Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів (стр. 1 из 12)

Зміст

Вступ

1. Теоретична частина

1.1 Загальні відомості

1.2 Розрахункові перерізи

1.3 Розрахункові навантаження

1.3.1 Розрахунковий тиск

1.3.2 Навантаження від власної ваги

1.3.3 Розрахункові згинальні моменти

1.4 Розрахункова температура

1.5 Визначення товщини стінки корпуса колони

1.6 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження

1.6.1 Визначення періоду основного тону власних коливань

1.6.2 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження в розрахункових перерізах

1.7 Сполучення навантажень

1.8 Розрахунок зведених навантажень та вибір опори

1.9 Розрахунок корпуса колонного апарата на міцність та стійкість

1.9.1 Перевірка міцності корпуса

1.9.2 Перевірка корпуса на стійкість

1.10 Розрахунок опорної обичайки

1.10.1 Розрахунок зварного шва, який з’єднує корпус колони з опорною обичайкою

1.10.2 Розрахунок на стійкість опорної обичайки в зоні отворів

1.10.3 Розрахунок довжини перехідної частини опорної обичайки з корозійностійкої сталі

2. Практична частина

2.1 Розрахунок колонного апарату на міцність та стійкість

2.1.1 Вихідні дані

2.2 Визначення товщини стінки корпуса

2.3 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження

2.3.1 Визначення періоду основного тону власних коливань

2.3.2 Визначення згинальних моментів в розрахункових перерізах

2.4 Сполучення навантажень

2.5 Розрахунок зведених навантажень та вибір опори

2.6 Розрахунок корпуса колонного апарата на міцність та стійкість

2.6.1 Перевірка міцності корпуса

2.6.2 Перевірка корпуса колони на стійкість

2.7 Розрахунок опорної обичайки

2.7.1 Розрахунок зварного шва, який з’єднує корпус колони з опорною обичайкою

2.7.2 Розрахунок на стійкість опорної обичайки в зоні отворів

2.7.3 Розрахунок довжини перехідної частини опорної обичайки з корозійностійкої сталі

Висновок

Література

Вступ

Тема курсової роботи «Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів» з дисципліни «Хімічні технології».

Мета роботи – зробити розрахунок на міцність та стійкість апаратів колонного типу постійного по висоті перерізу, які установлюються поза будівлями та спорудами на циліндричних або конічних опорах і навантажені внутрішнім надлишковим або зовнішнім тиском, осьовим стискальним зусиллям від власної ваги та згинальним моментом від вітрового навантаження.

колонний апарат корпус

1. Теоретична частина

1.1 Загальні відомості

Визначення згинальних моментів апаратів перемінного поперечного перерізу з допуском у бік запасу міцності можна проводити як для апаратів постійного перерізу з найбільшим діаметром або проводити розрахунок за стандартами [1, 8].

Як розрахункову схему апарата колонного типу при визначенні згинальних моментів від вітрового навантаження приймають консольний пружно защемлений стержень (рисунок 1).

Апарат по висоті умовно розбивають на

ділянок, причому висота ї ділянки має бути не більше 10 м. Маси ділянок приймають зосередженими в їх серединах.

Вітрове навантаження, яке розподілене по висоті апарата, замінюють зосередженими горизонтальними силами, прикладеними в серединах ділянок.

Колонний апарат розраховують для робочих умов, умов гідровипробувань і монтажу.

Рисунок 1 – Розрахункова схема колонного апарата

1.2 Розрахункові перерізи

При розрахунку колонного апарата на міцність та стійкість установлюють наступні основні розрахункові перерізи (рисунки 1-3):

– поперечний переріз в місці з’єднання обичайки корпуса з днищем

;

– поперечний переріз в місці приєднання опорної обичайки до корпуса

;

– поперечний переріз опори в місці розміщення отворів

;

– поперечний переріз опори в місці приварення опорного кільця

.

Згинальний момент в перерізі

приймають рівним згинальному моменту на рівні поверхні фундаменту.

Рисунок 2 – Циліндрична опора колонного апарата

Рисунок 3 – Конічна опора колонного апарата

1.3 Розрахункові навантаження

1.3.1 Розрахунковий тиск

Розрахунковий тиск в робочих умовах і в умовах гідравлічних випробувань слід визначати за методичними вказівками [11].

1.3.2 Навантаження від власної ваги

При розрахунку колонного апарата необхідно враховувати наступні навантаження:

–

– вагу колони в робочих умовах, включаючи вагу обслуговуючих майданчиків, ізоляції, внутрішніх пристроїв і робочого середовища, Н;

–

– вагу колони в умовах гідровипробувань (без ізоляції), включаючи вагу води, що заповнює колону, Н;

–

– максимальну вагу апарата в умовах монтажу (вага колони з ізоляцією та внутрішніми пристроями), Н;

–

– мінімальну вагу апарата в умовах монтажу після установлення його у вертикальне положення (вага колони без ізоляції та внутрішніх пристроїв), Н.

1.3.3 Розрахункові згинальні моменти

При розрахунку колонних апаратів на міцність та стійкість як розрахункові моменти у відповідних перерізах приймають згинальні моменти, які виникають від вітрового навантаження:

–

– згинальний момент в робочих умовах, Н·мм;

–

– згинальний момент в умовах гідровипробувань, Н·мм;

–

– згинальний момент в умовах монтажу з урахуванням ізоляції та внутрішніх пристроїв, Н·мм.

1.4 Розрахункова температура

Розрахункову температуру в небезпечних перерізах колонного апарата слід визначати за методичними вказівками [11].

Для елементів опори, які приварюються до корпуса колони, розрахункову температуру в робочих умовах визначають за формулою

, (1)

Де

- розрахункова температура стінки корпуса колони в робочих умовах, ºС;

- перепад температур в опорній обичайці, ºС.

Перепад температур в опорній обичайці слід визначати за формулою:

, (2)

Де

- відстань від верхньої кромки опорної обичайки до розрахункового перерізу, мм.

Розрахункову температуру для умов випробувань і монтажу приймають рівною 20 ºС.

1.5 Визначення товщини стінки корпуса колони

Виконавчу товщину стінки корпуса колонного апарата слід попередньо визначити за методичними вказівками [11], після чого її приймають за графіками, наведеними на рисунках 4-6, залежно від внутрішнього діаметра, матеріалу корпуса апарата, розрахункового тиску та розрахункової температури.

Після визначення згинальних моментів від вітрового навантаження і стискальних зусиль від ваги колонного апарата та середовища, яке знаходиться усередині нього, проводять перевірний розрахунок за розділом 1.9.

Рисунок 4 – Графік залежності виконавчої товщини стінки корпуса колонного апарата S, мм, зі сталі Ст3сп від величини внутрішнього надлишкового тиску, діаметра обичайки та температури робочого середовища.

Рисунок 5 – Графік залежності виконавчої товщини стінки корпуса колонного апарата S, мм, зі сталі марки 09Г2С від величини внутрішнього надлишкового тиску, діаметра обичайки та температури робочого середовища

Рисунок 6 – Графік залежності виконавчої товщини стінки корпуса колонного апарата S, мм, із корозійностійкої сталі від величини внутрішнього надлишкового тиску, діаметра обичайки та температури робочого середовища.

1.6 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження

1.6.1 Визначення періоду основного тону власних коливань

Період основного тону власних коливань

, с, колонного апарата постійного перерізу з рівномірно розподіленою по висоті масою слід визначати для робочих умов, умов випробувань та монтажу за формулою [1, 8]

, (3)

Де

-маса апарата, кг;