Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Размещено на аllbest/

Зміст


Вступ

1. Теоретична частина

1.1 Загальні відомості

1.2 Розрахункові перерізи

1.3 Розрахункові навантаження

1.3.1 Розрахунковий тиск

1.3.2 Навантаження від власної ваги

1.3.3 Розрахункові згинальні моменти

1.4 Розрахункова температура

1.5 Визначення товщини стінки корпуса колони

1.6 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження

1.6.1 Визначення періоду основного тону власних коливань

1.6.2 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження в розрахункових перерізах

1.7 Сполучення навантажень

1.8 Розрахунок зведених навантажень та вибір опори

1.9 Розрахунок корпуса колонного апарата на міцність та стійкість

1.9.1 Перевірка міцності корпуса

1.9.2 Перевірка корпуса на стійкість

1.10 Розрахунок опорної обичайки

1.10.1 Розрахунок зварного шва, який з’єднує корпус колони з опорною обичайкою

1.10.2 Розрахунок на стійкість опорної обичайки в зоні отворів

1.10.3 Розрахунок довжини перехідної частини опорної обичайки з корозійностійкої сталі

2. Практична частина

2.1 Розрахунок колонного апарату на міцність та стійкість

2.1.1 Вихідні дані

2.2 Визначення товщини стінки корпуса

2.3 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження

2.3.1 Визначення періоду основного тону власних коливань

2.3.2 Визначення згинальних моментів в розрахункових перерізах

2.4 Сполучення навантажень

2.5 Розрахунок зведених навантажень та вибір опори

2.6 Розрахунок корпуса колонного апарата на міцність та стійкість

2.6.1 Перевірка міцності корпуса

2.6.2 Перевірка корпуса колони на стійкість

2.7 Розрахунок опорної обичайки

2.7.1 Розрахунок зварного шва, який з’єднує корпус колони з опорною обичайкою

2.7.2 Розрахунок на стійкість опорної обичайки в зоні отворів

2.7.3 Розрахунок довжини перехідної частини опорної обичайки з корозійностійкої сталі

Висновок

Література


Вступ


Тема курсової роботи «Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів» з дисципліни «Хімічні технології».

Мета роботи – зробити розрахунок на міцність та стійкість апаратів колонного типу постійного по висоті перерізу, які установлюються поза будівлями та спорудами на циліндричних або конічних опорах і навантажені внутрішнім надлишковим або зовнішнім тиском, осьовим стискальним зусиллям від власної ваги та згинальним моментом від вітрового навантаження.

колонний апарат корпус

1. Теоретична частина


1.1 Загальні відомості


Визначення згинальних моментів апаратів перемінного поперечного перерізу з допуском у бік запасу міцності можна проводити як для апаратів постійного перерізу з найбільшим діаметром або проводити розрахунок за стандартами [1, 8].

Як розрахункову схему апарата колонного типу при визначенні згинальних моментів від вітрового навантаження приймають консольний пружно защемлений стержень (рисунок 1).

Апарат по висоті умовно розбивають на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів ділянок, причому висота Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівї ділянки Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів має бути не більше 10 м. Маси ділянок приймають зосередженими в їх серединах.

Вітрове навантаження, яке розподілене по висоті апарата, замінюють зосередженими горизонтальними силами, прикладеними в серединах ділянок.

Колонний апарат розраховують для робочих умов, умов гідровипробувань і монтажу.


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Рисунок 1 – Розрахункова схема колонного апарата


1.2 Розрахункові перерізи


При розрахунку колонного апарата на міцність та стійкість установлюють наступні основні розрахункові перерізи (рисунки 1-3):

– поперечний переріз в місці з’єднання обичайки корпуса з днищем Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів;

– поперечний переріз в місці приєднання опорної обичайки до корпуса Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів;

– поперечний переріз опори в місці розміщення отворів Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів;

– поперечний переріз опори в місці приварення опорного кільцяРозрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів.

Згинальний момент в перерізі Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівприймають рівним згинальному моменту на рівні поверхні фундаменту.


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Рисунок 2 – Циліндрична опора колонного апарата


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Рисунок 3 – Конічна опора колонного апарата


1.3 Розрахункові навантаження


1.3.1 Розрахунковий тиск

Розрахунковий тиск в робочих умовах і в умовах гідравлічних випробувань слід визначати за методичними вказівками [11].


