Расчет ректификационной колонны (стр. 3 из 9)
- для цилиндрической обечайки
DR = D (25)
Для штуцеров A1, В1, В2, И, К1, К2, Р, С, М1, М2, Ж1, Ж2, Жn
DR = 1200 мм.
- для эллиптических днищ при высоте днища H = 0,25×D
, (26)
где x — расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища.
Для штуцера Д1, С
мм.Для штуцера Е1, Г
мм.4.2.2 Расчетный диаметр отверстия в стенке обечайке, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия определим по формуле
dр=d+2×cs, (27)
Для штуцеров A1, В1, В2, И, К1, К2, Р, С, М1, М2, Ж1, Ж2, Жn
при d = 273 мм, dР = 273 + 2×1 = 275 мм,
при d = 108 мм, dР = 108 + 2×1 = 110 мм,
при d = 159 мм, dР = 159 + 2×1 = 161 мм,
при d = 57 мм, dР = 57 + 2×1 = 59 мм,
при d = 450 мм, dР = 450 + 2×1 = 452 мм.
Расчетный диаметр отверстия для смещенного штуцера на эллиптическом днище определяют по формуле
, (28)Для штуцера Д1
мм,Для штуцера С
мм.Для штуцера Е1
ммДля штуцера Г
мм.Выбранные диаметры удовлетворяют расчет.
4.3 Расчетные толщины
Расчетная толщина стенки штуцера нагруженного как внутренним так и внешним давлением определяется по формуле
, (29)где j1 — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера, j1 = 1, [s1]=162 МПа
при Ду=50 мм,
мм,при Ду=100 мм,
мм,при Ду=150 мм,
мм,при Ду=200 мм,
мм,при Ду=250 мм,
мм,при Ду=450 мм,
мм.Расчетные толщины удовлетворяю принятым толщинам.
4.4 Расчетные длины штуцеров
Расчетные длины внешней и внутренней частей круглого штуцера, показано на рисунке 6, участвующие в укреплении отверстий и учитываемые при расчете, определяют по формулам
, (30) 
, (31)Длину внешней части l3 принимаем равной нулю.
Рисунок 6 – Схема укрепления отверстий в обечайке
при Ду=50 мм,
мм,при Ду=100 мм,
мм,при Ду=150 мм,
мм,при Ду=200 мм,
мм,при Ду=250 мм,
мм,при Ду=450 мм,
мм.Принятые длины штуцеров удовлетворяют расчетным длинам.
4.5 Одиночные отверстия
4.5.1 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
, (32)где
- расчетные внутренние диаметры укрепляемого элемента, мм.Для отверстий находящихся на обечайке
мм.На цилиндрической части корпуса колонны отсутствуют отверстия, расстояние между которыми меньше 480 мм.
На днищах
мм.На днищах отверстия считать взаимовлияющие, т.к.
bисп=320-108/2-10-159/2-16=160,5 мм.
660 мм > 160,5 мм.
4.5.2 Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле
, (33) 
мм.Для штуцеров В1, К1, К2, К, Р и М укрепление отверстий не требуется.
Для штуцеров А1, В2 и Жn требуется укрепление отверстий.
4.5.3 Расчет укрепления одиночных отверстий
При укреплении отверстия должно выполняться условие
l1R×(s1 - s1R - cs)×x1 + l2R×s2×x2 + l3R×(s3 - 2cs)×x3 +
+ lR×(s - sR - c) ³ 0,5×(dR - d0R)×sR, (34)
где s1, s2, s3 — исполнительные толщины стенок штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно, мм.;
l2R — исполнительная толщина накладного кольца, мм.;
x1, x2, x3 — отношение дополнительных напряжений для внешней
части штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно;
cs — сумма прибавок к расчетной толщине стенок штуцера, мм.;
lR — расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера или торообразной вставки, мм.;
d0R — наибольший расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда, мм.
4.5.3.1 Расчет укрепления штуцера В2
Ширина зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах
. (35)Обечайка s=50 мм
мм.Расчетная ширина зоны укрепления в стенке обечайки
lR=L0, (36)
lR=240 мм.
