4. Механический расчет 1200

4. Механический расчет

Толщина стенки обечайки:

S ≥ , здесь

D = 1400 мм – диаметр обечайки;

Р = 0,1МПа – рабочее давление;

φ = 1,0 – коэффициент сварного шва [1, с. 395];

с = П · Та = 0,1 · 10 = 1 мм – прибавка на коррозию, где

П = 0,1 мм/год – скорость коррозии;

Та = 10 лет – срок службы аппарата;

[σ] = η · σ - допускаемое напряжение;

η = 1,0 – коэффициент [1, с. 394];

σ = 152 МПа – допускаемое нормативное напряжение для стали 12х18Н10Т [7, с. 11], тогда

S ≥ , по [1, с. 211], принимаем S = 10 мм.

Толщина стенки днища:

Sg ≥ , принимаем Sg = 10 мм (см. выше); здесь R=D для исполнения днища эллиптическим.

Расчет фланцевого соединения

Выбираем прокладку из паронита ПОН-1 [3, с. 521]: Dсп = 1464мм, D₁ = 1428мм, S = 3мм

Расчетная нагрузка, действующая от внутреннего избыточного давления:

Qg = 0,789 · Dсп· Р = 0,789·1,464²·0,1=0,169МН

Усилие, возникающее от разности температур фланца и болта Qt:

Y=0,04 [1, с.401]

n=64 - число болтов [6, с.557]

-площадь сечения болта.

- модуль упругости стали [1, с.395]

- коэффициент линейного температурного расширения для стали 12Х18Н10Т [5, с.286];

- коэффициент линейного температурного расширения для Сталь 20 [5, с.286]

Расчетное осевое усилие для болтов принимают большим из следующих трех значений:

Р_Б1 = π· Dсп · b0 · q

Р_Б2 = ζ (α · Qg + Rn)

Р_Б3 = Qg + Rn + Qt, здесь

ζ = коэффициент [1, с.394].

для прокладки из паронита ПОН-1 [1, с. 402]:

m = 2,5

q = 20МПа

b – эффективная ширина прокладки;

b = - действительная ширина прокладки;

При b = 0,018м

b₀ = b= 0,018м

Расчетная сила осевого сжатия фланцев, требуемая для обеспечения герметичности соединения:

Тогда

Условие прочности:

, где МПа – для Ст.20 [1, с. 394];

условие выполняется.

Расчет опоры

Расчет ведем по [6, с. 691]:

При используют цилиндрические опоры тип I [6, с. 672]

- здесь высота колонны взята с учетом установки люков.

Определим вес аппарата при гидроиспытании:

Gмах = g · (Mоб + Мж+N·M_Т), определяем ориентировочно.

Mоб = π · D · S · H · ρст = 3,14 · 1,4 · 0,01 · 9,3 · 7850 ≈ 4000кг – масса обечайки.

Мж = 0,785 · · H · ρж = 0,785 · 1,4² · 9,3 · 10³ ≈ 15000кг – масса жидкости при гидроиспытании;

N=22шт – число тарелок;

M_Т=72кг – масса тарелки;

Gмах = 9,81 · (4000 + 15000+22·72) = 0,20 МН, с учетом площадок принимаем 0,22МН.

Принимаем толщину стенки цилиндрической опоры S = 14 мм. Напряжение сжатия в этой стенке с учетом наличия в ней отверстия для лаза d = 0,5 м при максимальной нагрузке от силы тяжести аппарата:

Отношение

Rc = 0,052 рис. 15.8 [3]

Кс = 875

Допускаемое напряжение на сжатие в обечайке опоры:

Условие σс < σсд выполняется.

Максимальное напряжение на сжатие в сварном шве, соединяющем цилиндрическую опору с корпусом аппарата при коэффициенте сварного шва φш = 0,7:

, где

F = 0,785 · (D²1 - D²2) = 0,785 · (1,628² - 1,34²) = 0,667 м² - площадь опорного кольца;

D1 = D + 2 · S + 0,2 = 1,4 + 2 · 0,014 + 0,2 = 1,628 м – наружный диаметр опорного кольца;

D2 = D – 0,06 = 1,4 – 0,06 = 1,34 м – внутренний диаметр опорного кольца;

Максимальное напряжение на сжатие опорной поверхности кольца:

Номинальная расчетная толщина опорного кольца при L = 0,1 м:

Sк = 1,73 L · , с учетом прибавок Sк = 12 мм.

Расчетная нагрузка на один болт:

, где Z = 6 – число фундаментных болтов принимаем.

Расчетный внутренний диаметр резьбы болтов:

d'1 =

принимаем М24.