Расчет ректификационной колонны

Для штуцера Д1, С

мм.

Для штуцера Е1, Г

мм.

4.2.2 Расчетный диаметр отверстия в стенке обечайке, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия определим по формуле

d_р=d+2c_s, (0)

Для штуцеров A1, В1, В2, И, К1, К2, Р, С, М1, М2, Ж1, Ж2, Жn

при d = 273 мм, d_Р = 273 + 21 = 275 мм,

при d = 108 мм, d_Р = 108 + 21 = 110 мм,

при d = 159 мм, d_Р = 159 + 21 = 161 мм,

при d = 57 мм, d_Р = 57 + 21 = 59 мм,

при d = 450 мм, d_Р = 450 + 21 = 452 мм.

Расчетный диаметр отверстия для смещенного штуцера на эллиптическом днище определяют по формуле

, (0)

Для штуцера Д1

мм,

Для штуцера С

мм.

Для штуцера Е1

мм

Для штуцера Г

мм.

Выбранные диаметры удовлетворяют расчет.

4.3 Расчетные толщины

Расчетная толщина стенки штуцера нагруженного как внутренним так и внешним давлением определяется по формуле

, (0)

где ₁ — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера, ₁ = 1, [₁]=162 МПа

при Д_у=50 мм, мм,

при Д_у=100 мм, мм,

при Д_у=150 мм, мм,

при Д_у=200 мм, мм,

при Д_у=250 мм, мм,

при Д_у=450 мм, мм.

Расчетные толщины удовлетворяю принятым толщинам.

4.4 Расчетные длины штуцеров

Расчетные длины внешней и внутренней частей круглого штуцера, показано на рисунке 6, участвующие в укреплении отверстий и учитываемые при расчете, определяют по формулам

, (0)

, (0)

Длину внешней части l₃ принимаем равной нулю.

Рисунок 6 – Схема укрепления отверстий в обечайке

при Д_у=50 мм, мм,

при Д_у=100 мм, мм,

при Д_у=150 мм, мм,

при Д_у=200 мм, мм,

при Д_у=250 мм, мм,

при Д_у=450 мм, мм.

Принятые длины штуцеров удовлетворяют расчетным длинам.

4.5 Одиночные отверстия

4.5.1 Отверстие считается одиночным, если ближайшее к нему отверстие не оказывает на него влияния, что имеет место, когда расстояние между наружными поверхностями соответствующих штуцеров удовлетворяют условию

, (0)

где - расчетные внутренние диаметры укрепляемого элемента, мм.

Для отверстий находящихся на обечайке

мм.

На цилиндрической части корпуса колонны отсутствуют отверстия, расстояние между которыми меньше 480 мм.

На днищах

мм.

На днищах отверстия считать взаимовлияющие, т.к.

b_исп=320-108/2-10-159/2-16=160,5 мм.

660 мм > 160,5 мм.

4.5.2 Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

, (0)

мм.

Для штуцеров В1, К1, К2, К, Р и М укрепление отверстий не требуется.

Для штуцеров А1, В2 и Жn требуется укрепление отверстий.

4.5.3 Расчет укрепления одиночных отверстий

При укреплении отверстия должно выполняться условие

l_1R(s₁ - s_1R - c_s)x₁ + l_2Rs₂x₂ + l_3R(s₃ - 2c_s)x₃ +

+ l_R(s - s_R - c)  0,5(d_R - d_0R)s_R, (0)

где s₁, s₂, s₃ — исполнительные толщины стенок штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно, мм.;

l_2R — исполнительная толщина накладного кольца, мм.;

x₁, x₂, x₃ — отношение дополнительных напряжений для внешней

части штуцера, накладного кольца, внутренней части штуцера соответственно;

c_s — сумма прибавок к расчетной толщине стенок штуцера, мм.;

l_R — расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера или торообразной вставки, мм.;

d_0R — наибольший расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда, мм.

4.5.3.1 Расчет укрепления штуцера В2

Ширина зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах

. (0)

Обечайка s=50 мм

мм.

Расчетная ширина зоны укрепления в стенке обечайки

l_R=L₀, (0)

l_R=240 мм.

Расчетная ширина накладного кольца определяется по формуле

, (0)

где s₂ – исполнительная ширина накладного кольца, мм;

s – исполнительная ширина стенки обечайки, мм;

D_R – расчетный внутренний диаметр укрепляемого элемента, мм.

