Промышленность \ Теплообменная аппаратура

Расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси бензол – уксусная кислота (Подбор теплообменного аппарата для подогрева исходной смеси), страница 8

P_r – внутреннее избыточное давление, МПа;

[σ] – допускаемое напряжение на сжатие для материала обечайки, МПа;

φ_т – коэффициент прочности продольного сварного шва.

Принимаем расчетную толщину обечайки S_r=3 мм.

С учетом прибавки на коррозию толщина стенки

где С – прибавка на коррозию, м.

Принимаем толщину стенки обечайки колонны S=8мм.

2.5.2 Расчет колонного аппарата на устойчивость и расчет опоры

Определить ветровой изгибающий момент для отдельно стоящего на открытой площадке цилиндрического аппарата (рис. 2.5.2.1) и рассчитать для него опору по следующим данным:

Место установки аппарата – 2 географический район.

Материал аппарата – Сталь 15Х5М (Е=2*10⁵ МН/м², σ=158 МН/м²).

Сила тяжести:

· аппарата G=0,0142 МН;

· обслуживающих площадок G_n=0,001 МН;

· изоляции G_и=0,0033 МН;

· жидкости G_ж=0,0022 МН;

· воды в аппарате при гидроиспытании G_в=0,024 МН.

Внутренний диаметр аппарата – D_в=0,8 м.

Толщина стенки корпуса – s=8 мм.

Прибавка на коррозию к толщине стенки – С=5 мм.

Наружный диаметр изолированного аппарата – D_и=0,86 м.

Ветровая площадь (с учетом заполнения): верхней и нижней площадок–f_n₁=0,72 м².

Материал фундаментных болтов – сталь с σ_д=230 МН/м².

Рис. 2.5.2.1 – Расчетная схема аппарата

Определим период собственных колебаний аппарата.

Момент инерции поперечного сечения корпуса

Период собственных колебаний аппарата

где j – коэффициент, определяемый в зависимости от схемы аппарата /8/.

для максимальной силы тяжести аппарата, с

для минимальной силы тяжести аппарата, с

Нормативный скоростной напор для второго географического пояса /согласно 8, табл. П. 9/ равен q=0,035*10^-2 МН/м².

Коэффициент динамичности /8, рис. 9/:

для Т=0,289 с: ε=1,2;

для Т=0,214 с: ε=1.

Коэффициент пульсации скоростного напора /8, рис. 8/:

для участков 1,2,3: m_1,2,3=0,35.

Коэффициент увеличения скоростного напора

При максимальной силе тяжести аппарата

При минимальной силе тяжести аппарата

Сила от ветровой нагрузки, действующую на каждый из участков аппарата, определяется по формуле

при максимальной силе тяжести аппарата

при минимальной силе тяжести аппарата

Изгибающий момент от ветровой нагрузки на аппарат относительно его основания (без учета площадок) определяется по формуле

при максимальной силе тяжести аппарата

при минимальной силе тяжести аппарата

Изгибающий момент от ветровой нагрузки на площадки относительно основания аппарата определяется по формуле

где f_ni – ветровая площадь площадок, м².

При максимальной силе тяжести аппарата

При минимальной силе тяжести аппарата

Общий изгибающий момент от ветровой нагрузки

При максимальной силе тяжести

При минимальной силе тяжести

Произведем расчет опоры аппарата

Принимаем толщину цилиндрической стенки опоры s=12 мм. Напряжение сжатия в этой стенке с учетом наличия в ней отверстия для лаза d=0.5 м при максимальной нагрузке от силы тяжести аппарата определяется по формуле

Напряжение на изгиб в той же стенке при тех же условиях определяется по формуле

Отношение

Для данного отношения определим коэффициенты k_c и k_u /8, табл. П.10/: k_c=0,048; k_u=0,062.

Коэффициент К_с определяется по формуле

где σ_Т – предел текучести материала опоры, МПа.

Коэффициент К_u определяется по формуле

Допускаемое напряжение на сжатие в обечайке опоры

Допускаемое напряжение на изгиб в обечайке опоры

Условие устойчивости цилиндрической опоры проверяем по формуле

т.е. устойчивость обеспечена.

Максимальные напряжения на сжатие в сварном шве, соединяющем цилиндрическую опору с корпусом аппарата, при коэффициенте сварного шва φ=0,7 определяются по формуле