1.6. Конструкция колонны и условия эксплуатации

Проектируемая колонна предназначена для производства окисленных битумов. Колонна состоит из цельносварного корпуса. Кроме этого, в колонне имеются штуцера, предназначенные для подвода сырья, вывода продукта, замера температуры и давления. Аппарат оборудован люками-лазами для ремонта и обслуживания.

Аппарат работает под давлением. Избыточное давление в аппарате около 0,5 МПа, диаметр аппарата – D, мм, рабочая температура – около 300 °С. Среда – битум. Условие работы аппарата

– взрывоопасная среда и внутреннее давление. По условиям работы аппарат относится к I группе, поэтому процент контроля сварных

швов принимается равным 100% по ГОСТ 6996–86.

расчета или результатов испытаний. ЕслиИпри эксплуатации температура элемента аппаратаАможет повыситься до температуры

Расчетная температура TR – это температура для определения

физико-механических характеристик конструкционного материала и допускаемых напряжений. Она определяетсяДна основании теплового

соприкасающейся с ним среды, расчетная температура принимается равной рабочей, но не бменее 20 °С [5]. Проектируемый аппарат снабжен изоляцией, препятствующей охлаждению или нагреванию элементов аппаратовивнешней средой. Рабочая температура аппарата Т = 300 °С. Расчетная температура Тр = 300 °С.

Рабочее давлен е P – максимальное избыточное давление среды в аппарате приСнормальном протекании технологического процесса без учета допускаемого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства, P = 0,5 МПа.

Расчетное давление PR – максимальное допускаемое рабочее давление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при их максимальной температуре. Как правило, расчетное давление может равняться рабочему давлению.

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% расчетного, то расчетное

16

давление для этого элемента соответственно повышается на значение гидростатического давления.

Поскольку аппарат снабжен предохранительным клапаном и рабочее давление P>0,07 МПа,

РR1 = 1,1· P, (1.37)

где P – рабочее давление, МПа.

Пробное давление для испытания аппарата определяется по формуле [5]

условиях монтажа, ремонта, нагрузок от веса и ветровых нагрузок,

выбираем сталь 16ГС − о ласть применения от – 40 °С до +475 °С, по давлению не ограничена. По ОСТ 26-291–94, ГОСТ 5520–89 можно

выбрать сталь 16ГС. Допускаемое напряжение [σ], МПа, для стали

Прибавки к расчетным толщинам конструктивных элементов: прибавку на коррозию металла принимаем равной c1 = 3 мм, прибавка на минусовое значение по толщине листа составляет c2 = 0,3 мм. Корпус имеет продольные и кольцевые сварные швы. Для его сборки применяется автоматическая сварка под слоем флюса со сплошным проваром. Для сварки корпуса аппарата выбираются стыковые швы.

Значение коэффициента прочности сварных швов ϕ можно принять равным 0,85.

17

1.7. Расчет на прочность и устойчивость корпуса

1.7.1. Расчет обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением

Цель: расчет на прочность, определение толщины стенки

Цель: расчет на прочность, определение толщины эллиптического днища, удовлетворяющего условию прочности.

Расчетная схема эллиптического днища приведена на рис. 1.6. Исходные данные для расчета:

–расчетное давление PR, МПа;

–диаметр колонны D, мм;

–допускаемое напряжение [σ], МПа, при T, °С;

–коэффициент прочности сварного шва ϕ;

18

– общая прибавка к толщине металла c, мм.

Рис. 1.6. Днище

Для данной обечайки выбираются эллиптические отбортованные днища. Толщина стенки днища определяется по формулам [5]

значения.

Допускаемое внутреннее из ыточное давление для днища,

1.7.3. Расчет обечайки, нагруженной наружным давлением

Исходные данные для расчета:

−расчетное наружное давление P, МПа;

−диаметр колонны D, мм;

−допускаемое напряжение [σ], МПа, при T, °С;

19

−коэффициент прочности сварного шва ϕ;

−общая прибавка к толщине металла c, мм.

−модуль продольной упругости Е, МПа, при расчетной температуре;

−внутреннее избыточное давление при гидроиспытании Pпр,

МПа;

−длина цилиндрической обечайки L0, мм;

−толщина стенки s, мм, определена ранее.

Так как толщина стенки была определена ранее, то выполняем расчет по допускаемому наружному давлению:

отбортовки днища, мм; HD − высота выпуклой части днища без учёта цилиндрической части, мм.

20