2.1. Розрахунок товщини стінки корпуса (обичайки) абсорбера

Початкова товщина стінки обичайки [6], м:

, (2.39)

де D_в, - внутрішній діаметр апарата, м;

σ_Д - напруга, що допускається, при розтяганні, МПа;

Р - розрахунковий тиск в апараті, МПа;

у - коефіцієнт; Що залежить від кількості неукріплених отворів у стінці обичайки, їхнього діаметра, наявності зварених швів;

С - поправка на корозію, ерозію з урахуванням терміну роботи апарата і допуск по товщині листа, м.

У свою чергу:

С = С₁+С₂+С₃, (2.40)

де С₁ - збільшення на корозію, виходячи зі швидкості корозії і терміну служби апарата, м;

С₂ - збільшення на ерозію, м;

С₃ - збільшення на допуск по товщині листа, з якого виготовляється обичайка, м.

По рекомендаціях [6], приймаємо:

С₁=С₂=С₃=0,001м,

С=0,001+0,001+0,001=0,003м.

Визначаємо значення робочого тиску в апараті з урахуванням гідростатичного тиску стовпа рідини в нижній частині обичайки. Гідростатичний тиск у нижній частині обичайки, Па:

Р_р = ρ_х∙g∙H_p, (2.41)

де Н_р — висота стовпа рідини в нижній частині апарата, м.

Величину Н_р приймаємо 2,8 м (виходячи з кількості рідини, що знаходиться в колоні під час роботи [1]).

Тоді:

Р_р = 998∙9,81∙ 2,8 = 27413 Па.

Розрахунковий внутрішній тиск в обичайці визначаємо по формулі:

Р = Р_ро6. + Р_р, (2.42)

де Р_ро6. - робочий тиск в абсорбері, Па.

З обліком (2.42) одержуємо:

Р = 101000+ 27413 = 128413 Па= 0,13 МПа.

Напругу, що допускається, для сталі X18Н10Т по межі міцності визначаємо по табл. 14.4 [6] і формулі:

, (2.43)

де σ_у - межу міцності при розтяганні, МПа;

n_в - запас міцності;

η - поправочний коефіцієнт.

По табл. 14.4 [6] знаходимо n = 2,4. Значення η визначаємо з групи апарата і його класу. Приймаємо, що апарат має 2-у експлуатаційну групу і 2-й експлуатаційний клас. При цьому допущенні η = 1. Величину σ_у знаходимо по табл. 2.5 [6]:

σ_у = 540 МПа.

Підставивши знайдені числові значення в (2.43), одержуємо:

σ_Д = .

Напругу, що допускається, для сталі Х18Н10Т по границі текучості визначаємо по формулі:

σ_Д = , (2.44)

де σ_т - границя текучості, МПа;

n_т — запас міцності по границі текучості.

Величину σ_т знаходимо по табл. 2.5 [6]:

σ_т =220МПа.

По табл. 14.4 [6] знаходимо n_т = 1,5.

Підставивши знайдені числові значення в (2.44), одержуємо:

σ_Д = МПа.

У якості розрахункового приймаємо менше значення σ_д, тобто σ_д = 146,7 МПа.

Знаходимо величину у по формулі:

у = (2.45)

де n - число люків;

d₁ - діаметр люка, м.

З урахуванням необхідності установки люків на кожні п'ять тарілок одержуємо загальне число люків n =4. Вибираємо стандартний діаметр люків [4] d₁ = 0,5 м.

Визначаємо значення у:

у = = 0,866.

Розрахункова товщина стінки обичайки:

м.

З урахуванням необхідної жорсткості обичайки приймаємо товщину обичайки s = 0,008 м.

Перевіримо напругу в стінці обичайки при гідравлічному іспиті апарата водою, коли тиск:

P_ісп=Р_г+Р, (2.46)

де Р_г - спробний гідравлічний тиск, Па.

Величину Р_г вибираємо по табл. 14.5 [6]: Р_г = 150000 Па. Тоді:

Р_ісп= 150000 + 190000 = 340000 Па.

Для розрахунку приймаємо Р_ісп = 0,4 МПа.

Напруга в стінці обичайки при гідравлічному іспиті апарата:

σ = , (2.47)

де φ_ш - коефіцієнт міцності зварених швів, по [6] приймаємо рівним 0,95.

При підстановці усіх величин, одержуємо:

σ = = 151,8 МПа.

Розраховане σ менше σ_д по межі міцності при розтяганні, але більше σ_д по границі текучості. Тому отримане значення товщини стінки обичайки s задовольняє розрахункам на міцність, але не задовольняє вимогам по жорсткості. З вимог на жорсткість приймаємо мінімальну з рекомендованих для апаратів даного діаметра товщину обичайки [4] s = 0,016 м.