Атмосферная колонна, сборка корпуса, разметка, точность установки внутренних контактных устройств
 Скачать 1.16 Mb.
|
|
3 Механический расчет 3.1 Исходные данные Размеры, давление, материал и его напряжения, рабочая температура: – температура верха колонны Т1 = 290 °С; – температура низа колонны Т2 = 400 °С; – коэффициент прочности сварного шва φ = 1; – высота столба рабочей жидкости hр.ж = 1м; – плотность стали ρст = 7850 кг/м3. Для основной атмосферной колонны выбираем материал корпуса – 17Г1С, а для внутренних устройств коррозионностойкую сталь – 08Х13. Нормативное значение допускаемого напряжения выбирается по ГОСТ 52857.1-2007. Допускаемые напряжения для стали 17Г1С приведены в таблице 3.1. Таблица 3.1 – Допускаемые напряжения для стали 17Г1С
3.2 Определение расчетных параметров Расчетная температура стенки корпуса tраскор = max{tраб; 20 °С}, tраскор = max{400 °С ; 20 °С} = 400 °С. Расчетная температура стенки корпуса для условий испытаний принимается равной 20 °С (tрас.кор = 20 °С). Расчетное внутреннее избыточное давление для рабочих условий определяется по формуле рtрас. = рраб + рг, (3.1) где рг – гидродинамическое давление, оказываемое рабочей жидкостью. Гидродинамическое давление определяется по формуле рг = ρж · g · hр.ж · 10-6 , (3.2) рг = 840 · 9,81 · 1 · 10-6 = 0,00824 МПа. Так как рг < 0,05 · рраб, то гидродинамическое давление можно не учитывать и принять расчетное давление равное рабочему (рtрас. = рраб = 0,6 МПа). Пробное давление определяется по формуле   Расчетное внутреннее избыточное давление для гидроиспытаний определяется по формуле  = pпр + pг воды = pпр + ρ воды · g · hводы · 10-6, (3.4)где pг воды – гидростатическое давление столба воды в корпусе.  .3.3 Расчет толщины стенок Толщина стенки цилиндрической обечайки определяется по формуле  Толщина стенки эллиптического днища определяется по формуле  где R – радиус кривизны днища, для эллиптических днищ R = Dвн. Произведем аналогичный расчет толщины стенки цилиндрической обечайки и днища для условий испытаний. Толщина стенки цилиндрической обечайки определяется по формуле  Толщина стенки эллиптического днища определяется по формуле  Сумма прибавок к расчетной толщине стенки определяется по формуле С = С1 + С2 + С3, (3.9) где С1 – прибавка для компенсации коррозии и эрозии (принимается равной 2 мм); С2 – прибавка для компенсации минусового допуска (определяется по значению расчетной толщины стенки), мм; С3 – прибавка технологическая (для эллиптического днища принимается равной 15 % от расчетной толщины стенки), мм. Результаты расчетов толщины стенки днища и цилиндрической обечайки для рабочих условий и условий испытаний приведены в таблице 3.2. Таблица 3.2 – Результаты расчетов толщины стенки
По формуле (3.9) определим сумму прибавок к расчетной толщине стенки С = 2 + 1,1+ 0,15 · 34,79 = 8,3 мм. Определим исполнительную толщину стенки по формуле sи = sр + С, (3.10) sи = 34,71 + 8,3 = 43,01 мм. По ГОСТ 5520-79 примем толщину стенки равной 45 мм для цилиндрических обечаек и днищ. Так как диаметры днищ не являются стандартными, то по ГОСТ 6533-78 определим их параметры, а результаты расчетов занесем в таблицу 3.3. Формулы (3.11) – (3.13) применимы для днищ с высотой эллиптической части, равной hв = 0,25 · Dвн. Внутренняя поверхность определяется по формуле Fдн = π · Dвн · (h1 + 0,345 · Dвн), (3.11) Объём определяется по формуле  Масса определяется по формуле  Таблица 3.3 – Параметры эллиптических днищ
3.4 Расчет диаметров штуцеров Подбор штуцеров ведется на основе имеющихся технологических требований и на основе АТК 24.218.06-90. По условному давлению и температуре, выберем штуцеры тип 2 исполнение 2. Диаметр штуцера рассчитывается по формуле  где V – объёмный расход потока через штуцер, м3/с; υдоп – допускаемая скорость потока, м/с. Так как сырье подается через 2 штуцера, то объёмный расход разделяется на два потока. Рассчитаем диаметры штуцеров и занесем полученные данные в таблицу 3.4. Таблица 3.4 – Расчет диаметров штуцеров
Таблица 3.5 – Таблица штуцеров по АТК 24.218.06-90
Также в колонне предусмотрены штуцера вывода фракций, возврата паров в колонну, дренажный штуцер и штуцера КИПиА. Примем следующие диаметры этих штуцеров: 200, 100, 50 мм, соответственно. Эскиз штуцера приведен на рисунке 3.1.  Рисунок 3.1 – Эскиз штуцера тип 2 исполнение 2 3.5 Расчет на прочность укрепления отверстий Расчет производится по ГОСТ Р 52857.3-2007. Рассчитаем диаметр наибольшего отверстия, не требующего укрепления, для верхней цилиндрической части корпуса по формуле  (3.15)где d0 – диаметр наибольшего отверстия, не требующего укрепления, мм; D – внутренний диаметр аппарата, мм. Условие, при котором кольцо не требуется  Расчетная площадь вырезанного сечения рассчитывается по формуле  (3.17)где A – расчетная площадь вырезанного сечения, мм2; Sрасч. – расчетная толщина стенки, мм. Ширина зоны укрепления в стенке обечайки рассчитывается по формуле:  (3.18)где  – ширина зоны укрепления в стенке обечайки, мм;Ск – сумма прибавок к расчётной толщине стенки,  = 8,3 мм.Площадь укрепляющего сечения обечайки рассчитывается по формуле  (3.19)Расчетная длина внешней части штуцера рассчитывается по формуле:  , (3.20)где l1 – расчетная длина внешней части круглого штуцера, мм;  – исполнительная толщина стенки штуцера, = 10 мм.Расчетная толщина стенки штуцера определяется по формуле  Площадь укрепляющего сечения внешней части штуцера рассчитывается по формуле:  (3.22)По условию кольцо требуется, если выполняется следующее условия А0 + А1 ˃ А (3.23) Размеры кольца подберем из условия  Таблица 3.6 – Параметры штуцеров и люков для верхней части колонны
Таблица 3.7 – Параметры штуцеров и люков для нижней части колонны
Штуцера З1,2, И2,3, К2,3,Н1 удовлетворяют условие (3.16), следовательно, укрепляющее кольцо не требуется. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, мм
, мм
, мм
, мм