- •Прочностные расчеты аппаратов нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов для студентов химических специальностей
- •Введение.
- •1.0. Расчет элементов аппаратов
- •1.1. Расчет толщины стенки аппарата
- •1.1.1. Порядок расчета
- •1.1.2. Расчет толщины стенки аппарата, работающего под внутренним избыточным давлением
- •1.1.3. Выбор материала
- •1.1.4. Толщина стенки цилиндрической части аппарата
- •1.1.5. Допускаемое напряжение
- •1.1.1.4. Алгоритмы расчета толщины стенки на эвм
- •1.2. Толщина стенки днищ
- •1.2.1. Алгоритм расчета толщины стенки днищ на эвм
- •1.2.2.Проверка напряжений в нижней части стенки аппарата и в нижнем днище при проведении гидравлических испытаний
- •1.2.3. Алгоритм расчета гидравлических испытаний аппаратов на эвм
- •1.2.4. Алгоритм и особенности расчета толщины стенки аппарата, работающего под избыточным внешним давлением
- •1.3. Расчет опор
- •1.3.1. Конструкции опор
- •1.3.2. Расчет опоры вертикального аппарата (тип-колонна), подверженного ветровой нагрузке
- •1.3.2.1. Форма и основные размеры опор вертикальных аппаратов
- •1.3.2.2. Ветровая нагрузка.
- •1.3.2.3. Проверка прочности фундамента
- •1.3.2.4. Определение толщины фундаментного кольца
- •1.3.2.5. Расчет аппарата на устойчивость
- •1.3.2.6. Расчет сварного шва, соединяющего опорную часть с аппаратом
- •1.3.2.7. Проверка устойчивости формы в сжатой зоне стенки цилиндрической опорной части и корпуса аппарата
- •1.3.2.8 Опорная обечайка
- •1.3.2.9 Нижнее сечение корпуса
- •1.3.3 Расчет опор вертикального аппарата (типа реактор)
- •1.3.4. Расчет опор горизонтального аппарата
- •Для горизонтальных аппаратов
- •1.3.4.1. Пример расчета опор
- •1.3.4.2. Пример расчета кольца жесткости
- •2.0. Расчет фланцевых соединений
- •2.1. Основные стандарты на фланцевые соединения
- •2.2. Конструкции фланцев.
- •3.3. Пример расчета фланцевых соединений
- •2.3.1. Выбор типа фланцев и уплотнительной поверхности
- •3.3.2. Расчет болтов (шпилек)
- •2.3.3. Расчет фланцев
- •2.3.3.1. Фланцы цельного типа
- •2.3.3.2. Плоские приварные фланцы
- •2.3.4. Штуцера
2.2. Конструкции фланцев.
Конструктивно фланцы отличаются способом соединения с патрубком или обечайкой и формой сопрягаемых поверхностей, между которыми зажимается уплотняющая прокладка. На рис. 2.1, 2.2, 2.3 показаны наиболее распространенные в нефтепереработке и нефтехимии конструкции фланцев и способы их приварки к патрубкам. Наиболее простые по конструкции плоские приварные фланцы применяют при условном давлении до 2,5 МПа и температуре до 3000 С. Фланцы приварные встык используют без ограничения давлений и температур. Накидные или свободные фланцы применяют при условных давлениях до 2,5 МПа.
Фланцы на условное давление Ру = 1 МПа допускают к применению для мятого пара, воздуха, темных холодных нефтепродуктов. Для светлых нефтепродуктов, нагретых
Рис. 2.1 Фланец плоскоприварной
Рис. 2.2. Фланец цельного типа
Рис. 2.3. Фланец накидной
жидкостей и газов обычно используют фланцы приварные встык на условное давление не ниже 1,6 МПа.
Материал фланцев обычно соответствует материалу соединяемых частей. В соединениях, работающих при высокой, низкой или переменной в процессе эксплуатации температуре, коэффициент линейного расширения материала и болтов (шпилек) должен быть одинаковым.
Расчетная температура фланцев принимается равной температуре среды в аппарате.
Материал болтов (шпилек) в зависимости от температуры среды и материала фланцев можно принять по табл. 2.3.
3.3. Пример расчета фланцевых соединений
Расчет фланцевых соединений, включающий расчет болтов (шпилек), расчет фланцев и выбор прокладок рассмотрим на конкретном примере.
Таблица 2.3
Материал шпилек в зависимости от температуры Среды и материала фланцев.
|
Материал фланцев |
Температура Среды, 0С |
Условное давление, МПа |
Марка стали материала шпилек |
|
Углеродистые стали |
375 376 435 436 475 |
6,4 6,4 16 16 |
35; Вст 5сп 35Х 25Х2М1Ф |
|
Легированная сталь 12ХМ |
435 436 510 510 550 |
16 16 16 |
35Х 25Х2М1Ф 25Х2М1Ф |
|
Легированная сталь 12Х18Н10Т |
600 |
16 |
45Х14НВ2М |
Исходные данные для расчета получены в процессе технологического расчета аппарата.
Рабочие условия: максимальная температура 3000 С, давление - 0,93 МПа.
Материал фланца В Ст 3 сп соответствует материалу корпуса аппарата. Dу - 100 мм - условный проход (диаметр).
2.3.1. Выбор типа фланцев и уплотнительной поверхности
Исходя из условия, что рабочее давление меньше максимально допускаемого давления, из табл. 2.1. для углеродистых сталей при рабочих условиях (температура 3000 С и давление 0,93 МПа) определяем максимально допускаемое давление и соответствующее этому давлению условное давление. В рассматриваемом случае максимально допустимое давление составит 1,2 МПа, а условное - 1,6 МПа.
Поскольку в аппарате находится горячий нефтепродукт, выбираем фланец цельного типа на условное давление Ру = 1,6 МПа с плоской поверхностью уплотнения.
Из приложения 5 принимаем основные размеры фланца.
Таким образом, имеем:
Dф = 0,215 м - диаметр фланца;
Dб = 0,18 м - диаметр болтовой окружности;
D1 = 0,158 м ;
Dг= 0,13 м - диаметр втулки фланца;
h = 0,017 м - толщина тарелки фланца;
Н = 0,05 м - высота фланца;
h1 = 0,003 м.
Болты М 16 в количестве 8 штук.
Элементы фланцевых соединений обычно рассчитаны на условное давление и затяжку при нормальной температуре.
Принятые размеры стандартного фланца проверяют расчетом на рабочие условия.