1.3.2 Навантаження від власної ваги

При розрахунку колонного апарата необхідно враховувати наступні навантаження:

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – вагу колони в робочих умовах, включаючи вагу обслуговуючих майданчиків, ізоляції, внутрішніх пристроїв і робочого середовища, Н;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – вагу колони в умовах гідровипробувань (без ізоляції), включаючи вагу води, що заповнює колону, Н;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – максимальну вагу апарата в умовах монтажу (вага колони з ізоляцією та внутрішніми пристроями), Н;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – мінімальну вагу апарата в умовах монтажу після установлення його у вертикальне положення (вага колони без ізоляції та внутрішніх пристроїв), Н.


1.3.3 Розрахункові згинальні моменти

При розрахунку колонних апаратів на міцність та стійкість як розрахункові моменти у відповідних перерізах приймають згинальні моменти, які виникають від вітрового навантаження:

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – згинальний момент в робочих умовах, Н·мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – згинальний момент в умовах гідровипробувань, Н·мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – згинальний момент в умовах монтажу з урахуванням ізоляції та внутрішніх пристроїв, Н·мм.


1.4 Розрахункова температура


Розрахункову температуру в небезпечних перерізах колонного апарата слід визначати за методичними вказівками [11].

Для елементів опори, які приварюються до корпуса колони, розрахункову температуру в робочих умовах визначають за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (1)

Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів- розрахункова температура стінки корпуса колони в робочих умовах, єС;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів- перепад температур в опорній обичайці, єС.

Перепад температур в опорній обичайці слід визначати за формулою:


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (2)

Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів- відстань від верхньої кромки опорної обичайки до розрахункового перерізу, мм.

Розрахункову температуру для умов випробувань і монтажу приймають рівною 20 єС.


1.5 Визначення товщини стінки корпуса колони


Виконавчу товщину стінки корпуса колонного апарата слід попередньо визначити за методичними вказівками [11], після чого її приймають за графіками, наведеними на рисунках 4-6, залежно від внутрішнього діаметра, матеріалу корпуса апарата, розрахункового тиску та розрахункової температури.

Після визначення згинальних моментів від вітрового навантаження і стискальних зусиль від ваги колонного апарата та середовища, яке знаходиться усередині нього, проводять перевірний розрахунок за розділом 1.9.


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Рисунок 4 – Графік залежності виконавчої товщини стінки корпуса колонного апарата S, мм, зі сталі Ст3сп від величини внутрішнього надлишкового тиску, діаметра обичайки та температури робочого середовища.


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Рисунок 5 – Графік залежності виконавчої товщини стінки корпуса колонного апарата S, мм, зі сталі марки 09Г2С від величини внутрішнього надлишкового тиску, діаметра обичайки та температури робочого середовища

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Рисунок 6 – Графік залежності виконавчої товщини стінки корпуса колонного апарата S, мм, із корозійностійкої сталі від величини внутрішнього надлишкового тиску, діаметра обичайки та температури робочого середовища.


1.6 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження


1.6.1 Визначення періоду основного тону власних коливань

Період основного тону власних коливань Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, с, колонного апарата постійного перерізу з рівномірно розподіленою по висоті масою слід визначати для робочих умов, умов випробувань та монтажу за формулою [1, 8]


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (3)


Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів-маса апарата, кг;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів- висота колони, мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів- модуль подовжньої пружності матеріалу корпуса колони при розрахунковій температурі, МПа;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів- момент інерції поперечного перерізу корпуса колони відносно центральної осі, мм4;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - момент інерції підошви фундаменту, мм4;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - коефіцієнт нерівномірності стиснення ґрунту, Н/мм3.

Коефіцієнт нерівномірності стиснення ґрунту приймають за даними інженерної геології, а при відсутності таких даних його приймають рівним Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівН/мм3 [1, 8].

Момент інерції поперечного перерізу корпуса колони відносно центральної осі визначають за формулою:


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (4)


Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - внутрішній діаметр корпуса колонного апарата, мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - внутрішній діаметр корпуса колонного апарата, мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - сума добавок до розрахункової товщини стінки корпуса колонного апарата, мм.

