
Допускаемые напряжения для материала 35 при температуре T = 20°C (рабочие условия):
[s]20б= 130 МПа
Модуль продольной упругости для материала 35 при температуре T = 20°C:
E20б= 2,13•105 МПа
Свойства материала смежного элемента фланца 2 Штуцер №4
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]ш= 175 МПа
Допускаемые напряжения для материала 16ГС при температуре T = 20°C (рабочие условия):
[s]20ш= 196 МПа
Свойства материала фланца
Температура фланца (кольца), tф: 110°C
Допускаемые напряжения для материала Ст3 при температуре T = 110°C (рабочие условия):
[s]ф= 133 МПа
Модуль продольной упругости для материала Ст3 при температуре T = 110°C:

Страница:


Подобные документы

  • Химический аппарат колонного типа

    Аппарат для разделения перегонкой и ректификацией двухкомпонентной жидкой смеси. Расчет веса и массы колонного аппарата. Период основного тона собственных колебаний. Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки, устойчивости опорной обечайки.

    курсовая работа [138,6 K], добавлен 06.11.2012

  • Механический расчет колонного аппарата

    Расчет на прочность конструктивных элементов колонны и геометрических характеристик опасных сечений. Определение коэффициента скоростного напора ветра и равнодействующей силы ветрового напора на отдельных участках колонны. Расчет приведенной нагрузки.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.11.2022

  • Расчет аппарата высокого давления

    Выбор конструкционных материалов. Расчёт корпуса, крышки и днища на прочность. Определение удельной тепловой нагрузки. Расчёт массы пустого и заполненного аппарата, напряжений от внутреннего давления, затвора и суммарных осевых податливостей днища.

    курсовая работа [277,1 K], добавлен 03.11.2013

  • Ректификационная установка для разделения этилового спирта и воды

    Схема непрерывно действующей ректификационной установки. Описание конструкции аппарата, обоснование выбора. Определение теплофизических свойств теплоносителей, расчет средней скорости и критериев Рейнольдса. Гидравлический расчет установки для разделения.

    контрольная работа [2,5 M], добавлен 09.12.2014

  • Теплообменная аппаратура

    Материальные и тепловые расчеты. Расчет изоляции и обечайки аппарата. Расчет теплообменника на прочность. Проверка прочности, устойчивости и крепления труб. Расчет фланцевых соединений. Строповые устройства и опоры. Расчет теплообменного аппарата.

    курсовая работа [256,3 K], добавлен 12.10.2012

  • Расчёт ректификационной колонны непрерывного действия

    Понятие и технологическая схема процесса ректификации, назначение ректификационных колонн. Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения смеси бензол-толуол с определением основных геометрических размеров колонного аппарата.

    курсовая работа [250,6 K], добавлен 17.01.2011

  • Проверка прочности узла сопряжения двух оболочек у колонного аппарата по моментной теории

    Определение краевых нагрузок и составление расчётной схемы сопряжения двух оболочек колонного аппарата. Составление уравнений совместимости радиальных и угловых деформаций. Определение длины зоны, типа напряжений края и прогибов цилиндрической оболочки.

    контрольная работа [231,5 K], добавлен 29.12.2012

  • Разработка технологии изготовления цилиндрического аппарата

    Предварительный выбор заготовок для изготовления цилиндрического теплообменного аппарата, работающего под давлением. Расчет развертки корпуса, рубашки обогрева, патрубков, ребер жесткости и эллиптической крышки. Изготовление обечаек, днищ и фланцев.

    курсовая работа [869,6 K], добавлен 14.05.2014

  • Производство карбамида

    Технологические расчеты колонны синтеза карбамида, работающей при давлении 28МПа, обеспечена ее герметичность за счет введения в конструкцию двухконусного обтюратора. Расчет толщины стенки корпуса колонны, а также эллиптического днища и плоской крышки.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 25.02.2011

  • Ректификационная установка непрерывного действия

    Описание действия установки для разделения бинарной смеси этанол - вода. Составление и описание технологической схемы ректификационной установки, расчет основного аппарата (колонны), подбор вспомогательного оборудования (трубопроводов и обогревателя).

    курсовая работа [480,7 K], добавлен 08.06.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2025, ООО «Олбест» Все наилучшее для вас