3.2.3 Расчет укрепления отверстия в стенке сепаратора

Наибольшим отверстием в сепараторе является тангенциально расположенное отверстие, по которому подогретый упариваемый раствор из греющей камеры поступает в сепаратор.

Исходные данные:

Внутренний диаметр обечайки сепаратора D = 4500 мм.

Толщина стенки обечайки S = 18 мм.

Расчетная толщина стенки обечайки S_р = 11,58 мм.

Сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки C = 1,3 мм.

Прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки обечайки C₁ = 0,5 мм.

Внутренний диаметр штуцера ( трубы ) d =1400 мм.

Толщина стенки штуцера S₁ = 10 мм.

Сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера C_S = 1,3 мм.

Прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки штуцера C_S1 = 0,5 мм.

Длина наружной части штуцера

Конструктивно принятая ширина накладного кольца l₂ = 300 мм.

Схема укрепления отверстия приведена на рисунку 3.3

Рисунок 3.3 - Расчетная схема укрепления отверстия сепаратора

Расчетный диаметр одиночного отверстия при наличии избыточной толщины стенки сосуда:

(3.7)

где S – принятая ( исполнительная ) толщина стенки сосуда, мм;

S_p – расчетная толщина стенки сосуда, мм;

D_p – расчетный внутренний диаметр укрепляемого элемента, мм.

Одиночное отверстие не требует укрепления, если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию:

Расчетный диаметр цилиндрической обечайки:

Расчетный диаметр отверстия или штуцера, ось которого лежит в плоскости поперечного сечения цилиндрической или конической обечайки:

(3.8)

Из чертежа длина дуги t = 1875 мм ( см. рис. 3.3 ):

Условие не выполняется.

Проверяем условие укрепления отверстия стенкой штуцера. При этом штуцер не проходит внутрь сосуда. Накладное кольцо отсутствует.

(3.9)

d_0p – расчетный диаметр, мм

l_1p – расчетная длина внешней части штуцера, участвующая в укреплении, мм;

l_p – расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера, мм;

S – исполнительная толщина стенки конической обечайки, мм;

S₁ – исполнительная толщина стенки штуцера, мм;

S_р – расчетная толщина стенки конической обечайки, мм;

S_1р – расчетная толщина стенки штуцера, мм;

c₁ – отношение допускаемых напряжений для штуцера и обечайки.

Расчетная длина внешней части штуцера, участвующая в укреплении:

(3.10)

Расчетная толщина стенки штуцера:

(3.11)

где j₁ = 0,9 – коэффициент прочности продольного сварного шва штуцера.

Штуцер изготовлен из того же материала, что и обечайка. Он свальцован из листа.

Поэтому для него:

c₁ = 0,9; [ s ]₁ = 163 МПа;

Расчетный диаметр:

(3.12)

Расчетная ширина зоны укрепления в стенке обечайки:

Условие укрепления отверстия в стенке обечайки штуцером не выполняется.

Дополнительно применим для укрепления отверстия накладное кольцо. Проверяем достаточность укрепления отверстия стенкой штуцера и накладным кольцом.

В случае укрепления отверстия накладным кольцом должно выполняться условие:

где – площадь накладного кольца

l_2p – расчетная ширина накладного кольца, мм

S₂ – исполнительная толщина накладного кольца, мм

c₁ – отношение допускаемых напряжений для внешней части штуцера

c₂ – отношение допускаемых напряжений для накладного кольца

Толщину накладного кольца принимаем равной толщине стенки обечайки:

Расчетная ширина накладного кольца:

Тогда

Условие укрепления отверстия в стенке обечайки штуцером и накладным кольцом выполняется.

Допускаемое давление.

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

(3.13)

где для цилиндрической обечайки К₁ = 1.

(3.14)

Условие прочности укрепленного отверстия выполняется.