Подбор стандартных элементов
При дальнейшем проектировании химического оборудования следует подобрать патрубки, фланцы с их крепежом, трубные решетки, опорные устройства (лапы или опоры).
Если размеры обечаек стандартизованы, то подобрать патрубки и фланцы можно по условному проходу и условному давлению. Задаваясь допустимой скоростью движения среды в данном патрубке (см. главу 10) определяют его внутренний диаметр по уравнению расхода
где d – внутренний диаметр патрубка, м;
G – массовый расход жидкости, кг/с;
w – скорость движения жидкости в патрубке, м/с;
r – плотность жидкости, кг/м3.
Далее по стандартам или нормалям выбирается подходящий патрубок при заданном условном давлении. Если рабочее давление выше данного условного, то принимают большее условное давление. По полученному условному проходу патрубка и принятому условному давлению по стандартам или нормалям подбирается подходящий фланец.
Опорные устройства химических аппаратов подбираются по стандартам или нормалям. Вначале определяется вес аппарата в рабочем состоянии или при гидравлическом испытании заполненный водой, затем выбирается число лап и по нагрузке на одну лапу – ее тип и вид.
При установке колонного аппарата на открытом воздухе желательно провести его расчет на ветровую нагрузку по ГОСТ 24757-81.
Пример 11.1.Определить основные размеры цилиндрического аппарата с рубашкой и эллиптическими крышками, если: в аппарате давление 0,8 МПа и температура 80 °С; в рубашке давление 1,2 МПа и температура 180 °С. Весь аппарат изготовлен из стали 12Х18Н10Т.
Дано, что патрубки имеют следующие размеры:
1 и 2 – стандартный диаметр 108 мм; dу=100 мм; pу=1 МПа;
3 – стандартный диаметр 108 мм; dу=100 мм; pу=1,6 МПа;
4 – стандартный диаметр 57 мм; dу=50 мм; pу=1,6 МПа.
|
| Рис. 11.4. К примеру 11.1 |
Решение:В соответствии с
ГОСТ 14249-80 нормативные допускаемые напряжения для стали 12Х18Н10Т при температурах, близких к расчетным, будут равны [s]100=160 МПа; [s]200=140 МПа; модуль упругости Е=1,98·105 МПа. Примем, что аппарат изготовлен автоматической сваркой под слоем флюса, поэтому j=1. Коррозионная проницаемость применяемого материала менее 1 мм в год, поэтому прибавка на коррозию и эрозию составит 1 мм. Все размеры приведены на рис. 11.4.
Определим толщину стенки корпуса аппарата под действием внутреннего давления 0,8 МПа
Примем толщину стенки аппарата 4 мм.
Определим толщину стенки рубашки от действия внутреннего давления
Примем толщину стенки рубашки 7 мм.
Определим приближенную толщину стенки аппарата под действием наружного давления, приняв запас устойчивости 1,1
;
Примем большее значение толщины стенки аппарата 0,0056.
Определим допускаемое наружное давление
Примем меньшее значение величины 0,974. Тогда
;
;
Таким образом, приходится принять толщину стенки аппарата 7 мм.
Определим толщину эллиптических днищ, находящихся под внутренним давлением 0,8 МПа и при температуре 80 °С,
;
Толщина днища должна быть не менее толщины стенки аппарата, рассчитанного на внутреннее избыточное давление, поэтому примем толщину днища 4 мм.
|
| Рис. 11.5. К выбору фланцев |
Подберем по стандарту фланцы к патрубкам в соответствии с конструкцией, показанной на рисунке 11.5. Основные размеры фланцев сведем в табл. 11.4. В этой таблице Z – число болтов; d – диаметр болтового отверстия. Диаметр болта принимается на 2 мм меньше диаметра отверстия.
Таблица 11.4.Основные размеры подобранных фланцев к патрубкам