3.3.Расчет толщины стенки крышки и днища

Составными элементами корпусов абсорбционных аппаратов являются днища, которые обычно изготовляются из того же материала, что и обечайки, и привариваются к ней. Наиболее рациональной формой днищ для цилиндрических аппаратов является эллиптическая. Эллиптические днища изготовляются из листового проката штамповкой и могут использоваться в аппаратах с избыточным давлением до 10 МПа.

В колонне установлены эллиптические крышка и днище. Необходимая расчетная толщина стенки рассчитывается на прочность и устойчивость по [9].

По выбираем днище со следующими параметрами [6]:

- внутренний диаметр:

- высота днища:

- коэффициент прочности сварных швов: .

Определим радиус кривизны в вершине днища [10]:

Расчётная толщина стенки с учётом прибавок определяется по формуле:

Тогда исполнительная толщина стенки будет равна:

Допускаемое давление определяется по формуле:

Расчёт в условиях гидравлических испытаний. Условия сжимания при испытаниях:

- расчётная температура:

- пробное сжимающее давление: .

По расчёт на прочность при испытаниях не проводится, если выполняется условие [4]:

Соответственно расчет можно не выполнять.

3.4.Расчет аппарата на ветровую нагрузку

Расчетом проверяется прочность и устойчивость аппарата, устанавливаемого на открытой площадке при действии на него ветра. В частности, определяются размеры наиболее ответственного узла аппарата - опоры и фундаментных болтов, которыми крепится опора к фундаменту.

Минимальный вес аппарата определяется по формуле [5]:

,

,

где – толщина стенки обечайки, – диаметр колонны, – высота колонны, - плотность материала стали [3],

Тогда

Минимальный вес аппарата равен:

Аналогичным способом определим максимальный вес аппарата, т.е. при гидравлических испытаниях:

,

Расчет производится исходя из следующих положений ОН 26-01-13–85/Н 1039–85. При отношении высоты аппарата Н/D  15 к его диаметру принимается в виде консольного стержня с жесткой заделкой в фундаменте. При отношении Н/D < 15 — в виде упруго защемленного стержня.

Проверим выполнение данного условия[3]:

Так как данное условие выполняется, произведем расчет колонны на ветровую нагрузку в виде упруго защемленного стержня.

Момент инерции поперечных сечений корпуса[5]:

Период собственных колебаний аппарата определяем по формуле:

где Н – высота аппарата, м; G – максимальный вес аппарата, МН; g – ускорение силы тяжести, м/с ; J – момент инерции площади поперечного сечения верхней части корпуса аппарата относительно центральной оси, – модуль упругости материала корпуса, ₀ – угол поворота опорного кольца;

где - коэффициент неравномерного сжатия грунта, при отсутствии данных для грунтов средней плотности принимается - момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси, .

,

,

где , - диаметры колонны соответственно внутренний и наружный.

Тогда по формуле период собственных колебаний аппарата равен:

Силы ветрового напора определим по формуле:

,

где – коэффициент увеличения скоростного напора; - нормативный скоростной напор ветра, .

Аппарат по высоте условно разбивается на участки – произвольно, но не более чем через 10 м. Сила тяжести каждого участка принимается сосредоточенной в середине уча стка. Ветровая нагрузка, равномерно распределенная по высоте аппарата, заменяется сосредоточенными силами, приложенными в тех же точках, что и сила тяжести участков.

Нормативный скоростной напор ветра q на высоте от поверхности земли до x=10 м для разных географических районов России различен.

Нормативный скоростной напор ветра q на высоте от поверхности земли до 10 м для разных географических районов России определяется по ОН 26-01 -13 - 65/Н 1039 – 65.

Для высот более 10 м нормативный скоростной напор принимается с поправочным коэффициентом . Т.к. высота аппарата 35,1 м , то разбиваем её на 4 равных уровня по 8,7 м и определяем скоростной напор на каждом из них.

при =>

Кроме учета изменения нормативного скоростного напора ветра, в зависимо­сти от высоты аппарата при расчете на ветровую нагрузку, учитываются также динамическое воздействие на аппарат возможных порывов ветра, колебания аппарата и явления резонанса, возникающего в том случае, когда при опреде­ленных скоростях ветра частота порывов его совпадает с частотой собственных колебаний аппарата. Для этого при определении расчетной нагрузки от ветра вводится коэффициент увеличения скоростного напора, который определим по формуле:

где ε - коэффициент динамичности, при периоде собственных колебаний ; - коэффициент пульсации скоростного напора ветра.

Далее определим изгибающий момент от ветровой нагрузки относительно основания аппарата:

Изгибающий момент от действия ветровой нагрузки на одну площадку, рас­положенную на высоте от основания аппарата, определяется по формуле:

,

где - сумма проекции всех элементов площадки, расположенных вне зоны аэродинамической тени на вертикальную плоскость, ; - расстояние от низа - oй площадки до основания аппарата, .

Общий изгибающий момент от ветровой нагрузки: