Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів (стр. 6 из 12)

Розрахункова температура стінки апарата

, °С ..100

Модуль подовжньої пружності матеріалу корпуса апарата при розрахунковій температурі, МПа ..

Модуль подовжньої пружності матеріалу корпуса апарата при температурі

=20°С, МПа ..

Модуль подовжньої пружності матеріалу опорної обичайки при розрахунковій температурі, МПа .

Модуль подовжньої пружності матеріалу опорної обичайки при температурі

=20°С, МПа

Допустима напружина для сталі марки 10Х17Н13М2Т при розрахунковій температурі

=100 °С , МПа .174

Допустима напружина для сталі марки 10Х17Н13М2Т при температурі

=20 °С , МПа 184

Допустима напружина для сталі марки Ст3сп5 при температурі

=20 °С , МПа 154

Умовна межа текучості для сталі марки 12Х18Н10Т

, МПа .240

Межа текучості для сталі марки Ст3сп5

, МПа ..250

Товщина шару ізоляції

, мм .. 50

Група апарата за ГСТУ 3-17-191-2000 .. .1

Густина середовища

, кг/м³ . ..1600

Висота середовища в кубі апарата

, мм . 2000

Висота води в апараті в умовах випробувань

, мм ..14000

Розрахункова схема апарата наведена на рисунку 8.

2.2 Визначення товщини стінки корпуса

Тиск в колонному апараті під час дії запобіжного клапана визначаємо за формулою [11]

МПа.

Розрахунковий тиск без урахування гідростатичного тиску визначаємо за формулою

МПа.

Гідростатичний тиск середовища визначаємо за формулою

,

- густина робочого середовища в апараті, кг/м³;

- прискорення вільного падіння, м/с²

- висота середовища в апараті, м.

Рисунок 8 – Розрахункова схема колонного апарата

МПа.

Так як гідростатичний тиск середовища складає менше 5 % робочого тиску

МПа, розрахунковий тиск визначаємо без урахування гідростатичного

МПа.

Приймаємо розрахунковий тиск рівним

МПа.

Пробний тиск визначаємо за формулою

,

Де

- розрахунковий тиск в апараті, МПа.

МПа.

Гідростатичний тиск води в умовах випробувань визначаємо, враховуючи, що густина води дорівнює

.

МПа.

Так як гідростатичний тиск води

МПа

складає більше 5 % від пробного тиску, розрахунковий тиск в умовах випробувань

визначаємо з урахуванням гідростатичного тиску води

МПа.

Приймаємо розрахунковий тиск в умовах випробувань рівним

=1,24 МПа.

Перевіряємо необхідність розрахунку на міцність в умовах випробувань

МПа.

Так як розрахунковий тиск в умовах випробувань більше розрахункового тиску в робочих умовах, помноженого на

, розрахунок на міцність необхідно проводити не тільки для робочих умов, але і для умов випробувань.

Допустиму напружину в умовах випробувань визначаємо за формулою [11]

МПа.

Розрахункову товщину стінки корпуса колонного апарата визначаємо за формулою [11]

,

- коефіцієнт міцності подовжніх зварних швів корпуса, мм.

Коефіцієнт міцності подовжніх зварних швів корпуса

приймаємо відповідно до групі апарата. Для 1 групи апарата = 1 [11].

Розрахункова товщина стінки складає:

– для робочих умов

мм;

– для умов випробувань

мм.

Виконавчу товщину стінки колонного апарата визначаємо за формулою [11]

Де

- розрахункова товщина стінки корпуса, мм;

- сума добавок до розрахункової товщини стінки, мм.

Сума добавок до розрахункової товщини стінки корпуса колони складає

Де

- добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової товщини стінки корпуса, мм;

- Добавка для компенсації мінусового допуску на товщину сталевого листа, мм.

Добавку

до розрахункової товщини стінки корпуса, виповненого із корозійностійкої сталі, приймаємо рівною нулю.

Добавку

для сталевого листа товщиною 4 мм приймаємо рівною 0,5 мм.

мм.

Виконавчу товщину стінки колонного апарата визначаємо за розрахунковою товщиною для умов випробувань, враховуючи що вона є найбільшою

мм.

Відповідно до графіка, зображеного на рисунку 6, виконавчу товщину стінки колонного апарата приймаємо рівною 8 мм.

Для сталевого листа товщиною 8 мм добавку

приймаємо рівною 0,8 мм [11].

Для прийнятого значення товщини стінки

розраховуємо допустимий внутрішній надлишковий тиск в робочих умовах за формулою

МПа.

Умова міцності

МПа

виконується.

Для прийнятого значення товщини стінки

розраховуємо допустимий внутрішній надлишковий тиск в умовах випробувань

МПа.

Умова міцності

МПа

виконується.

2.3 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження

Колонний апарат розраховуємо для робочих умов, умов випробувань і монтажу.

2.3.1 Визначення періоду основного тону власних коливань