5. ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ КОЛОННЫ

5.1. Расчет на механическую прочность

Расчёту на механическую прочность от внутреннего избыточного или наружного давления и внешних нагрузок должны подвергаться все основные элементы аппарата.

Исходные данные для расчёта:

1) Диаметр колонны D = 7000 мм (7 м).

2) Давление:

• рабочее (Рраб) – 0,05 МПа;

• расчётное (Рр) – 0,1 МПа;

• пробное (Рпр) при гидроиспытании в вертикальном положении – (0,375 МПа).

3) Температура:

• рабочая (Траб) – 350°С;

• расчетная (Тр) – 380°С;

4) Материал – сталь Х18Н10Т.

5) Среда – мазут, вакуумный газойль, дизельное топливо, гудрон.

6) Характер среды – токсичная, взрывоопасная.

Допускаемое напряжение для конструкционных материалов из сталей для рабочих условий принимается по формуле (5.1) / /:

[σ] = η·σ^*, (5.1)

где η – поправочный коэффициент, учитывающий характер среды (η = 0,9) / , с 13/;

σ^* – нормативное допускаемое напряжение, МПа.

Для данной марки стали при расчетной температуре σ^* = 108 МПа / /, т. е. по формуле (5.1) получаем:

[σ] = 0,9·91 = 81,9 МПа

5.2. Расчет цилиндрической обечайки

Рассчитаем толщину стенки корпуса, работающей под вакуумом (ГОСТ 14249-80) / /:

Sк = Р·D/(2·y·[σ] – Р) +С, (5.2)

где Р = Рр;

у – коэффициент прочности продольного шва, у = 1;

С – прибавка на коррозию, С = 0,4 см.

Sк = 0,1·700/(2·1·819 – 0,1) +0,4 = 0,44 см

Принимаем толщину обечайки 5 мм.

5.3. Расчет днища колонны

Рассчитаем толщину стенки днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением (ГОСТ 14249-80) / /:

Sд = Р·R/(2·y·[σ] – 0,5·Р) + С, (5.4)

где R – радиус кривизны в вершине днища, см.

R = D1²/(4·Н_д), (5.5)

где Н_д – высота радиуса кривизны днища, см; D1 – диаметр нижней части колонны.

Целесообразно использовать эллиптическую форму днища с отбортовкой на цилиндр / /.

По ГОСТ 6533 – 78 выбираем эллиптическое отбортованное днище с размерами, представленными в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Основные размеры эллиптического отбортованного днища

D, мм	Sд, мм	Нд, мм	hц, мм	Fд, м2	Vд, м3
3600	12	900	60	14,73	6,6902

R = 3600²/(4 · 900) = 3600 мм

Sд = 0,1·360/(2·1·819 – 0,5·0,1) +0,4 = 0,42 см

Принимаем толщину днища 12 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитывается по формуле (5.6):

[Р] = 2·y·[σ]·(Sд – С)/(R + 0,5·(Sд – С)) (5.6)

[Р] = 2·1·819·(1,2 – 0,4)/(360 + 0,5·(1,2 – 0,4)) = 3,6 кгс/см²

Так как [Р]  Р (3,6 > 0,1), то выбранное днище удовлетворяет параметрам работы окислительной колонны и условиям ведения технологического процесса.