Задание
Выполнить конструктивный синтез и прочностной расчет колонного аппарата с учетом ветровой нагрузки:
-колонна с ситчатами тарелками;
-число тарелок- 50
-географический район - IV район;
-температура в аппарате 180 °С
-производительность по паровой фазе 80000 м3/ч;
-плотность орошения – 5 м3 /м2ч;
-давление (остаточное)- 0,005 МПа;
-Материал корпуса – сталь 08Х18Н10Т;
-Узел, рассчитываемый на малоцикловое нагружение: стыковое сечение - опора.
Число циклов нагружения - 80, в цикле, число аварийных остановок - 4, число технологических остановок - 10; число гидроиспытаний - 10, число срабатываний предохранительных устройств – 20, устройств КИПиА- 40;
1. Расчет геометрических размеров колонны
1.1. Диаметр колонны
F=Q/(3600*wопт)=80000/(3600*2)=11 м2;
где Q = 80000 м3 /ч - производительность по паровой фазе; w = 1,0-5,0 м/с - скорость паровой фазы в колонне.
=3,7
м
Принимаем диаметр колонны D =3600 мм.
1.2. Диаметры штуцеров.
Диаметр люка принимаем = 800 мм
Принимаем - скорость газа в штуцере 15-25 м/с [1 с. 16];
- скорость жидкости в штуцере 1-3 м/с
Объемный расход жидкости:
V = 0,785D2n = 0,785*3,62 *0,0014= 0,01424 м3/с
Штуцер для входа и выхода жидкости:
м
Принимаем диаметр штуцеров 100 мм
Штуцер для входа и выхода газа:
м
Принимаем диаметр штуцера 1000 мм.
1.3. Высота колонны
Общая высота колонны складывается из высоты рабочей части, сепаратора, кубовой части, высот днищ и высоты опоры.
Н = Нр + Нс + Нк + 2НД + Ноп
где Нр = (n-l)h- высота рабочей части;
h = 0,8 м - расстояние между тарелками [1 с.436];
n = 50 - число тарелок;
Нс = 1,5 м – (1-1,5) высота сепарационного пространства;
Нк = 2,5 м – (2,5-3,0) высота кубового пространства;
Нд = 0,9 м - высота днища;
Ноп - 2,0 м – (2-3) высота опоры.
Н = (50-1)0,8 + 1,5+ 2,5 +2-0,90+ 2,0 = 47 м
2. Прочностной расчет колонны
2.1. Выбор материала колонны и расчет допускаемых напряжений.
Основной
конструкционный материал колонны -
сталь 08Х18Н10Т ГОСТ 5632-80, для которой при
температуре 250 °С:
в
= 495 МПа;
т
= 210 МПа; Е = 2,05*105
МПа
Допускаемые напряжения
= min( B/nB; T/nT) где nв = 2,3; пт= 1,1 - коэффициенты запаса прочности [3 с. 16]
в/nв =495/2,3 = 213 МПа т/nт= 210/1,5 = 191 МПа принимаем = 191МПа
C=0.001 м поправка на коррозию
С = ПТа=0,0001*10 = 0,001 м где П = 0,001 мм/год - скорость коррозии Та = 10 - срок службы аппарата;
2.2. Наружное давление
Р = 0,1 МПа;
Давление гидравлических испытаний
Рги =0,2МПа+Нс*р=0,2+0,450=0,650 МПа.
2.3. Проверяем прочностное условие:
2.4. Толщина стенки обечайки в рабочих условиях
где ф = 1,00 - коэффициент прочности сварного шва [3 с. 17]
C1 - поправка на округление
=0.0159
мм
Проверяем прочностное условие:
2.5. Допускаемые напряжения
= 6,49·10-6·2,05·105·3,60[100(0,016-0,001)/3,6]2[(100(0,016-0,001)/3,6]0,5/0,8 = 0,68 МПа
Условия Рдоп > Рги выполняется, так как 0,68 >0,65
2.6. Толщина стенки в условиях гидроиспытаний:
S = 0,65*3600/(2·1,0·191-0,65) + 0,001 = 16 мм
2.5. Толщина стенки днища.
Принимаем по ГОСТ 6533-78 днище эллиптическое отбортованное.
Параметры:
Д=3600 мм
Sд=16мм [2с442]:
Hд=900 мм
hц =60мм- высота борта днища
Fд =14,73 м2
Vд=6,690 м3 - емкость днища
Толщина стенки днища в рабочих условиях
S=11мм Принимаю S=16мм
Толщина стенки в условиях гидроиспытаний:
S = 0,65*3600/(2·1,0·191-0,65) + 0,001 = 16 мм
Допускаемые напряжения
Рдоп=2*1,0*191*0,015/(3,6-0,5*0,015)=1,59 МПа
Рдоп > Рги выполняется
