Расчет ректификационной колонны (стр. 2 из 9)

Обозначение	Ду, мм	dт, мм	давление условное Pу, МПа	Sт, мм	Hт, мм
А	250	273	16	20	335
Б, Д	100	108	16	10	220
В, Е	150	159	16	16	260
Г	200	219	16	20	315
И	50	57	4	6	230
К, Р, С	50	57	2,5	6	165
М	50	57	1,6	6	165

3.4 Сопряжение узлов

Цель расчета: определить напряжение в сопряжение цилиндрической оболочки с эллиптическим днищем в условиях нагружения внутренним давлением.

Расчетная схема к определению краевых сил и моментов приведена на рисунке 4.

Исходные данные для расчета:

- расчетное давление P_R = 11МПа;

- диаметр колонны D=1200 мм;

- допускаемое напряжение при T=250 °С, [s]=145 МПа;

- коэффициент прочности сварного шва j=1;

- общая прибавка к толщине металла С=2 мм.

- соединение цилиндрической оболочки с эллиптическим днищем; 2 – расчетная схема.

Рисунок 4 – Схема к определению краевых сил и моментов

Определим краевые силы и моменты из уравнения совместимости деформацией для места стыка обечайки с эллиптическим днищем

(13)

где

- соответственно радиальные и угловые перемещения края цилиндрической оболочки под действием нагрузок P, Q₀, и М₀;

- соответственно радиальные и угловые перемещения края эллиптической оболочки под действием нагрузок P, Q₀ и М₀.

Подставляем в уравнение (13) соответствующие значения деформаций

(14)

где b=b_Э, R=a=600 мм, b=300 мм.

, (15)

где m - коэффициент Пуассона, m=0,3.

,

,

,

.

Определим суммарные напряжения на краю эллиптического днища, меридиальное и кольцевое соответственно по формулам

(16)

(17)

где

- соответственно меридиальные напряжения действующие от нагрузок Р, Q₀, М₀;

- соответственно кольцевые напряжения действующие от нагрузок P, Q₀, M₀.

Подставим соответствующие значения нагрузок в уравнение (16), (17)

, (18)

, (19)

МПа,

Определим суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки, меридиальное и кольцевые соответственно

, (20)

, (21)

где

- соответственно меридиальные и кольцевые напряжения, действующие от нагрузок P, Q₀, M₀.

Подставим соответствующие значения погрузок в уравнение (20), (21)

, (22)

, (23)

МПа,

Определим максимальное напряжение на краю эллиптического днища и цилиндрической обечайке соответственно

,

,

, (24)

139,29 МПа < 145 МПа,

139,36 МПа < 145 МПа.

Таким образом, напряжения на краю соединяемых эллиптической и цилиндрической оболочек s_maxЭ=139,29 МПа и s_max=139,36 МПа меньше критического допускаемого напряжения [s]_кр=145 МПа, т.е. условие прочности в месте сопряжения элементов выполняется.

4 Расчет укрепления отверстий

Цель расчета: определение размеров укрепляющих элементов.

Расчетные схемы штуцеров приведена на рисунке 5.

Исходные данные для расчета:

- расчетное давление в колонне P_R = 11 МПа;

- внутренний диаметр колонны D=1200 мм;

- исполнительная толщина обечайки и днища s=50 мм;

- допускаемое напряжение при T=250 °С и s=50 мм, [s]=145 МПа;

- допускаемое напряжение при T=250 °С и s<50 мм, [s]=162 МПа;

- коэффициент прочности сварного шва j=1;

- общая прибавка к толщине металла для корпуса колонны с=2 мм;

- общая прибавка к толщине металла для штуцера c_s=1 мм.

Рисунок 5— Основная расчетная схема соединения штуцера со стенкой сосуда

4.1 Выбор материала

Удаление материала стенки в вырезе эквивалентно удалению каких - то связей в системе и для сохранения ее равновесия необходима их компенсация.

Для изготовления штуцеров применяется сталь 16ГС допускаемое напряжение для которого при t_R=250 °C равно [s]₂₅₀=162 МПа.

Для условного давления Р_у=11 МПа выбираются тонкостенные штуцера с фланцами по ОСТ 26-1410-76. Все размеры штуцеров заносятся в таблицу 2.

Таблица 2 — Таблица штуцеров

штуцер	Условный проход Ду, мм	Внутренний диаметр штуцера dт, мм	Толщина стенки s1, мм	Длина штуцера Hт, мм	Условное давление Ру, МПа
А	250	273	20	335	16
Б, Д	100	108	10	220	16
В, Е	150	159	16	260	16
Г	200	219	20	315	16
И	50	57	6	230	4
К1, К2, Р, С	50	57	6	165	2,5
М1, М2	50	57	6	165	1,6
Ж1, Ж2, Жn	450	450	28	200	16

4.2 Расчетные диаметры

4.2.1 Расчетные диаметры укрепляемых элементов определяются по формулам