Расчет ректификационной колонны

G_A.М=410,77+34,207+28,3+41,077=514,354 кН

Максимальный вес аппарата определяется по формуле

G_Amax = G_K+G_НУ+G_ВУ+G_из.+G_В, (0)

где G_В  вес воды.

G_В=(((D_B)²/4)H_Ц+2V_д)(_воды)²⁰g, (0)

G_B = ((3,141,2²/4)25,9+20,45)10009,81=296,039 кН,

G_max=410,77+34,207+41,077+28,3+296,039=810,393 кН.

6.2 Выбор опоры

С учетом минимального веса аппарата G_А=810,393 кН по ОСТ 26-467-78 выбирается опора 3 типа с кольцевым опорным поясом, показан на рисунке , со следующими основными размерами:

высота опоры H₁=2000 мм;

наружный диаметр кольца D₁=1480 мм;

диаметр D₂=1150 мм;

диаметр D_б=1360 мм;

толщина стенки опоры s₁=10 мм;

толщина стенки опоры s₂=20 мм;

толщина стенки опоры s₃=20 мм;

число болтов z_б=16 шт.;

диаметр отверстия под болт d₂=35 мм;

диаметр болтов d_б=М30.

Рисунок 11 – Конструкция цилиндрической опоры 3 типа

7 Расчет на ветровую нагрузку

Цель расчета: определение расчетных усилий для колонны от ветровых нагрузок.

Исходные данные для расчета:

– высота колонны H=30,3 м;

– коэффициент неравномерности сжатия грунта C_F=2Ч10⁸ H/м³;

– скоростной напор ветра 0,0005 МН/м²;

– модуль продольной упругости Е=1,75Ч10⁵ МПа;

7.1 Определение периода собственных колебаний колонны

Колонну разбиваем по высоте на три участка. Расчетная схема показана на рисунке 12. Вес участка аппарата принимают сосредоточенным в его середине. Нагрузку от веса аппарата прикладывают вертикально, а ветровую горизонтально.

Рисунок 12 – Расчетная схема колонны

Период основного тона собственных колебаний аппарата переменного сечения следует определим по формуле

T=2H , (0)

где _i  относительное перемещение центров тяжести участков рассчитываемое по формуле

, (0)

где _i  коэффициент, определяемый по формуле

, (0)

  коэффициент, определяемый по формуле

, (0)

 ,  ,   определяют по формулам:

, (0)

, (0)

, ( 0)

Момент инерции сечения аппарата найдем по формуле

, (0)

м⁴;

м⁴;

м⁴.

Момент сечения подошвы фундамента

, (0)

м⁴.

Проведем расчет по формулам (102)…(108)

,

,

,

.

,

,

,

,

,

7.2 Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки

При расчете ветровая нагрузка, распределенная непрерывно по высоте аппарата, заменяется сосредоточенными горизонтальными силами P_i, приложенными в серединах участков, как показано на рисунке 12.

Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте следует определять по формуле

, (0)

где M_vJ  ветровой момент от действия ветра на площадки обслуживания, Нм.

Ветровая нагрузка на i  м участке

, (0)

Статическая составляющая ветровой нагрузки на i  м участке

, (0)

Динамическая составляющая ветровой нагрузки на i  м участке

(0)

Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки на середине i  го участка аппарата

, (0)

где q ₀  определяется по ГОСТ Р 51273-99, q₀=230 H/м²;

, (0)

для аппаратов круглого сечения K = 0,7.

Коэффициент динамичности  находится в зависимости от параметра

. (0)

Коэффициент динамичности  определяется по формуле

. (0)

Коэффициент пространственной корреляции пульсации ветра  определяют по формуле

. (0)

Приведенное относительное ускорение центра тяжести i  го участка

, (0)

где  _i ,  _n  относительное перемещение i  го и n  го участка при основном колебании

Если X  10, то

, (0)

Если X  10, то m _n = 0,6.

Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте от действия ветровой нагрузки на обслуживающую площадку следует определять по формуле

, (0)

где А_J  общая площадь, включенная в контур площадки, м².

Коэффициент _J по формуле

(0)

Проведем расчет по формулам (111)…(123).

,

,

,

,

,

m₂=0,6,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

м²,

,

,

,

,

,

,

,

,

8 Расчёт корпуса аппарата от совместного действия всех нагрузок [5]

Цель расчёта: Проверка аппарата на прочность и устойчивость в результате совместного действия всех нагрузок

Исходные данные:

p – расчётное давление, P_R=11 МПа;

D – внутренний диаметр аппарата, D=1200 мм;

s – толщина стенки аппарата, S=50 мм;

c – сумма прибавок к толщине стенки, С=2 мм;

F – расчётное осевое сжимающее усилие в сечении У-У , F = 0,81 МН ;

М – расчётный изгибающий момент в сечении У-У , М = 0,206 МНЧм ;

f_т – коэффициент прочности кольцевого сварного шва , f_т =1;

f_p – коэффициент прочности продольного сварного шва , f_p=1.

М

G

Направление ветра

У

У

Рисунок 13 – Расчётная схема аппарата

8.1 Проверка корпуса аппарата на прочность

8.1.1 Проведем расчет для рабочего условия

Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле

, (0)

где F – осевое сжимающие усилие при рабочих условиях, F=0,537 МН;

Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле

, (0)

.

Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле

, (0)

МПа.

Рассчитываем эквивалентные напряжения на наветренной стороне по формуле

, (0)

МПа.

Рассчитываем эквивалентные напряжения на подветренной стороне по формуле

, ( 0)

.

Проверяем условие прочности по следующим условиям

- на наветренной стороне

, (0)

124,04 МПа < 145Ч1 МПа.

- на подветренной стороне

, (0)

124,31 МПа<145 МПа.

Условие прочности выполняются.

8.1.2 Проведем расчет при условии монтажа

Рассчитываем продольные напряжения на наветренной стороне по формуле

, (0)

где F – осевое сжимающие условие при монтаже, F=0,514 МН;

По ГОСТ Р 51274 – 99 при условии монтажа p=0 МПа.

.

Рассчитываем продольные напряжения на подветренной стороне по формуле

, (0)

.

Кольцевые напряжения рассчитываем по формуле

,