3.3. Розрахунок днища і кришки абсорбера

Вибираємо еліптичне днище. Матеріал днища – сталь Х18Н10Т. З урахуванням наявності ремонтного люка діаметром d₁ – 0,5м знаходимо коефіцієнт k:

k = 1 - ; (1.50)

k = 1 – = 0,821.

Розрахункова товщина стінки днища s' , підданого внутрішньому тиску, м:

s' = + С, (1.51)

де - висота опуклої частини днища,м.

Стандартизоване днище [6] вибираємо за значенням . Основні характеристики днища: = 2800мм; =700мм; ємність днища ν = 3,12 м³; маса днища m=984кг.

Товщина стінки днища:

s' = * + 0,003 = 5,448*10^-3м.

Отримане значення s' не забезпечить умови жорсткості, тому приймаємо товщину стінки днища s = 0,014м.

Перевіряємо напругу в стінці днища при гідравлічному іспиті апарата по формулі:

σ = , (1.52)

σ = = 68,84 Мпа

Отримане значення σ менше σ_д по границі текучості, тобто міцність днища забезпечена.

Поступаючи аналогічно, вибираємо стандартну еліптичну кришку з наступними характеристиками: = 2800мм; =700мм; ємність днища ν = 3,12 м³; маса днища m=984кг.

За ДОСТ 1255-67 підбираємо фланці для обичайки і кришки з розмірами D= 3000мм; =2920мм; Н = 275 мм; =180мм; h = 20мм; число болтів M16 n=20.

3.4. Розрахунок опорної частини абсорбера

Абсорбційні апарати в більшості випадків установлюються на відкритому повітрі. Нижня частина абсорбера (днище)твердо зварюється з опорною частиною колони, що являє собою обичайку, укріплену ребрами жорсткості і спирається на базове кільце. Базове кільце кріпиться по фундаменту за допомогою анкерних болтів.

Приймаємо: висоту обичайки опорної частини Н_оп = 2,0м; діаметр опори D_оп = 2,8 м; товщину стінки опори s_оп = 0,014м.

Товщина ребра [4]

δ = + С_к + С_окр , (1.53)

де G – максимальна вага апарата, МН; k- відношення вильоту ребра до його висоти; n- число опорних лап, наварених на бічну поверхню опорної частини колони; z- число ребер в одній лапі; l- виліт опори,м; σ_д.с. – напруга, що допускається, на стиск, МПа.

Максимальну вагу апарата знаходимо з умови заповнення його водою G = 4,0 МН. Приймаємо: виліт опори l = 0,4м; відношення вильоту ребра до його висоти k= 0,8; число лап n=4; число ребер у лапі z=2; напруга, що допускається, [4] σ_д.с. = 100МПа; С_к =0,001м; С_окр =0,001м.

Підставивши числові значення в (1.53), одержимо:

δ = + 0,001 + 0,001 = 0,037 м.

Перевіряємо міцність зварених швів:

≤ 0,7 *L_ш*h_ш*τ_ш, (1.54)

де L_ш – загальна довжина зварених швів, м; h_ш – катет звареного шва, м; τ_ш – напруга матеріалу шва на зріз, що допускається, МПа.

По рекомендаціям [4] приймаємо: конструктивно по ескізі апарата L_ш = 3,3м; h_ш =0,008 м; τ_ш =80 Мпа.

Перевіряємо умову міцності звареного шва:

≤ 0,7 *3,3*0,008*80,

1,0 ≤ 1,48.

Умова міцності звареного шва виконується.

Для розрахунку абсорбера на перекидання знаходимо вітровий перекидаючий момент:

М_в = 0,5*К₁*К₂*q_в* *d, (1.55)

де К1, К2 – коефіцієнти; q_в – питоме вітрове навантаження, Па; Н_заг. – загальна висота абсорбера,м.

Загальна висота абсорбера:

Н_заг. = Н_аб + Н_оп; (1.56)

Н_заг. = 45,0 + 2,0= 47,0 м.

По рекомендаціях [6] К₁ = 0,7; К₂ = 2; q_в = 1000 Па.

Тоді:

М_в = 0,5*0,7*2*1000*47²*2,8 = 4,33*10⁶ Па = 4,33 МПа.

Згинаюча напруга в стінці опори [4]:

σ_{оп =} . (1.57)

Величина згинаючої напруги дорівнює:

σ_{оп =} = 82,71 МПа.

Розрахункове значення σ_оп напруги, менше того що допускається, σ_д = 146,7 МПа.

Робимо перевірку опори на стійкість.

Для відношення = = 200 по [6, мал. 15.3] знаходимо k₁ = 2,05; k₂ = 6,5.

Визначаємо коефіцієнт kпо формулі:

k= ; (1.58)

k= = 1,21.

Перевіряємо умову стійкості опори:

< s_оп, (1.59)

де Е- модуль пружності матеріалу, Па.

Для сталі Х18Н10Т знаходимо [4] Е = 2*10¹¹Па.

Одержимо:

< 0,014 ;

9,556*10^-3 <0,014.

Стійкість опори забезпечена.

Зовнішній діаметр опорного кільця:

D₁ = D_оп + 2*s_оп+2*l, (1.60)

де D_оп – внутрішній діаметр опори,м

D₁ = 2,8+ 2*0,014+2*0,4 = 3,63 м.

Внутрішній діаметр опорного кільця:

D₂ = D_оп - 2*l, (1.61)

D₂ = 2,8 -2*0,4 = 2,0 м

Визначаємо максимальну напругу зминання фундаменту під опорною поверхнею по формулі:

σ_{max =} . (1.62)

З урахуванням розмірів кільця одержимо:

σ_{max =} = 1,324 МПа.

Розрахункова товщина опорного кільця:

= 1,73*l * . (1.63)

Одержимо:

= 1,73*0,4* = 0,066 м.

Приймаємо s_к = 0,070 м.

Визначаємо мінімальну напруга зминання фундаменту під опорною поверхнею:

σ_min = . (1.64)

де - вага порожнього апарата, МН ( = 1,1 МН).

Тоді:

σ _min = = -0,616 МПа.

Отримане значення σ _min свідчить про те, що апарат не стійкий на перекидання і потрібна установка фундаментних (анкерних) болтів.

Загальне розрахункове навантаження на фундаментні болти:

Р_б = 0,785* ( ) * σ _min ; (1.65)

Р_б = 0,785* ( ) * 0,616 = 4,44 МПа.

Необхідне число фундаментних болтів:

z' = , (1.66)

де - площа перетину обраного болта, м²; k – безрозмірний коефіцієнт; ŋ – поправочний коефіцієнт.

Вибираємо болти М64 і знаходимо по [6, табл. 13.7], k=1, ŋ=1.

z' = = 7,53.

Приймаємо більше парне число болтів z= 8, що відповідає рекомендаціям [7].