1 Расчет аппарата на прочность

1.1 Выбор конструкционного материала для изготовления корпуса аппарата

Учитывая высокую заданную коррозионную активность компонентов обрабатываемой среды, выбирали в качестве основного конструкционного материала двухслойную сталь по ГОСТ 10855 с основным слоем из углеродистой стали марки ВСт3сп5 и плакирующем слоем из нержавеющей жаростойкой стали аустенитного класса марки 12Х18Н10Т. Для промежуточных днищ – нержавеющую сталь марки 12Х18Н10Т. Для элементов аппарата, не соприкасающихся с обрабатываемой средой, выбираем углеродистую сталь по ГОСТ 380.

Состав и механические свойства сталей в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 – Химический состав сталей.

Марка стали	Содержание элементов, %
	С	Mn	Si	Cr	Ni	S	P
ВСт3сп5	0,14-0,22	0,40-0,65	0,12-0,30	≤0,30	≤0,30	≤0,05	≤0,04
12Х18Н10Т	≤0,12	≤2,0	≤0,8	17-19	9-11	≤0,02	≤0,035

Таблица 1.2 – Механические свойства сталей.

Марка стали
ВСт3сп5	≥210	≥380	≥25	≥0,5
12Х18Н10Т	≥240	≥530	≥38	≥23

В качестве контактных устройств по рекомендациям [1] принимали однопоточные клапанные прямоточные тарелки по ГОСТ 16452 исполнения I, модификации A, расстояние между рядами клапанов 75 мм. Расстояние между тарелками 700 мм, высота сливного порога 40 мм, изготовлены из стали 12Х1810T.

Обозначение:

Тарелка I А ГОСТ 16452-79

1.2 Определение основных расчетных параметров

Исходные данные

диаметр аппарата – 1,1 м;

рабочее давление в аппарате – 0,05 МПа;

рабочая температура в аппарате – 305 ºС.

Задача расчета: определение длины толщины стенок элементов корпуса колонны и проверка на прочность.

Расчетную температуру стенок t, ºС, определяли, согласно [2, стр. 9], по формуле:

(1.1)

где - максимальная температура среды, ºС.

Согласно заданию, принимали

Гидростатическое давление среды определяли, согласно [2, стр. 24], по формуле:

(1.2)

где- плотность среды,

- ускорение свободного падения,

- высота столба жидкости,

Для среды внутри аппарата (светлые нефтепродукты) принимали ориентировочноМинимальную высоту столба жидкости в рабочих условиях принимали (примерно до нижней тарелки)

Тогда по формуле (1.2) гидростатическое давление среды:

Принимали, что повышение давления в аппарате во время действия предохранительного клапана составляет не более 10 % и при определении расчетного давления, согласно [3, стр. 4], не учитывается.

Отношение гидростатического давления среды к рабочему давлениюопределяли согласно [2, стр. 8]:

(1.3)

где- гидростатическое давление,

- рабочее давление,

Принимали, согласно заданию,

Так как найденное соотношение больше 5 %, то для рабочих условий расчетное давлениепринимали, согласно [2, стр. 8]:

где- гидростатическое давление,

- рабочее давление,

Допускаемые напряжения

Для рабочих условий допускаемые напряжения определяли, согласно [4, стр.9], по формуле:

(1.4)

где - коэффициент, учитывающий вид заготовки;

- нормативное допускаемое напряжение для материала при рабочей температуре,

Для листового проката, согласно [2, стр. 10], принимали для материала основного слоя – стали марки ВСт3 – по [3, стр. 55] при температуре плюс 305 ºС принималиТогда

Для условий гидравлических испытаний допускаемые напряжения определяли, согласно [2, стр. 9], по формуле:

(1.5)

где - предел текучести материала основного слоя аппарата при температуре плюс 20ºС.

Для стали марки ВСт3сп5 по [2, стр. 282] принимали Тогда

Расчетное давление гидроиспытаний

Гидростатическое давление воды при испытаниях определяли, согласно [1, стр. 29], по формуле:

(1.6)

где - высота слоя воды,

Высота корпуса аппарата

Тогда по формуле (1.6) гидростатическое давление при испытаниях:

Пробное давление гидроиспытаний определяли, согласно [2, стр. 8], по формуле:

(1.7)

где- расчетное давление,

- допускаемые напряжения для материала основного слоя аппарата – стали марки ВСт3сп5 при температуре плюс 20ºC,

- допускаемые напряжения для материала основного слоя аппарата при рабочих условиях,

Ранее определено:Согласно [2, стр. 11], принималиТогда по формуле (1.7):

Отношение гидростатического давления к пробному давлениюопределяли согласно[2, стр.8]:

(1.8)

Так как найденное соотношение больше 5 %, то для условий испытаний расчетное давлениепринимали, согласно [2, стр. 9]:

где- гидростатическое давление при испытании,

- пробное давление,

Прибавка к расчетным толщинам конструктивных элементов

Прибавку к расчетным толщинам конструктивных элементов, согласно [4, стр. 10], определяли по формуле:

(1.9)

где - прибавка для компенсации коррозии и эрозии,

- прибавка для компенсации минусового допуска,

- технологическая прибавка,

Прибавку для компенсации коррозии и эрозии, согласно [2, стр. 10], определяли по формуле:

(1.10)

где - скорость коррозии,

- срок службы аппарата,

- прибавка для компенсации эрозии,

Согласно [2, стр. 10] принимали П≤0,1 мм/год=0,0001м/год; принимали срок службы аппарата согласно [2, стр. 10], для наших условий

Тогда по формуле (1.10):

Прибавку на минусовой допуск принимали исходя из величины предельного отклонения толщины листа по стандарту на двухслойную листовую сталь (ГОСТ 10885-85):

Принимали, согласно [2, стр. 10]:

Тогда по формуле (1.9) получали:

Принимали