Основні положення розрахунку стінки на міцність

Гідростатичний тиск у нижній крапці сферичного резервуара р=р_изб+ , де D — діаметр апарата.

Товщина вертикальної стінки прямокутного резервуара

де а — коротка сторона стінки (висота або довжина залежно від
конструкції), мм;

- коефіцієнт, що залежить від відношення а/Ь (де b - довга сторона стінки); Н - висота апарата, мм.

Мінімальна відстань між стійками

Ребра жорсткості розраховують на вигин. Згинальний момент

Момент опору ребра = M/[ ].

Коли резервуари із плоским днищем установлюють на балки, мінімальну відстань між балками визначають, розраховуючи днище на вигин як багатопрогонову балку. Навантаження, що доводиться на смужку днища шириною 1 мм і довжиною 1, рівної відстані між балками, буде

Максимальний згинальний момент у цій смужці

Момент опору смужки вигину =(s-з)²/6. Напруга вигину в днище c = M/w.

З. останньої рівності при заданій товщині стінки знаходять максимально припустиму відстань між опорними балками:

 

При уточненому розрахунку наведена довжина апарата

довжина опуклого днища, наведена до циліндричної оболонки (знаменник являє собою вагу 1 пог. м резервуара); G\ — вага днища; З/г — вагу рідини в обсязі днища; у_т — питома вага рідини; s — товщина стінки циліндричної оболонки; розум — питома вага металу. У середині резервуара згинальний момент (мал. 107)

де а - довжина кінців апарата, консольно виступаючих за опору. Згинальний момент над опорою

Відповідній рівності моментів М₁ = М₂ оптимальна відстань між опорами / = 0,586 L. При цьому умові буде найменшим згинальний момент

Резервуари на трьох, чотирьох і більшому числі опор розраховують як нерозрізні балки.

Після визначення моментів M₁ і М₂ перевіряють міцність стінки при спільній дії вигину й тиску. В обичайці резервуара меридіональні напруги

Якщо складові напруги від тиску й ваги мають різні знаки, то повинні виконуватися умови стійкості

Розрахунок кільцевих напруг роблять по наступних формулах:

де k₂, до₃ — коефіцієнти, обумовлені по графіках, даним на мал. 110 і 111, залежно від кута обхвату ємності опорою;

 

.

Наприкінці розрахунку перевіряють умови міцності:

 

Приклад. Розрахувати горизонтальний циліндричний резервуар на вуглецевій сталі Ст3 Ємністю 25 м^3, опираючийся на дві опори. Діаметр резервуару 2100 мм,довжина 6150 мм,довжина циліндричної частини 5400 мм, питома вага рідини 12500 Н/м^3. Сховище працює під збутковим тиском 0,6 МПа, при температурфі 20^о-60^оС. Ширина опори b-600 мм, кут обхвату 120^о. Товщина стінки, визначенна з розрахунку дії внутрішнього тиску по (10), дорівнює 7 мм,коефіцієнт пружності зварного шву виражений =0,9,прибавка на корозію 1 мм. Приймаємо попередню товщину стінки 8 мм. Вага резервуару по попередньому розрахунку дорівнює 10кН. Визначена по (70) приведена довжина резервуару Laр=5600 мм. Вага 1 мм довжини резервуару q= Q/Lap=412500/5600 = 76 Н/мм.

 

Відстань між опорами приймаємо 3200 мм. Всередині резервуару вигинаючий момент М1=Q(L-4a)/8=412500(5600-4 1200)/8= =41,25 10^6 Н мм Вигинаючий момент над опорою М2=qa^2/2=76 1200^2/2=54,7 10^5 H мм Меридіанна напруга в середині резервуара

Апарати високого тиску

1. Конструкції АВТ

2. Порядок виготовлення корпусів АВТ

3. Конструкція днищ АВТ

4. Кришки АВТ, обтюрація АВТ

5. Напруги в стінках корпусів АВТ

6. Порядок проектного розрахунку корпусів АВТ

7. Матеріали корпусних деталей АВТ

8. Визначення напруг, що допускаються, АВТ

9. Зусилля затвора із двухконусным обтюратором

10. Приклад розрахунку АВТ(колона)

До апаратів високого тиску відносять апаратуру, що працює під тиском понад 10 Мпа. Ці апарати застосовують у виробництвах синтетичного аміаку, сечовини, метанолу, полиэтилена, вищих спиртів, у деяких процесах гідрування й ін. Найпоширеніші в даних виробництвах робочі тиски порядку 30-60 Мпа.

Високий тиск визначає форму апаратів: апарати виготовляють малих діаметрів, щоб зменшити товщину стінки й периметр ущільнення, технологічний обсяг апарата збільшують за рахунок його великої довжини, тому апарати високого тиску мають вигляд колони довжиною 20-25 м і діаметром 1400-1600 мм. Колони високого тиску звичайно складаються із двох самостійних конструктивних елементів, корпуса із кришкою й насадки («начинки»). Корпус - це оболонка колони.

