4. Механический расчет химического оборудования

Целью механического расчета химического оборудования является определение размеров отдельных элементов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию машин и аппаратов за счет достаточной механической прочности, плотности разъемных соединений, устойчивости к сохранению формы и необходимой долговечности.

1. Расчет сварных химических аппаратов

Специфические условия работы химического оборудования, характеризуемые широким диапазоном давлений (от вакуума до давлений 250 МПа и выше), большим интервалом температур (от –250 до +1000°С и выше) при агрессивном воздействии среды, предъявляют высокие требования к выбору конструкционных материалов.

Так, наряду с требованиями высокой коррозионной стойкости в заданных агрессивных средах, к конструкционным материалам одновременно предъявляют требования высокой механической прочности, жаростойкости и жаропрочности, сохранения пластических свойств при высоких и низких температурах, циклической прочности, малой склонности к старению и др.

5.1.1.Основные расчетные параметры

Основными расчетными параметрами для выбора конструкционного материала и расчета элементов аппарата на прочность являются температура и давление рабочего процесса.

Температура. Различают рабочую и расчетную температуру.

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

Расчетная температура tR – это температура для определения физико-механических характеристик конструкционного материала и допускаемых напряжений. Расчетная температура определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытаний. При положительных температурах за расчетную температуру стенки аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки.

При отрицательной температуре стенки элемента сосуда или аппарата за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений следует принимать температуру 20 °С.

При невозможности произвести тепловые расчеты или измерения и в

тех случаях, когда во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.

Давление. Различают рабочее, расчетное, условное (номинальное) и

пробное давления.

Рабочее давление p – максимальное внутреннее избыточное или наружное давление среды в аппарате при нормальном протекании технологического процесса без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства (клапана и др.).

Расчетное давление pR – максимальное допускаемое рабочее давление,

на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при максимальной их температуре. Расчетное давление принимают,

как правило, равным рабочему давлению или выше.

Расчетное давление может быть выше рабочего в следующих случаях:

- если во время действия предохранительных устройств давление в

аппарате может повыситься более чем на 10 % от рабочего, то расчетное давление должно быть равно 90 % от давления в аппарате при полном открытии предохранительного устройства;

- если на элемент действует гидростатическое давление от столба жидкости в аппарате, значение которого свыше 5 % от расчетного, то расчетное давление этого элемента соответственно повышается на значение гидростатического давления.

Для элементов аппарата с раздельными пространствами, имеющими разные давления, за расчетное давление принимается каждое из них (без учета других). Допускается производить расчет на разность давлений, если при эксплуатации в любом случае надежно обеспечивается наличие давлений во всех пространствах.

Пробное давление – избыточное давление, на которое аппарат испытывается на прочность и плотность после его изготовления и периодически при эксплуатации.