8 Конструктивно-механический расчет основного аппарата

При конструктивно-механическом расчете необходимо выполнить расчет толщины обечайки аппарата, крышки, днища и опор аппарата, а также провести поверочный расчет штуцеров [12, 13].

8.1 Расчет толщины обечайки корпуса

Рассчитать толщину обечайки реактора-гидрататора с внутренним диаметром корпуса 1,3 м, работающего под давлением 8 мПа. Гидрататор изготовлен из стали марки О9Г2С.

Нормативно допускаемое напряжение для стали марки О9Г2С:

* = 1230 кг/см²

Допускаемое напряжение:

_доп. = *  = 1230•0,9 = 1105 кг/см²

Внутренний диаметр корпуса – 1300 мм

Материал корпуса – сталь О9Г2С

Расчетное давление – 80 кгс/см²

Толщина обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, рассчитывается по формуле:

, (8.1)

где Р – расчетное давление, кгс/см²;

D – диаметр аппарата, см;

 - коэффициент прочности сварного шва,  = 0,9;

_доп - допускаемое напряжение, кгс/см².

Расчетное значение толщины стенки см.

Окончательное значение толщины обечайки рассчитывается с учетом прибавок:

, (8.2)

C- прибавка на коррозию, см;

С_К – технологическая прибавка на разрушающее действие среды, см.

δ = 5,2+0,5+0,2 = 5,9 см.

Принимаем толщину обечайки 6 см = 0,06 м.

Формула для δ_R применима при условии D>200 мм и (δ-C) / D <0.1

(6-0,5) / 130 = 0,042<0.1, условие выполняется, значит, формула расчета толщины обечайки верна.

Допускаемое внутреннее избыточное давление Р_Д:

; (8.3)

кгс/см².

8.2 Расчет толщины стенки днища

Форма днища может быть эллиптической, сферической, конической и плоской. Наиболее рациональной формой днищ для цилиндрических аппаратов является эллиптическая.

Толщину стенки эллиптического днища, работающего под внутренним избыточным давлением, рассчитывают по формулам (8.1, 8.2), которые справедливы при условии (δ-C)/D <0.125.

Для аппарата, рассмотренного в пункте 8.1:

см;

см.

Принимаем толщину стенки днища равной 6 см.

Проверим соблюдение условий применимости формулы для расчета эллиптических днищ:

(δ-C)/D=(6-0,5)/130 = 0,042<0.125

Условие выполняется, значит, формула для расчета толщины днища выбрана верно.

8.3 Расчет опор аппаратов

Расчет опор колонных аппаратов, устанавливаемых на открытых плошадках, проводят исходя из ветровой и сейсмической нагрузок. При расчете лап определяют размеры ребер. Отношение вылета к высоте ребра l/h рекомендуется принимать равным 0,5. Толщину ребер определяют о формуле:

, (8.4)

где G – максмальный вес аппарата, МН;

n – число лап (не менее двух);

z – число ребер в одной лапе (одно или два);

σ_с.д. - допускаемое напряжение на сжатие (можно принять равным 100МН/м²);

l – вылет опоры, м;

k – коэффициент, который сначала принимается равным 0,6, а затем уточняется [12, с. 79].

Толщину опорной части принимают не менее δ. Прочность сварных швов должна отвечать условию:

, (8.5)

где L_ш – общая длина сварных швов, м;

h_ш – катет сварного шва, м (h_ш=0,008 м);

τ_ш.с. - допускаемое напряжение материала шва на срез, МН/м² (τ_ш.с. =80 МН/м²).

Пример

Определить число и основные размеры лап для вертикального цилиндрического аппарата по следующим данным: максимальный вес аппарата G=0,6 МН (60000 кгс).

Примем число лап n=4, конструкцию лап – двухреберную, вылет лапы l=0,2 м. Высота лапы h=l/0,5=0,4 м.

Толщину ребра при k=0,6 определим по формуле (8.4):

м.

Отношение l/δ=0,2/0,016=12,5. По графику уточняем значение k. Поскольку он принимает близкое к принятому значение, пересчет толщины ребра не требуется.

Общая длина сварного шва

L_ш = 4(h+δ)=4(0,4+0,016)=1,664 м.

Прочность сварного шва проверим по формуле (8.5):

,

т.е. прочность обеспечена.