Стабилизационная колонна. 4 страница

наружный диаметр принимаем = 150 мм., а толщина стенки 6 мм.

- Вывод ШФЛУ

Q = 33775,5/(3600∙600)= 0,0156м ³ / с,

наружный диаметр принимаем = 320 мм, а толщина стенки 10 мм.

- Вывод кубовой жидкости:

Q = 135953/ (3600 ∙ 850) = 0,046 м ³ / с

наружный диаметр принимаем = 194 мм, а толщина стенки 6 мм.

Табл. 3.1 технические данные колонны.

3.2 Механический расчет нижней колонны.

Таблица 3.2.

4) Расчет толщины стенки корпуса ([7]. с. 110)

Толщина стенки корпуса: , где

σ_доп = 1370 кгс/см² – допускаемое напряжение стали марки 16 ГС при t=220⁰С;

φ = 1- коэффициент прочности сварного шва;

С = 0,4 см – прибавка на коррозию.

Верхняя часть:

Принимаем толщину стенки корпуса колонны S=16 мм.

Нижняя часть:

Принимаем толщину стенки корпуса колонны S=16 мм.

5)

,

где C=0,4см,

σ_доп = 1379 кгс/см² - для стали 16 ГС.

R-радиус кривизны: R=D²/4Н,

При Н/D = 0,25, R=D.

Верхняя часть:

Нижняя часть:

Принимаем толщину днищ: для диаметра 2600мм - S = 16 мм, для диаметра 3600мм - S = 16 мм.

6) Расчет оптимального диаметра штуцеров колонны.

Внутренний диаметр штуцера круглого сечения рассчитывается по формуле (14 с. 287)

,

Где d – внутренний диаметр штуцера, м;

Q – расход перекачиваемой среды, м ³/с;

ω - скорость движения потока, м/с.

- Ввод сырья из емкости:

Q = q / 3600∙ρ,

где: q – расход перекачиваемой среды, кг / ч;

ρ - плотность перекачиваемой среды, кг / м ³,

Q = 269147 / (3600 ∙ 750) = 0,099 м ³/с

наружный диаметр принимаем = 262 мм, а толщина стенки 6 мм.

- Ввод сырья из низа верхней колонны:

Q = q / 3600 ∙ ρ,

где q – расход перекачиваемой среды, кг / ч;

ρ - плотность перекачиваемой среды, кг / м ³,

Q = 135953/ (3600 ∙ 650) = 0,058 м ³/с

19 м,

наружный диаметр принимаем равным 216 мм, толщина стенки равна

8 мм.

- Ввод орошения

Q = q_D ∙ R / 3600 ∙ ρ = 14524,5 ∙ 9,87 / 3600 ∙ 600 = 0,066 м³/с

наружный диаметр принимаем = 212 мм а толщина стенки 6 мм.

- Вывод прямогонного дистиллята

Q = q_D ∙ (R + 1) / 3600 ∙ ρ = 14524,5 ∙ (9,87 + 1) / 3600 ∙ 750 = 0,0706 м³/с

наружный диаметр принимаем = 120 мм., а толщина стенки 10 мм.

Вывод кубовой жидкости(стабильная нефть):

Q =390576/ (3600 ∙ 800) = 0,136 м ³ / с

м,

наружный диаметр принимаем равным 320 мм, толщина стенки равна 10 мм.

Таблица 3.3.

Расчет на ветровую нагрузку.

Проверка на устойчивость.

Условие устойчивости:

Допускаемое осевое сжимающее усилие:

Средний диаметр колонны:

D= м

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:

=3,14(2,69+0,016-0,002)(0,016-0,002)∙13,7=1,63 MH

Допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости:

[ F ] _Е = min {[ F ]_Е1; [ F ]_Е2}.

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия местной устойчивости в пределах упругости:

MH

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости в пределах упругости:

Гибкость определяют по формуле:

Тогда:

Принимаем:

[ F ] _Е = min {[ F ]_Е1; [ F ]_Е2}= min {0,45; 1}= 0,45 МН.

Тогда допускаемое осевое сжимающее усилие:

Допускаемый изгибающий момент:

Допускаемый изгибающий момент из условия прочности:

МН.

Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости:

МН.

Тогда допускаемый изгибающий момент:

=0,1 MHм.

Расчет аппарата на ветровую нагрузку.

Для расчета аппарат разбивается на участки 6 метров (рис.1). В нашем случае 8 участка.

Нормативный скоростной напор ветра:

q_i=q×θ_i,

(4,стр.4, табл. 1).

Коэффициент увеличения скоростного напора вычисляется по формуле:

Коэффициент пульсации скоростного напора ветра определяем по графику (4, стр.6, рис. 6).

Таблица. 3.4

Момент инерции поперечного сечения корпуса аппарата относительно центральной оси:

2,6²0,016 = 0,11 м⁴,

3,6²∙0,016 = 0,29 м⁴.

Период собственных колебаний аппарата в рабочем сечении,

Если масса аппарата G:

в рабочем состоянии: G=169,414 т;

при гидроиспытании: G=365,3 т;

Пустой аппарат: G=11,9 т.

1. Коэффициент динамичности ξ будет равен:

= ,

2.При гидроиспытании:

При пустом аппарате:

= , кгс м,

Где х_i- высота расчетного сечения от основания аппарата.

Р_i- все величины, входящие в данную формулу, приведены в таблице геометрических, весовых и расчетных характеристик колонны (см. табл..1).