Обечайка s=50 мм.

мм.

Отношения допускаемых напряжений

x₁ = min{1; [₁]/[]}, (0)

x₁=min{1;162/162}=1.

Для накладного кольца принимаем x₂=1; для внутренней части штуцера x₃=0.

Расчетный диаметр отверстия не требующего укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки сосуда

, (0)

Обечайка s=50 мм.

мм.

Все найденные значения подставляем в формулу (34):

Обечайка s=50 мм. штуцер Д_у 150 мм.

61,42(16-5,65)1+14061+240(50-47,3-2)0,5(161-96)47,3

1643,7 мм²  1537,01 мм².

Допускаемое внутренне избыточное давление определяется по формуле

, (0)

где к₁=1 — для цилиндрических обечаек и конических переходов;

к₁=2 — для выпуклых днищ;

, (0)

где ₁ — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера.

,

МПа.

4.5.3.2 Расчет укрепления штуцеров Ж1, Ж2, Жn.

Расчет проведем аналогично п. 4.5.3.1 и результаты расчета сведем в таблицу 3.

Таблица 3

4.6 Учет взаимного влияния отверстий днищ

Расчетная схема показана на рисунке 7

Рисунок 7 – Расчетная схема взаимовлияющих отверстий

Определим допускаемое давление для перемычек по формулам

, (0)

где V находится по формуле

, (0)

где - исполнительная ширина накладного кольца, мм;

- длина внутренней части штуцеров, мм;

- отношения допускаемых напряжений, .

Определим расчетную ширину накладного кольца

Допускаемое напряжение удовлетворяет принятым размерам кольца.

5 Расчет люкалаза

Цель расчета: определение напряжений фланцевого соединения.

Схема фланцевого соединения показана на рисунке 8.

Исходные данные для расчета:

• Расчетное давление P_R=11 МПа;

• Внутренний диаметр фланца D=450 мм;

• Внутренний диаметр отверстия под шпильку d=46 мм;

• Диаметр фланца D_ф=775 мм;

• Число отверстий n=20;

• Материал фланца – сталь 16ГС;

• Диаметр болтовой окружности D_б=690 мм;

• Средний диаметр прокладки D_п.с.=525 мм.

Рисунок 8 – Расчетная схема фланцевого соединения

По ГОСТ 28759.4-90 для данного аппарата выбираются размеры люка—лаза при Р_у =16 МПа и Д_у = 450 мм.

5.1 Расчет прокладки

Схема прокладки показана на рисунке 9

Рисунок 9 – Расчетная схема прокладки

Наружный диаметр прокладки

D_П = D_б - е, (0)

где е - размер, определяемый по таблице ОСТ 26–2003–77, е=78.

D_П=69078=612 мм.

Средний диаметр прокладки

D _п.ср=D_пb_п, (0)

где b_п — ширина прокладки, b_п=12 мм;

D_п.ср =61212=600 мм.

Эффективная ширина прокладки

b_E = 0,125b_П, (0)

b_E=0,12512=1,5 мм.

Ориентировочное число шпилек

z_б=D_б /t_б, (0)

где t_Б  шаг болтов;

t_б=(2,3…3)d_б, (0)

где d_б – диаметр шпильки, мм;

t_Б=3Ч42=126,

z_Б = 3,14690/126=18 шт.

Определим вспомогательные величины

а) коэффициент 

, (0)

где  - отношение большей толщины втулки фланца к меньшей, =2.

х найдем по формуле

, (0)

где l – длина втулки, l=125 мм;

s₀ – толщина втулки, s₀=34 мм.

б) эквивалентная толщина втулки фланца

s_E=s_o, (0)

s_E=1,5734=53,6 мм.

в) ориентировочная толщина фланца

, (0)

где  — коэффициент, из таблицы [3] =0,5 ;

мм

г) безразмерный параметр

=[1+0,9(1+₁j²)]^-1 , ( 0)

где

j=h/s_E, (0)

j=77,6/53,6=1,45,

k=D_ф/D, (0)

k=775/450=1,72,

₁=0,3, из таблица [3]

 = [1+0,90,5(1+0,31,45²)]^-1=0,6

д) безразмерные параметры возьмем из графиков [3]

Т=1,58,

₂=3,8,

₃=1.

Угловая податливость фланца

,