Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Конструкция колонны и условие эксплуатации

 

1.1 Проектируемый аппарат предназначен для ведения тепломассобменных процессов. Колонный аппарат состоит из цельносварного корпуса и оборудован внутренними устройствами. В качестве внутренних устройств для ведения технологического процесса используют 40 колпачковых тарелок. Расстояние между тарелками 500 мм. Кроме этого в аппарате имеются штуцера, предназначенные для подвода сырья, вывода продукта, замера температуры и давления. Аппарат оборудован люками-лазами для ремонта и обслуживания.

 

1.2 Внешние условия работы

 

Аппарат установлен в 3 ветровом районе, фундамент на грунтах средней плотности. Минимальная температура холодной десятидневки минус 36 °С. Аппарат теплоизолирован минеральной ватой, толщина изоляции  s_из=80 мм и покрыта алюминиевой фольгой. Район не сейсмичный.

          

Основные расчетные параметры

 

2.1 Техническая характеристика

 

Аппарат работает под давлением. Избыточное давление в аппарате 10 МПа, диаметр аппарата 1200 мм, рабочая температура 250 °С. Среда горячие светлые нефтепродукты.

 

2.2 Группа аппарата

 

Условие работы аппарата [1] - взрывоопасная среда и внутреннее давление. По условиям работы аппарат относится к I группе, поэтому процент контроля сварных швов принимается равным 100 % по ГОСТ 6996-86.

 

2.3 Рабочая и расчетная температура

 

Расчетная температура T_R – это температура для определения физико-механических характеристик конструкционного материала и допускаемых напряжений. Она определяется на основании теплового расчета или результатов испытаний. Если при эксплуатации температура элемента аппарата может повысится до температуры соприкасающейся с ним среды, расчетная температура принимается равной рабочей, но не менее 20 °С. Проектируемый аппарат снабжен изоляцией препятствующей охлаждению или нагреванию элементов аппаратов внешней средой.  

Рабочая температура аппарата Т=250 °С.

Расчетная температура Т_Р =250 °С.

 

2.4 Рабочее, расчетное и условное давление

 

Рабочее давление P – максимальное избыточное давление среды в аппарате при нормальном протекании технологического процесса без учета допускаемого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства P=1,4 МПа.

Расчетное давление P_R – максимальное допускаемое рабочее давление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при максимальной их температуре. Как правило, расчетное давление может равняться рабочему давлению.

Расчетное давление может быть выше рабочего в следующих случаях: если во время действия предохранительных устройств давление в аппарате может повыситься более чем на 10% от рабочего, то расчетное давление должно быть равно 90% давления в аппарате при полном открытии предохранительного устройства; если на элемент действует гидростатическое давление от столба жидкости в аппарате, значение которого свыше 5% расчетного, то расчетное давление для этого элемента соответственно повышается на значение гидростатического давления.

Поскольку аппарат снабжен предохранительным клапанном и рабочее давление P>0,07 МПа

 

Р_R1=1,1×P,                                                  (1)

 

где P – рабочее давление, P=10 МПа;

 

P_R1=1,1×10=11 МПа.

 

Для данной обечайки выбираются эклиптические отбортованные днища.

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

 

    - для цилиндрической обечайки

 

D_R = D                                   (25)

 

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

 

D_R = 1200 мм.

 

    - для эллиптических днищ при высоте днища H = 0,25×D

 

,                                  (26)

 

где x — расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища.

 

 

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,                                                (27)

 

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

 

,                                      (28)

 

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

 

,                                       (29)

 

где j₁ — коэффициент прочности продольного сварного соединения штуцера, j₁ = 1, [s₁]=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 

 

,                             (30)

 

,                         (31)

 

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

 

,                               (32)

 

где  - расчетные внутренние диаметры укрепляемого элемента, мм.

 

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,                                  (44)

 

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,                                  (45)

 

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,                                (46)

 

b_E=0,125×12=1,5 мм.

 

Условия прочности шпилек

 

,                                 (75)

,                            (76)

 

 МПа£230 МПа,

 

 МПа£220 МПа.

 

Условия прочности выполняется.

 

Критический момент на ключе при затяжки определим из графика [3]

 

М_кр=2,2×10³ МН×м.

 

5.3 Расчет приварных встык фланцев и буртов

 

Максимальное напряжение в сечении s₁ фланца в месте соединения втулки с плоскостью фланца определим по формуле

 

,                                          (77)

 

D*=D+s₁,                                               (78)

 

D*=450+34=484

 

 

Максимальное напряжение в сечение s₀ фланца наблюдается в месте соединения втулки с обечайкой

 

s₀=y₃×s₁,                                            (79)

 

s₀=1×49,18=49,18 МПа.

 

Напряжения в кольце фланца от действия M₀ найдем по формуле

 

,                             (80)

 

 МПа.

 

Напряжение во втулки фланца от внутреннего давления найдем по формулам

 

,                                                (81)

 

,                                                (82)

 

 МПа

 

МПа.

 

Условие прочности фланца

 

в сечение s₁

 

,                                    (83)

 

 

d сечение s₀

 

,                      (84)

 

,

 

.

 

Расчет веса аппарата

 

Найдем вес изоляции днищ

 

G_ИЗд=F_д×s_из×r_из×g,                                (95)

 

G_ИЗд=2,31×0,808×272,3×9,81=4,985 кН,

 

G_ИЗ=G_ИЗц+2×G_ИЗд,                                        (96)

 

G_ИЗ=24,237+2×4,985=34,207 кН.

 

Библиография

1 ОСТ 26-291-94

2 ГОСТ 14249-89. Нормы метода расчета на прочность

3 ГОСТ 24755-89. нормы и методы расчета на прочность укреплений отверстий

4 ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты колонного типа, нормы и методы расчёта на прочность. – М.: Издательство стандартов, 1999. – 11 с.

 

Конструкция колонны и условие эксплуатации

 

1.1 Проектируемый аппарат предназначен для ведения тепломассобменных процессов. Колонный аппарат состоит из цельносварного корпуса и оборудован внутренними устройствами. В качестве внутренних устройств для ведения технологического процесса используют 40 колпачковых тарелок. Расстояние между тарелками 500 мм. Кроме этого в аппарате имеются штуцера, предназначенные для подвода сырья, вывода продукта, замера температуры и давления. Аппарат оборудован люками-лазами для ремонта и обслуживания.

 

1.2 Внешние условия работы

 

Аппарат установлен в 3 ветровом районе, фундамент на грунтах средней плотности. Минимальная температура холодной десятидневки минус 36 °С. Аппарат теплоизолирован минеральной ватой, толщина изоляции  s_из=80 мм и покрыта алюминиевой фольгой. Район не сейсмичный.