Основні типи корпусів посудин високого тиску показані на мал. 112

По способі виготовлення посудини високого тиску підрозділяються на суцільні (цельнокованые, кованосварные й штампо-зварені) і складові (багатошарові, кручені й рулонні).

На мал. 113 показаний кованосварной-корпус із кришкою. Куті корпуси виготовляють із цільного сталевого виливка, у середині якої висвердлюють отвір. Потім заготівлю надягають на оправлення й ретельно проковують, після чого механічно обробляють.

Обплетені (кручені) посудини (мал. 114)

Рулонні корпуси складаються із внутрішньої обичайки товщиною 10 мм, на яку намотують із натягом стрічку товщиною 3-4 мм. Торці рулонних обичайок довжиною 1 - 1,5 м обробляють по кінцях і зварюють встык, потім до них приварюють днище й фланцеве з'єднання

(мал. 115).

'Днища посудин високого тиску показані на мал. 116. Їх виготовляють плоскими (а), що мають прямокутний перетин, зі сферичним поглибленням (б) або опуклим (в). Кришки aаппаратов високого тиску виготовляють у вигляді плоских масивних плит.

 

 

 

 

 

ширину обтюратора прагнуть зробити найменшої, але вона не повинна бути менш чим

де D_BS~ внутрішній діаметр кільця обтюратора; [ _до] — контактна напруга, що допускається, на ущільнювальних поверхнях корпуса й кришки при розрахунковій температурі.

 

 

Осьова напруга рівномірно розподілена по товщині стінки:

де R_н і R_B — зовнішній і внутрішній радіуси циліндра; р — внутрішній тиск.

Радіальні напруги досягають найбільшого значення на внутрішній стінці апарата

на зовнішній стінці _г = 0. Кільцеві напруги досягають найбільшого значення на внутрішній стінці:

на зовнішній стінці

Таким чином, найбільші кільцеві напруги ті, які > досягають максимуму на внутрішній стінці апарата.

У діючим у цей час нормах розрахунку товщина

стінки суцільної обичайки

-зовнішній діаметр

де — коефіцієнт толстостенности, обумовлений нз вираження

Для зручності розрахунків у табл. 12 наведені залежності величини від .

Для цельнокованых і багатошарових апаратів коефіцієнт міцності

Напруга, що допускається, де -коефіцієнт умов роботи ; -нормативне допускати^ся напряжение, що (із двох значень приймають найменше).

 

Для Багатошарових обичайок, коли коефіцієнти лінійного розширення матеріалів окремих шарів близькі за значенням, можна прийняти середнє значення напруги, що допускається

 

Товщина плоских і слабовыпуклых днищ

де D — внутрішній діаметр апарата; k₀ — коефіцієнт ослаблення днища отворами:

d -діаметр отворів.

Розрахункове зусилля на кришку

Dcp-Середній діаметр прокладки; b-ширина прокладки; q-q— питомий тиск зминання прокладки (для червоної міді q = 100 МПа, для алюмінію q= 70 МПа, для м'якої сталі (q = 126 МПа, для монель-металу q =152,5 МПа).

Розрахункове зусилля затвора із двухконусным обтюратором

Де — рівнодіючих сил внутрішнього тиску; — осьова складова рівнодіючої внутрішнього тиску; D_CP=D + 2B + (А-C)2tga— середній діаметр; D — внутрішній діаметр; В — товщина обтюраторного кільця; b=(А + З)/2— ширина обтюраторного кільця по середній лінії ущільнювальної поверхні; a — кут конуса обтюратора; р-кут тертя на ущільнювальних поверхнях

Діаметр шийки шпильок (мм)

де k — коефіцієнт, що враховує момент при затягуванні шпильок (для затвора із двухконусным обтюратором k=1, для затвора із плоскою металевою прокладкою k= 1,2); Q — розрахункове зусилля, Н; z — кількість шпильок, обумовлена методом підбора з ряду чисел: 8, 10, 12, 16,20,24, 28, 32; [ ] - напруга, що допускається; _d0 - діаметр центрального отвору в шпильці, мм.-

Вплив температурних напруг.

Кільцеві температурні напруги на внутрішній і зовнішній поверхні визначають по формулах

Де — температурні напруги на внутрішній і зовнішній поверхнях; a — коефіцієнт теплового розширення; Е — модуль пружності; t, t — температури зовнішньої й внутрішньої поверхні циліндра; — коефіцієнт Пуассона; k — відношення зовнішнього радіуса до внутрішнього.

При зовнішньому обігріві колони спільна дія напруги від тиску й температурних напруг перевіряють по наступній формулі:

Де - перепад температури по товщині обичайки.

 

 

Колонні апарати

1. Класифікація й призначення колонних апаратів

2. Типи контактних пристроїв, їхня робота в процесі масообмена

- Тарілчасті контактні пристрої

- Насадочные контактні пристрої

3. Порядок конструктивного розрахунку тарілчастого колонного апарата

4. Порядок конструктивного розрахунку насадочного колонного апарата

5. Вибір опори для колонного апарата

6. Перевірочний розрахунок корпуса колонного апарата з урахуванням вітрового навантаження