Расчетная ширина накладного кольца определяется по формуле
, (37)где s2 – исполнительная ширина накладного кольца, мм;
s – исполнительная ширина стенки обечайки, мм;
DR – расчетный внутренний диаметр укрепляемого элемента, мм.
Обечайка s=50 мм.
мм.Отношения допускаемых напряжений
x1 = min{1; [s1]/[s]}, (38)
x1=min{1;162/162}=1.
Для накладного кольца принимаем x2=1; для внутренней части штуцера x3=0.
Расчетный диаметр отверстия не требующего укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда
, (39)Обечайка s=50 мм.
мм.Все найденные значения подставляем в формулу (34):
Обечайка s=50 мм. штуцер Ду 150 мм.
61,42×(16-5,65)×1+140×6×1+240×(50-47,3-2)³0,5×(161-96)×47,3
1643,7 мм2 ³ 1537,01 мм2.
Допускаемое внутренне избыточное давление определяется по формуле
, (40)где к1=1 — для цилиндрических обечаек и конических переходов;
к1=2 — для выпуклых днищ;
, (41)где j1 — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера.
, 
МПа.4.5.3.2 Расчет укрепления штуцеров Ж1, Ж2, Жn.
Расчет проведем аналогично п. 4.5.3.1 и результаты расчета сведем в таблицу 3.
Таблица 3
| Наименование параметров | Обозначение | Укрепляемый элемент |
| люк-лаз | ||
| Условный проход штуцера | ||
| Ж1, Ж2, Жn (450) | ||
| Внутренний диаметр цилиндрической обечайки днища, мм | D | 1200 |
| Расчетный внутренний диаметр укрепляемого элемента, мм | DR | 1200 |
| Расчетное давление, МПа | P | 11,00 |
| Допускаемые напряжения для материала укрепляемого элемента, МПа | [s] | 145 |
| Допускаемые напряжения для материала внешней части штуцера, МПа | [s1] | 162,00 |
| Коэффициент прочности сварного шва: - укрепляемого элемента - штуцера | j j1 | 1 1 |
| Исполнительная толщина стенки укрепляемого элемента, мм | s | 50 |
| Исполнительная толщина стенки внешней части штуцера, мм | s1 | 28 |
| Исполнительная толщина стенки внутренней части штуцера, мм | s3 | 0 |
| Расчетная толщина стенки укрепляемого элемента, мм | sR | 47,31 |
| Расчетная толщина стенки укрепляемого штуцера, мм | s1R | 15,8 |
| Сумма прибавок к расчетной толщине стенки укрепл. элемента, мм | с | 2 |
| Сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера (общая), мм | сs | 1 |
| Внутренний диаметр штуцера, мм | d | 450 |
| Исполнительная длина внешней части штуцера, мм | l1 | 200 |
| Исполнительная длина внутренней части штуцера, мм | l3 | 0 |
| Расчетная длина внешней части штуцера, мм | l1r | 143,11 |
| Расчетная длина внутренней части штуцера, мм | l3r | 0 |
| Расчетный диаметр отверстия, мм | dr | 452,0 |
| Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, мм | d0 | 103,0 |
| Расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера, мм | lr | 240,0 |
| Расчетный диаметр, мм | d0r | 96,0 |
| Исполнительная толщина накладного кольца, мм | s2 | 24,00 |
| Исполнительная ширина накладного кольца, мм | l2 | 270,0 |
| Расчетная ширина накладного кольца, мм | l2r | 270,0 |
| Отношение допускаемых напряжений | x1 | 1,0 |
| x2 | 1,0 | |
| x3 | - | |
| Условие укрепления одиночного отверстия A1+A2+A3+A0 > A | 8522>8422 | |
| Коэф. снижения допуск. давления | V | 0,9779 |
| Допускаемое внутреннее избыточное давление, МПа | [P] | 10,92 |
4.6 Учет взаимного влияния отверстий днищ