Конструкция колонны стабилизации

 

Колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 3600мм с эллиптическими днищами. Аппарат устанавливается на вертикальной цилиндрической опоре юбке. Высота юбки 3м. В колонне устанавливается 4 слоя насадки:

- 2 в верхней части колонны высотой по 4,2 метра каждый;

- 2 в нижней части колонны высотой по 3,9 метра каждый;

Общая высота аппарата ≈ 28175 +- 5 мм.

 

Технические характеристики аппарата

 

В таблице 3.1 представлена техническая характеристика аппарата

Таблица 3.1

Наименование показателей	Значения
Давление, МПа	Расчетное	0,85
Рабочее, не более	0,5
пробное при гидравлическом испытании в вертикальном положении	0,85
		Продолжение Таблицы 3.1
Температура, ºС	расчетная
Рабочая среда	Минимальная
Максимальная
минимально допустимая стенки, находящейся под давлением	минус 60
Характеристика рабочей среды	Состав среды	фр. 105-120, фр. 120-180
Класс опасности
Взрывоопасность	Да
Пожароопасность	Да
Срок службы, лет
Группа аппарата для контроля сварных соединений ПБ-03-583-03 табл. 1
Масса не более, кг	пустого	118 300
при гидроиспытании	130 000

 

 

Материал аппарата

 

Материальное исполнение аппарата - сталь 09Г2С.

Свойства стали 09Г2С при 20°С представлены в таблице.

Таблица 3.2

ρ, кг/м3	E, МПа	[σ]20, МПа	α, ͦ С-1
	1,99∙105		13·10-6

 

Технические требования: группа М26 по ГОСТ 7350-77.

Состояние материала: термически обработанное.

Расчет обечайки

 

Обечайка: D = 3 600 мм

Определим необходимую толщину обечайки:

Расчетная температура t = 250°C;

Расчетное давление – P_Рас = 0,85 МПа.

 

Свойства стали 09Г2С при 250°C

Таблица 3.3

E, МПа	[σ], МПа	[σ]т, МПа	α, ͦ С-1
1,76∙105			15,3·10-6

 

E – модуль упругости, Мпа

[σ] – допускаемое напряжение в рабочих условиях, Мпа

σ_т – предел текучести при рабочей температуры

α - коэффициент температурного (линейного) расширения, 1/Град

Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки:

Расчетная толщина стенки обечайки определяется по формуле:

 

 

где P_рас – расчетное давление, МПа

D – внутренний диаметр аппарата, м

[σ] – допускаемое напряжение при рабочей температуре, МПа

φ – коэффициент прочности сварного шва. φ=1,0

 

S_О = S_Орас + с = 0,0095 + 0,002 = 0,0115 м.

 

где S_Орас – расчетная толщина стенки обечайки

с – суммарная прибавка к толщине стенки, м

Примем толщину стенки как наибольшее ближайшее значение толщины листа проката по ГОСТ, а именно S_О=0,012 м. С учётом высокой осевой нагрузки на обечайку, увеличим толщину до 16мм.

Условие применимости формул:

 

 

 

Условие применимости формул (2) выполняется.

Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитывается по формуле[1]:

 

 

где S_О – толщина обечайки, м

с – суммарная прибавка, м

[σ] – допускаемое напряжение при рабочей температуре, МПа

φ – коэффициент прочности сварного шва. φ=1,0

D – внутренний диаметр аппарата, м.

 

Расчет крышки и днища

 

Колонна имеет 2 эллиптических отбортованных днища:

Исходя из задания, рассчитываем эллиптическую отбортованную крышку (Рис. 3.1).

Примем H_К=0,350 м.(0,25D)

Рис. 3.1 - Эллиптическая отбортованная крышка

Расчетную толщину стенки эллиптической крышки, нагруженной внутренним избыточным давлением, находим по формуле [1]:

 

 

где P_рас – расчетное давление, МПа

R – радиус кривизны в вершине крышки, R = D = 3,6м

D – внутренний диаметр аппарата, м

[σ] – допускаемое напряжение при рабочей температуре, МПа

φ – коэффициент прочности сварного шва. φ=1,0.

 

S_К = S_Крас + с = 0,0095+0,002=0,0115 [м]

 

где S_Крас – расчетная толщина стенки крышки

с – суммарная прибавка к толщине стенки, м

Примем толщину стенки как наибольшее ближайшее значение толщины листа проката по ГОСТ, а именно S_К=0,012 м. С учётом высокой осевой нагрузки на обечайку, увеличим толщину до 16мм.

Условие применимости формул [1]:

 

 

s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>=0,004</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRPr="00B44C04"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

 

Условие применимости формул выполняется.

Максимальное внутреннее избыточное давление находим по формуле [1]:

 

 

где S_К – толщина крышки, м

с – суммарная прибавка, м

[σ] – допускаемое напряжение при рабочей температуре, МПа

φ – коэффициент прочности сварного шва. φ=1,0

R – радиус кривизны в вершине крышки, R = D.

В зависимости от диаметра и толщины крышки, принимаем по литературе:

H_Ц=0,060 м – высота цилиндрической части.