3 Прочностной расчёт основных элементов аппарата

3.1 Цель расчетов

Произвести прочностной расчёт элементов аппарата и определить:

– толщину стенок обечаек и днищ;

– основные размеры укрепляющих элементов отверстий;

– выбрать тип фланцевого соединения;

– диаметр и число болтов фланцевого соединения;

– подобрать и рассчитать опору.

3.2 Исходные данные для расчёта

Расчетная схема для двух вариантов нагрузки приведена на рисунке 4. Рисунок 4 а соответствует совместному действию наружного давления , осевой сжимающей силы и изгибающего момента. Рисунок 4 б соответствует действию внутреннего избыточного давления.

а) б)

Рисунок 4

Исходные данные:

– назначение насадочной колонны – абсорбция;

– тип колонны – из отдельных царг;

– основные размеры:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

– высота насадки, м: ;

– изгибающий момент ;

– опоры: лапы;

– среды в аппарате: ;

– температура ;

– давление (абсолютное):

максимальное ;

минимальное .

3.3 Определение расчётных параметров

За расчётную температуру стенки сосуда принимается наибольшая температура стенки, определённая на основании тепловых расчётов или результатов испытаний.

Так как имеет место случай невозможности проведения расчётов и испытаний, то расчётная температура стенки принимается равной температуре сред, соприкасающихся со стенкой: .

1. Внутреннее избыточное давление ;

2. Наружное давление на аппарат .

3. Расчетное давление, принимается с учетом рекомендаций [4] так как ерная кислота является токсичной средой, поэтому:

Рассчитаем пробное давление для корпуса, то есть давление, которым испытывают аппарат сварного типа

, (1)

где – допускаемое напряжение при [1];

– допускаемое напряжение при [1].

.

Давление при гидроиспытании

, (2)

где – плотность воды при , согласно табл. IV [3];

– ускорение свободного падения;

Высота цилиндрической части:

, (3)

;

.

Количество царг в колонне с учетом длины одной царги h/h_ц = 12,52/1,2=10,43 принимаем число царг равное одиннадцати. Конструктивно принимаем расположение опор на первой (нижней) царге так, чтобы уровень опоры находился по середине ее длины

Тогда высота колонны будет равна

₍₄₎

где высота цилиндрической части днища определяется по формуле:

, (5)

– высота отбортовки днища [4];

– высота эллиптического днища [4].

,

Расчетная длина цилиндрической обечайки по формуле (4) будет равна:

Тогда, по формуле (2)

.

Проверим необходимость проведения расчёта при гидроиспытании

, (5)

.

Условие не выполняется, значит необходим расчёт при гидроиспытании.

Допускаемое напряжение при гидроиспытании

, (6)

где – предел текучести для стали Ст3сп5 при [1];

– коэффициент запаса прочности по пределу текучести в условиях испытаний [2].

.

Общее значение прибавки к расчётной толщине стенки

, (7)

где – суммарная прибавка для компенсации коррозии и эрозии. Для аппарата со сроком службы , и скоростью коррозии

– прибавка к расчётной толщине стенки корпуса для компенсации минусового значения предельного отклонения по толщине листа;

– прибавка к расчетной толщине стенки корпуса для компенсации утонщения стенки элементов аппарата в процессе изготовления.

.