Расчетные сечения приняты следующие:

Сечение I-I- по основанию опорного кольца.

Сечение II-II- по сварному шву, соединяющему корпус с нижним днищем.

Сечение III-III- по сварному шву, соединяющему конус с корпусом ⱷ 2600 мм.

Изгибающий момент от ветровой нагрузки колонны без площадок обслуживания:

Сечение I-I:

456∙43,3+980∙39+930∙33+885∙27+834∙21+697∙15+786∙9+786∙3=1,5 кгс м,

Сечение II-II:

456∙39,3+980∙35+885∙23+834∙17+697∙11+786∙5=1,5 кгс м,

Сечение III-III:

456∙29,4+980∙25,1+930∙19,1+885∙13,1+834∙7,1+697∙1,1=0,74 кгс м.

Суммарный момент от ветровой нагрузки площадок обслуживания:

М_вп= 99418 кгс м,

Момент от ветровой нагрузки от шлемовых труб:

М_т=Р_тН_т=6300 кгс м.

М_вп+М_т=99418+6300=105718 кгс м.

Проверка условия устойчивости.

Осевое сжимающее усилие определяем по формуле:

F=M_апg=169,414∙9,8=1660,26 Н∙м.

Подставив вычисленные величины в условие устойчивости аппарата получим:

.

Условие устойчивости выполняется.

Расчет устойчивости аппарата против опрокидывания от ветровой нагрузки.

Опорная площадь кольца:

F= (3,95²-3,55²)=2,355 м².

Момент сопротивления опорной площади кольца:

W=π/32(D₁⁴- D₂⁴)/D₁=3,14/32(3,95⁴-3,55⁴)/3,95=2,1 м³..

Наименьшие напряжения на опорной поверхности кольца при максимальной силе тяжести аппарата:

50 кгс/см²= 0,05 МН/м².

Т.к. σ < 0 – аппарат неустойчив, необходима установка фундаментных болтов для предотвращения его опрокидывания.

Принимаем число фундаментных болтов z = 24. Тогда нагрузка на один болт:

=0,68 MH

Расчетный внутренний диаметр резьбы болта:

+0,2=28,2 мм..

Принимаем анкерные болты М36х500 ГОСТ 7808-70.

3.3 Механический расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата.

Задачей расчета является определение толщин элементов аппарата на прочность от внутреннего давления. по источнику [9]

Выбор материала рассчитываемых элементов аппарата производится из условия надежной работы аппарата при данных рабочих параметров.

Исходные данные для расчета:

1) Расчетное давление Р, МПа (кг*с/см ) в трубном пространстве 1,6 (16) и в межтрубном пространстве 1,6 (16).

2) Расчетная температура, 20ºС.

3) Внутренний диаметр обечайки кожуха Dвн=1200 мм.

обечайки распределительной камеры Dвн=1200 мм.

днища крышки плавающей головки Dвн=1100 мм.

4) Внутренний диаметр патрубков, штуцеров кожуха Dвн=303 мм.

5) Коэффициент сварного шва при автоматической сварке под слоем флюса φ=1.

6) Коэффициент сварного шва при ручной двухсторонней сварке φ=1.

Материал: 16ГС,09Г2С. σ=196 МПа ГОСТ 5520 – 79.

8)Допускаемое напряжение для материала распредкамеры [σ], МПа

[кг*с/см ].

Материал: 16ГС,09Г2С. σ=196 МПа ГОСТ 5520 – 79.

9) Допускаемое напряжение для материала патрубков, штуцеров кожуха и распредкамеры [σ], МПа [кг*с/см ].

Материал: 16ГС,09Г2С. σ=196 МПа ГОСТ 5520 – 79.

10) Допускаемое напряжение для материала шпильки крышки плавающей головки Rz, МПа [кг*с/см ].

Материал: 18Х12ВМБФР Rz=160 МПа ГОСТ 5949 – 75.

11) Сумма прибавок к расчетным толщинам С, мм(см) С=С +С +С +С :

Прибавка на коррозию (эрозию) С =3 мм.C

Прибавка для компенсации минусового допуска С =0,8 мм.

Прибавка технологическая (компенсация уплотнения стенки при штамповке)

С =1,8÷3 мм.

Толщина коррозионностойкого слоя двухслойной стали С =0 мм.

3.3.1 Расчет толщин стенок обечайки кожуха, распредкамеры, крышки кожуха и стенки патрубков.

Толщин стенок обечайки кожуха:

SR=P*D/2*[σ] *φ-P=1,6 *1200/2 *196 *1-1,6=4,92 мм. (3.4)

Исполнительная толщина; Материал: 16ГС(09Г2С).

S≥SR+C=SR+ С +С =4,92+3+0,8=8,72 мм. (3.5)

Принимаем: S=12 мм.

Толщина стенки концевой части обечайки кожуха:

SR=P*D/2*[σ]*φ-P=1,6 P*D/2*[σ]*φ*P=61200/2*196*1-1,6=4,92 мм.

Исполнительная толщина Материал: 16ГС(09Г2С).

S≥SR+C=SR+C + С =4,92+3+0,8=8,72 мм.

Толщина стенки обечайки, крышки кожуха (расчетная) SR:

SR=P*D/2[σ] *φ-P=1,6*1400/2*196*1-1,6=5,74 мм.

Исполнительная толщина; Материал: 16ГС(09Г2С).

S≥ SR+C=SR +C + С =5,74+3+0,8=9,54 мм,

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: