Механический расчет реактора

Расчет на прочность и устойчивость производится по ГОСТ 14249-89.

Расчет толщины стенки гладкой цилиндрической обечайки, работающей под действием внутреннего давления (рисунок 6.1)

Исходные данные:

Материал обечайки - 08Х18Н10Т;

Расчетная температура -1 = 480 °C;

Расчетное давление - Р = 2,5 МПа;

  • 1 - гладкая цилиндрическая обечайка
  • 2 - промежуточная обечайка
  • 3 - внутренняя обечайка

Рисунок 6.1 - Реактор висбрекинга

Внутренний диаметр обечайки - D = 1600 мм;

Толщина стенки обечайки - S = 25 мм;

Прибавка на коррозию - с = 2,0 мм;

Коэффициент прочности продольного сварного шва - (рр = 1;

Допустимое напряжение - [о] = 97 МПа.

Расчетная толщина стенки в зависимости от давления:

Sp=p-D/(2-[o]- фр-р)

[92, с. 10] (6.72)

Sp= 2,5-1600/(2-97-1 -2,5) = 20,7 мм

Расчетная толщина стенки в зависимости от давления с учетом прибавки:

S>Sp+c [92, с. 10] (6.73)

S = 22,7 мм.

Допускаемое внутренне давление:

[р] = 2-[о]- p-(S - c)/[D + (S - с)] [92, с. 10] (6.74)

[р] = 2-97 -1 (25 - 2)/[ 1600 + (25 - 2)] = 2,75 МПа.

Расчет толщины стенки промежуточной обечайки (рисунок 6.1)

Расчет прочности проводим на перепад давления Р = 0,12 МПа.

Исходные данные:

Материал обечайки - 08Х18Н10Т;

Расчетная температура -1 = 480 °C;

Расчетное давление - Р = 0,12 МПа;

Внутренний диаметр обечайки - D = 1250 мм;

Толщина стенки обечайки - S = 6 мм;

Прибавка на коррозию - с = 2,6 мм;

Коэффициент прочности продольного сварного шва - срр = 1;

Допустимое напряжение - [о] = 97 МПа.

Расчетная толщина стенки от действия давления: Sp=p D/(2 [o]- фр-р) [92, с.10] (6.75)

Sp= 0,12 -1250/(2-97 -1 - 0,12) = 0,7737 мм

Расчетная толщина стенки от действия давления с учетом прибавки:

S>Sp+c [92, с. 10] (6.76)

S = 3,374 мм.

Допускаемое внутренне давление:

[р] = 2[о] фр-(8 - c)/[D + (S - с)] [92, с.10] (6.77)

[р] = 2-97 -1 (6 - 2,6)/[ 1250 + (6 - 2,6)] = 0,526 МПа.

Расчет толщины стенки внутренней обечайки (рисунок 6.1)

Расчет на прочность проводим на перепад давления Р = 0,12 МПа.

Исходные данные:

Материал обечайки - 08Х18Н10Т;

Расчетная температура -1 = 480 °C;

Расчетное давление - Р = 0,12 МПа;

Внутренний диаметр обечайки - D = 900 мм;

Толщина стенки обечайки - S = 5 мм;

Прибавка на коррозию - с = 2,5 мм;

Коэффициент прочности продольного сварного шва - (рр = 1;

Допустимое напряжение - [о] = 97 МПа.

Расчетная толщина стенки от действия давления:

Sp=p D/(2 [o]- Фр-р) [92, с.10] (6.78)

Sp= 0,12 -900/(2- 97-1 - 0,12) = 0,557 мм

Расчетная толщина стенки в зависимости от давления с учетом прибавки:

S>Sp+c [92, с. 10] (6.79)

S = 3,057 мм.

Допускаемое внутренне давление:

[р]=2 [о]- cpp (S - c)/[D + (S - с)] [92, с.10] (6.80)

[р] = 2-97-1-(5 - 2,5)/[900 + (5 - 2,5)] = 0,5374 МПа.

Выше приведено расчетное давление и оно ниже максимально допустимого.

Расчет толщины эллиптического днища корпуса

Расчет на прочность проводим на перепад давления Р = 0,12 МПа.

Исходные данные:

Материал обечайки - 08Х18Н10Т;

Расчетная температура -1 = 480 °C;

Расчетное давление - Р = 2,5 МПа;

Внутренний диаметр днища - D = 1600 мм;

Высота выпуклой части днища без учета цилиндрической части

- Н = 400 мм;

Исполнительная толщина стенки днища - S = 30 мм;

Прибавка на коррозию - с=2,0 мм;

Коэффициент прочности продольного сварного шва - <рр = 1;

Допустимое напряжение - [о] = 97 МПа.

Длина цилиндрической отбортовки - hi = 60 мм

Радиус кривизны в вершине эллиптического днища:

R = D2/4H [92, с.9] (6.81)

R = 16002/4-400 = 1600 мм

Расчетная толщина стенки эллиптического днища от действия внутреннего давления:

Sp = p-R/(2-[o]- (рр-0,5р) [92, с.12] (6.82)

Sp= 2,5-1600/(2[с]- фр- 0,5-2,5) = 20,75 мм

Расчетная толщина стенки эллиптического днища от действия внутреннего давления с учетом прибавки:

S>Sp+c [92, с.12] (6.83)

S = 22,75 мм

Допускаемое внутреннее давление для эллиптического днища:

[р] = 2[о]- фр-(8 - c)/[R + 0,5(S - с)] [92, с.12] (6.84)

[р] = 2-97-1 (30 - 2,0)/[1600 + (30 - 2,0)] = 3,604 МПа.

Днище отвечает условиям прочности в соответствии с требованиями ГОСТ 14249-89. Принимаем толщину стенки верхнего днища - 30 мм. Принимаем толщину стенки нижнего днища - 36 мм.

Расчет опоры-юбки реактора

Определяем диаметр болтов при условии, что опора-юбка имеет п = 12 фундаментных болтов. Максимальный расчетный ветровой момент аппарата равен Мв = 41,6-105 кг-см, толщина фундаментного кольца равен 20 мм, внутренний диаметр опорного кольца Dj = 1500 мм, наружный диаметр D2= 1850мм [92].

- определяем вес металла, из которого изготовлен аппарат:

Gi=Mg,

[92, с.22]

(6.85)

где М - масса аппарата, g = 9,8 кН/т.

Gi = 33,33-9,8 = 333 кН

- рассчитываем вес воды, заполняющий аппарат при гидравлических испытаниях:

G2=V-y, [92, с.22] (6.86)

где V - внутренний объем аппарата, у - удельный вес воды, у =10 кН/м3.

G2= 36-10 = 360 кН.

Максимальный вес аппарата:

Gmax=333+360=693 кН.

Опорную площадь фундаментного кольца находим по формуле:

F = ti/4-(D22-D12)-104, [92, с.36] (6.87)

F = 3,14/4 (1,852 - 1,52)-104= 0,92-104 см2.

Момент сопротивления опорной площади фундаментного кольца находим по формуле:

W = ((D24- D!4)/D2)-105, [93, с.36] (6.88)

W = ((1,854 - 1,54)/1,85)-105= 3,6-105 см3.

Минимальное напряжение на опорной поверхности фундаментного кольца находим по формуле:

о = G/F - M/W, [92, с.37] (6.89)

о = 33300/0,92-104 - 41,6-105/3,6-105 = 3,62 - 11,56 = -7,94 кг/см2

Нагрузку на фундаментный болт находим по формуле:

Pa=o-F/n, [92, с.37] (6.90)

Ра= 7,94-0,92-104/12 = 7173,9 кг

Диаметр болта находим по формуле:

d = + с, [92, с.37] (6.91)

где R - предел текучести металла, равен 1760 кг/см2;

с - прибавка на атмосферную коррозию составляет 0,3 см.

d = л/4-7173,9/3,14-1760 + 0,3 = 2,6 см,

т.е. внутренний диаметр резьбы болта должен быть не менее 26 мм. По сортаменту выбираем ближайший больший болт диаметром 30 мм.

Расчет реактора на ветровую нагрузку

Расчет на прочность проводим по ГОСТ Р 51273-99 и ГОСТ Р 51274-99

  • - продольные напряжения:
    • а) на наветренной стороне:

on=p-(D+s)/4(s-c)-F/rcD(s-c)+4M/s-D2-(s-c), [92, с.39] (6.92)

где F - вес аппарата, М - масса аппарата.

оп = 2,5(1600 + 25)/4(25 - 2) - 333000/3,14-1600 (25 - 2) + + 4-33000/2,5-1602 (2,5 - 0,2) = 41,3 МПа.

б) на подветренной стороне:

on=p-(D+s)/4(s-c)-F/7r-D-(s-c)-4M/s-D2-(s-c), [92, с.39] (6.93)

оп= 2,5-(1600 + 25)/4(25 - 2) - 333000/3,14-1600 (25 - 2) -

  • - 4-33000/2,5 1 602 (2,5 - 0,2) = 41,26 МПа.
  • - кольцевое напряжение: oK= p-(D + s)/2(s - с), [92, с.39] (6.94)

ок= 2,5-(1600 + 25)/2-(25 - 2) = 88,32 МПа.

  • - эквивалентные напряжения:
    • а) на наветренной стороне:

оэ= э/оп2+ оп-с*к+ ок2, [92, с.39] (6.95)

оэ = V41,32 - 41,3-88,32 + 88,322= 76,55 МПа

б) на подветренной стороне:

оэ = ^п2+ ппк+ ок2, [92, с.39] (6.96)

оэ= л/41,262 - 41,26-88,32 + 88,322 = 76,54 МПа

- условие прочности на наветренной и подветренной стороне аппарата:

Расчетное напряжение на наветренной стороне, МПа <тэ = 76,55 МПа.

Допускаемое напряжение на наветренной стороне, МПа [о] = 97 МПа.

Расчетное напряжение на подветренной стороне, МПа оэ = 76,54 МПа.

Допускаемое напряжение на подветренной стороне, МПа [о] = 97 МПа.

Реактор отвечает условиям прочности в соответствии с ГОСТ Р 51273-99 и ГОСТ Р 51274-99.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >