3.3.10. Расчет штуцеров и соединительных трубопроводов
Диаметры штуцеров и соединительных трубопроводов определяются из уравнения расхода
,
(3.63)
где V – объемный расход в данном трубопроводе, м3/с.
Ниже приведены допускаемые значения средних скоростей потоков ωср, м/с в трубопроводах [4] :
жидкости при движении самотеком 0,1-0,5
жидкости в напорных трубопроводах 0,5-2,5
насыщенные пары при абсолютном давлении
> 1 ат 15-25
1-0,5 ат 20-40
0,5-0,2 ат 40-60
0,2-0,06 ат 60-75
перегретые пары 30-50
После вычисления значений диаметров выбираются нормализованные трубы по [7,8]. При выборе штуцеров используются данные [7] (стр.659-664). Таблица штуцеров колонны приводится на чертеже колонны с указанием назначения и диаметра условного прохода Dу. Фланцевые штуцера применяются для труб с Dу>10мм, резьбовые – для труб с Dу <10 мм.
Фланцы к штуцерам [7,8] выбирают по условному давлению, а также в зависимости от температуры потока.
3.3.11. Механический расчет колонны
Механический расчет аппарата может быть выполнен в двух вариантах: проектном и поверочном.
Проектный расчет выполняется с целью определения толщины обечайки, днища, крышки и других узлов и деталей, обеспечивающей необходимую прочность аппарата в условиях рабочих давлений и температур.
В курсовом проекте для выбранного нормализованного аппарата выполняется поверочный расчет, целью которого является определение допускаемого давления, которое может выдержать аппарат.
При расчете аппаратов на прочность используют следующие величины: расчетное давление, расчетную, температуру, допускаемое напряжение, модуль упругости, коэффициент прочности сварного шва, прибавку к расчетной толщине [3,7,8]. Расчетное давление для определения толщины стенок
pрасч=p+ρxgH (3.64)
Допускается не учитывать гидростатическое давление жидкости, если оно не превышает 2,5% от величины рабочего избыточного давления в аппарате.
Расчетная температура стенки – наибольшая температура, определяемая на основании тепловых расчетов.
Допускаемое напряжение
σдоп=η[σ] , (3.65)
где η – поправочный коэффициент, принимаемый равным 0,9 для аппаратов, перерабатывающих взрыво- и пожароопасные продукты, а также продукты с высокой токсичностью. Для прочих аппаратов η= 1. Значения нормативных допускаемых напряжений [σ] в зависимости от расчетной температуры стенки для наиболее распространенных конструкционных сталей приведены в табл. 2.1. При расчетных температурах ниже 20 оС нормативные допускаемые напряжения принимаются такими, как при 20 оС. Не рекомендуется применять стали марок 12ХМ, 12МХ, 15ХМ при температурах ниже 200 оС, стали марок Х17Н1ЗМЗТ, Х18Н10Т, Х!8Н12Т – при температурах ниже 600 оС [7].
Коэффициент прочности сварных соединений
характеризует прочность сварного шва
в сравнении с прочностью основного
металла.
Его значения для различных условий составляют от 0,7 для 1,0 [7,8]. Прибавка к расчетной толщине с учитывает уменьшение толщины стенок аппарата за счет коррозии и зависит от скорости коррозии и срока службы аппарата
с = П ∙τ , (3.66)
где П – глубинный показатель коррозии, мм/год, подсчитывается как,
;
(3.67)
- плотность материала, г/см3.
Скорость коррозии Ккор
г/см3 для важнейших конструкционных
материалов, работающих в условиях
различных агрессивных сред, приведена
в справочной литературе [30], (стр.807-859).
Срок амортизации аппарата при расчете
с принимают равным
=7 лет. Не рекомендуется применять
материалы, имеющие глубинный показатель
коррозии П>0,1 мм/год. При защитном
покрытии стенок аппарата с=0.
Дополнительная прибавка с1 принимается по технологическим, монтажным соображениям и для округления размеров [3,7,8].
При поверочном расчете определяется допускаемое избыточное давление для обечайки, работающей под внутренним давлении
.
(3.68)
Для обечайки, работающей под наружным давлением, используется уравнение
,
(3.69)
где Е - модуль продольной упругости (см. табл.2.1.), МПа; - толщина стенки обечайки (см.табл.2.4.), м; Рдоп - внешнее избыточное давление (по отношению к давлению в аппарате).
Для эллиптических днищ и крышек, работающих под внутренним давлением допускаемое избыточное давление
,
(3.70)
где R - радиус кривизны дна (крышки) в вершине. Для стандартных днищ R=D.
Опоры колонных аппаратов, устанавливаемых на открытых площадках, рассчитывают на прочность и устойчивость, исходя из ветровой и сейсмической нагрузок. Методика и примеры расчета опор приведены в [7].