2. Полушаровые днища

В нефтепереработке полушаровые днища применяют для аппаратов большого диаметра (более 4 м), работающих под давлением. Их изготавливают сварными из отдельных штампованных элементов – шарового сегмента и шаровых лепестков.

При расчетах на прочность определяют толщину стенки полушарового днища и внутреннюю емкость. Толщина стенки определяется:

, (17)

где R – внутренний радиус днища, м.

Рисунок 5 – Полушаровое днище:

1 – шаровой сегмент; 2 – шаровые лепестки.

Емкость днища рассчитывают по формуле

(18)

3. Плоские днища

В нефтепереработке плоские днища применяют для аппаратов, работающих под наливом без давления. Для аппаратов, диаметр которых более 0,4 м, работающих под давлением применять плоские днища нельзя. При равных расчетных условиях толщина плоского днища круглого сечения намного больше, чем для других днищ. Плоские днища стандартизированы. Толщину стенки плоского днища определяют по формуле:

(19)

где D₁ – приведенный диаметр задается в справочных данных, м;

k – коэффициент зависящий от конструкции днища, обычно k изменяется от 0,6 до 0,45÷0,40.

Р исунок 6 – Укрепление плоских днищ ребрами жесткости:

а – наружное центральное кольцо; б – внутреннее центральное кольцо;

в – выступающее днище; г – днище с упорным уголком.

4. Сферические днища

В сечении плоскостью, проходящей через ось, представляет собой кривую, состоящую из двух участков: центрального (выполненного большим радиусом R) и сопрягающего (выполненного меньшим радиусом r).

Толщину стенки сферического днища определяют по формуле:

(20)

где у_с – коэффициент перенапряжения, который показывает, во сколько раз напряжение в сопрягающей (переходной) части сферического днища больше напряжения в центральной части. Значение коэффициента определяют по таблице или по графику зависимости от отношения r/R.

Минимальное значение коэффициента r/R = 0,08. При r/R =1 днище превратится в полушаровое, и у станет равным единице.

Рисунок 7 – Сферическое отбортованное днище

4. Конические днища

В нефтепереработке конические днища применяют в том случае, когда по условиям процесса необходимо полностью удалить из аппарата сыпучие или вязкие среды. Конические днища применяют для тех аппаратов, когда выпускают из аппарата высоковязкие нефтепродукты. Расчеты толщины стенки конического днища проверяют по следующим формулам:

Если давление в аппарате незначительно по сравнению с гидростатическим давлением, то

(21)

где D_В – внутренний диаметр аппарата;

γ – удельный вес вещества, заполнившего днище;

α - половина угла при вершине конического днища.

Н – расчетная высота.

H_k -высота кожуха.

Н=h+h_э (22)

где h_э - эквивалентная высота столба вещества, заменяющая давление внутри аппарата Р.

(23)

Если давление в аппарате значительно по сравнению с гидростатическим давлением, то

(24)

где Р´- расчетное давление.

Р´=Р+Р_э (25)

Р – давление системы, МПа;

Р_э – давление, эквивалентное гидростатическому давлению вещества, МПа[ОЛ1].

В поверхностной части отбортованных днищ, а также в сварном шве, которым неотбортованное днище соединяется с корпусом, возникают напряжения изгиба. Учитывая это, из условия прочности определяют толщину стенки конического днища по формуле:

(26)

где у_k – коэффициент перенапряжения.

Рисунок 8 – Схема для расчета конических днищ