Якщо точні розміри фундаменту невідомі, момент інерції підошви фундаменту Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівмм4, можна визначати за формулою [1]


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (5)


Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - зовнішній діаметр опорного кільця, мм (рисунки 2, 3).

Значення зовнішніх діаметрів опорних кілець циліндричних опор колонних апаратів наведені в таблиці 1, конічних – в таблиці 2 [7, 10].

Попередньо слід вибирати циліндричну опору.

Таблиця 1 – Зовнішні діаметри опорних кілець циліндричних опор

Розміри в міліметрах

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

400 600 800 000 1200 1400 1600 1800 2000

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

600 800 1080 1280 1480 1680 1880 2100 2300

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

2200 2400 2500 2600 2800 3000 3200 3400 3600

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

2500 2720 2820 2920 3140 3360 3560 3760 3960

Таблиця 2 – Зовнішні діаметри опорних кілець конічних опор

Розміри в міліметрах

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

1260 1480 1680 1880 2100 2300 2500 2720 2920

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

2200 2400 2500 2600 2800 3000 3200 3400 3600

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

3140 3360 3460 3560 3760 3960 4160 4360 4560

Значення зовнішніх діаметрів опорних кілець циліндричних опор колонних апаратів із внутрішнім діаметром від 3800 до 6300 мм наведені в галузевому стандарті [7].


1.6.2 Визначення згинальних моментів від вітрового навантаження в розрахункових перерізах

Розрахунковий згинальний момент Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, Н·мм, в перерізі Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів слід визначати за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (6)


Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - горизонтальна сила від дії вітру на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратіву ділянку колони, Н;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - відстань від середини Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівї ділянки до основи колони, мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - висота опорної обичайки, мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - кількість ділянок;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - Число обслуговуючих майданчиків, розташованих вище перерізу Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів– згинальний момент в перерізі Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів від дії вітру на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівй обслуговуючій майданчик, Н·мм.

Згинальний момент Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, Н·мм, від дії вітрового навантаження на рівні основи колонного апарата слід визначати за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (7)


Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – згинальний момент на рівні основи колонного апарата від дії вітрового навантаження на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівй обслуговуючий майданчик, Н·мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - число обслуговуючих майданчиків на колонному апараті.

Вітрове навантаження Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, Н, яке діє на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратіву ділянку колони, визначають за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (8)


Де Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів– середня статична складова вітрового навантаження на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратіву ділянку, Н;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів – пульсаційна складова вітрового навантаження, яке діє на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратіву ділянку, Н.

Середню статичну складову вітрового навантаження на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратіву ділянку визначають за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (9)


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів– нормативне значення статичної складової вітрового навантаження на середині Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівї ділянки колони (на висоті Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів над поверхнею ґрунту), МПа;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - зовнішній діаметр апарата, мм;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - висота Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів-ї ділянки колони, мм.


При визначенні розрахункових зусиль для колонного апарата як зовнішній діаметр приймають:

– для умов монтажу без ізоляції і гідровипробувань – зовнішній діаметр обичайки;

– для умов монтажу з ізоляцією і робочих умов – зовнішній діаметр ізоляції.

Нормативне значення статичної складової вітрового навантаження на середині Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівї ділянки колони визначають за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, (10)


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - нормативне значення вітрового тиску, МПа;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - коефіцієнт, який враховує змінення вітрового тиску по висоті апарата;

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів - аеродинамічний коефіцієнт [1, 8].

Для району Донбасу (III вітровий район) швидкісний напір вітру складає

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратівМПа.

Коефіцієнт, який враховує змінення вітрового тиску по висоті апарата, визначають за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів. (11)


Аеродинамічний коефіцієнт приймають рівним:

– для корпуса апарата без обслуговуючих майданчиків

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів;

– для корпуса апарата з обслуговуючими майданчиками при врахуванні загальної площі проекції контуру обслуговуючого майданчика на вертикальну площину

Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів.

Пульсаційну складову вітрового навантаження на Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратіву ділянку, Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів, Н, визначають за формулою


Розрахунок на міцність та стійкість колонних апаратів

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
-->

Похожие рефераты: