КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫХ АППАРАТОВ С УЧЕТОМ ВЕТРОВОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ НАГРУЗОК

Номинальная расчетная толщина опорного кольца: 0,034 м.Проверочные расчеты8.1. Проверочный расчет поперечного сечения обечайки опоры в местах наибольших вырезов.Коэффициенты:, (8.1), (8.2), (8.3), (8.4)0,49.0,4.0,09. 0,942.Момент сопротивления опорной площади:, (8.5) 0,599 м3.Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности:, (8.6)82.989МПа.82.989МПа < 156 МПа,Условие выполняется.8.2. Проверочный расчет корпуса при рабочих условиях.Продольное меридиональное напряжение на наветренной стороне:, (8.7)11,38 МПа.Продольное меридиональное напряжение на подветренной стороне:, (8.8) 11,38 МПа.Кольцевые напряжения:, (8.9) 54,32 МПа.Коэффициенты сварных швов φт = 1, φр = 1.Эквивалентное напряжение на наветренной стороне:, (8.10)49,619 МПа.Эквивалентное напряжение на подветренной стороне:, (8.11) 49,619 МПа.Расчет тарелки (рис. 6).Площадь тарелки:, (8.12) 23,746 м2.Высота жидкости на тарелке Нж = 0,075 м.Плотность жидкости ρж = 1049 кг/м3.Масса жидкости на тарелке:, (8.13) 1868 кг.Нагрузка на тарелку:, (8.14)1,216∙10-3МПа.Коэффициент, зависящий от способа крепления тарелки К2 = 0,765.Шаг между отверстиями в тарелке t=44 мм.Диаметр отверстий в тарелке d= 2,5 мм.Коэффициент ослабления тарелки:, (8.15) 0,943.Толщина тарелки:, (8.16)0,012 м.Принимаем стандартную толщину листа sт.ГОСТ = 0,012 м.Радиус аппарата RA = 2,75 м.Коэффициент Пуассона μ = 0,3.Максимальное напряжение в тарелке:, (8.17) 84,627 МПа.84,627 МПа < 156 МПа,Условие выполняется.Коэффициент, зависящий от геометрических характеристик и способа крепления тарелки, К = 0,045.Меньшая сторона секции тарелки b = 0,6 м.Рисунок 6 – Общий вид тарелкиМаксимальный прогиб тарелки:, (8.18) 3,426∙10-5 м.Максимально допустимый прогиб:, (8.19)0,011 м.Прочность тарелки обеспечена.Расчет опорных балок под тарелки.Приближенно принимаем, что балка свободно оперта на две опоры и воспринимает равномерно распределенную нагрузку.Длина балки lб = 0,5 м.Расстояние между осями смежных балокbб = 0,6 м.Общая масса, воздействующая на балку:, (8.20)14,575 кг.Расчетный изгибающий момент:, (8.21)8,936 Н∙м.Расчетное сопротивление балки:, (8.22)5,728∙10-7 м3.Момент инерции балки:, (8.23) 4,647∙10-3 м4.Расчет на малоцикловое нагружение колонныЧисло циклов нагружения:, (9.1) 8512.Коэффициент запаса прочности по числу циклов nN = 10.Предел временной прочности стали 08Х17Н13М2Т при 20 °С 164 МПа.Прочностные характеристики стали 08Х17Н13М2Т по ГОСТ 25859-83:А = 0,6∙105МПа, В = 270 МПа.Коэффициент запаса прочности по напряжениям nσ = 2.Допустимая амплитуда напряжений:, (9.2)353,404 МПа.Коэффициент учета типа сварных соединенийξ = 1,5.Коэффициент, учитывающий местные напряжения, η = 2.Плотность воды ρв = 1000 кг/м3.Давление гидроиспытаний:, (9.3) 0,53 МПа.Допустимое давление:, (9.4) 1,6МПа.1,59 МПа < 0,53 МПа,Условие выполняется.Размах колебаний давления:, (9.5) 0,28 МПа.Разница между максимальным весом колонны и минимальным весом колонны:, (9.6)2,622 МН.Амплитуда колебаний напряжений при нагружении:, (9.7) 156,476 МПа.Максимальное значение амплитуды напряжений:, (9.8) 156,476 МПа.Допустимое число циклов эксплуатации:, (9.9)77690,587.Для коэффициента суммирования усталостных повреждений должно выполняться условие:, (9.10) 0,11.Условие выполняется.Аппарат устойчив к малоцикловым нагружениям.ЗаключениеВ ходе работы была рассчитана и сконструирована колонна для ректификации уксусной кислоты.Диаметр колонны – 5500 мм, высота колонны – 54000 мм.Был проведен механический расчет основных узлов аппарата.Выбран материал колонны – 08Х17Н13М2Т.Рассчитан ориентировочный вес колонны – 2843 кН.Определены изгибающие моменты, действующие на колонну от ветрового воздействия.Проверена устойчивость и прочность наиболее нагруженных сборочных единиц.Список использованной литературыМиронов В.П., Расчет и проектирование машин и аппаратов химическихпроизводств. Алгоритмы и программы расчета,: учеб. пособие / В.П. Миронов,С.В. Натареев, И.В. Постникова; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2015. – 181 с.Лащинский, А.А. Конструирование сварных химических аппаратов / A.А. Лащинский. – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с.Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии.Учебник для вузов. Часть 2. - М.:Химия, 1995 – 368 с.Александров И.А.Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования – 3-е изд., перераб. М.: «Химия», 1978. – 280 с., ил.Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е пер. и доп. М.: «Химия», 1975. – 816 с.ГОСТ 34233.1-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.ГОСТ 34233.2-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышекАТК 24.200.04-90 Опоры цилиндрические и конические вертикальных аппаратов. Типы и основные размеры.Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химическойаппаратуры: справочник / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. - Изд. 3-е;исп. – М.: Альянс, 2008. – 752 с.ГОСТ 25859-83. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках