- •Колонные аппараты процессов абсорбции и ректификации и элементы расчета
- •Рецензенты:р.Н.Фаткуллин Доцент кафедры,кандидат технических наук т.Г. Белобородова
- •Содержание
- •Основные обозначения
- •1 Классификация аппаратов колонного типа
- •1.2 Отбойные устройства колонных аппаратов
- •2 Колонные аппараты насадочного типа
- •2.1 Распределительные устройства насадочных колонн
- •2.1.1 Распределительные устройства для подачи жидкости
- •2.1.2 Распределители газа
- •2.2 Насадочные контактные устройства
- •2.2.1 Характеристика насадок
- •3 Колонные аппараты тарельчатого типа
- •3.1 Классификация контактных тарелок
- •3.2 Характеристика тарелок с переливными устройствами
- •3.2.1 Устройство и работа барботажной тарелки
- •3.2.2 Конструкции переливных устройств
- •3.2.2.1 Устройства ввода и вывода жидкости
- •3.2.3 Минимальная скорость перехода на беспровальный режим
- •3.2.4 Градиент уровня жидкости на тарелке
- •3.2.5 Захлебывание тарелок с переливными устройствами
- •3.2.6 Тарелки колпачкого типа
- •3.2.6.1 Тарелки с круглыми колпачками
- •3.2.6.2 Тарелки с s – образными элементами
- •3.2.7 Тарелки клапанные
- •3.2.8 Тарелки ситчатые
- •3.2.8.1 Тарелки ситчатые с отбойными элементами
- •3.2.8.2 Тарелки ситчато-клапанные
- •3.2.9 Тарелки с однонаправленным движением пара (газа) и жидкости
- •3.3 Характеристика тарелок провального типа
- •3.3.1 Решетчатые тарелки
- •3.3.2 Тарелки вихревого типа
- •3.4 Основы выбора типа тарелок
- •3.5 Технические характеристики тарелок
- •Колонные аппараты пленочного типа
- •5 Распыливающие аппараты колонного типа
- •5.1 Полые распыливающие аппараты
- •5.2 Скоростные прямоточные распыливающие аппараты
- •6 Гидродинамика аппаратов колонного типа
- •6.1 Гидродинамика аппаратов насадочного типа
- •6.1.1 Однофазное движение потока через насадку
- •6.1.1.1 Движение газа
- •6.1.1.2 Движение жидкости
- •6.1.2 Двухфазное движение газа и жидкости через насадку
- •6.2 Гидродинамика аппаратов тарельчатого типа
- •6.2.1 Гидродинамика барботажных тарелок
- •6.2.2 Гидродинамика тарелок с переливными устройствами
- •6.2.2.1 Гидродинамика тарелки колпачкового типа
- •6.2.3 Гидродинамика тарелок провального типа
- •6.3 Гидродинамика аппаратов пленочного типа
- •6.3.1 Однофазное пленочное течение
- •6.3.2 Пленочное течение в двухфазном потоке
- •7.Гидродинамический расчет аппарата тарельчатого типа.
- •7.1 Гидродинамический расчет аппаратов тарельчатого типа
- •7.1.1 Расчет переливных устройств
- •7.1.2 Гидродинамический расчет тарелок с переливными устройствами
- •7.2. Расчет тарелок провального типа
- •8 Расчет сосудов и аппаратов колонного типа.
- •8.1Расчетные сечения.
- •8.2. Расчетные нагрузки и расчетная температура.
- •8.3 Сочетание нагрузок.
- •8.4 Корпус колонного аппарата.
- •8.5 Расчет элементов опоры колонных аппаратов.
- •9 Расчет опорных балок под тарелки и решетки.
- •1 Расчет на прочность колонны
- •1.9 Расчет нижнего днища Расчет аналогичен расчету верхнего днища.
- •2 Расчет колонны на ветровую нагрузку
- •10 Расчет опор колонных аппаратов на ветровую нагрузку и сейсмическое воздействие
- •11 Компьютерный расчет опор колонных аппаратов на ветровую нагрузку и сейсмические воздействия
- •Список использованных источников.
8.5 Расчет элементов опоры колонных аппаратов.
Конструктивные элементы опор колонных аппаратов показаны на рисунке 8.6.
Расчет проводится для рабочих условий и для условий гидравлического испытания колонны. Используются расчетные нагрузки в трех сечениях опоры:
х—х — в основании опоры;
у—у — в месте сварного соединения опоры с корпусом аппарата;
z— z — по центрам отверстий в опоре.
На опору действуют: Р = G — осевая сжимающая нагрузка от силы тяжести аппарата и среды, вспомогательных устройств, установленных на колонне, изоляции; М — суммарный изгибающий момент от ветровой и сейсмической нагрузок и от эксцентрично приложенных к оси аппарата сил тяжести отдельных внутренних и внешних устройств. Определение Р и М см. в СТ СЭВ 1644—79 (ГОСТ 24756—81).
Расчетная температура в опорной обечайке определяется из условия
где Δt - перепад температуры вдоль опорной обечайки, определяемый по рисунку 8.7;
tK — расчетная температура нижнего днища аппарата.
Обечайка опоры.
Прочность сварного соединения опоры с корпусом определяется условием
где — максимальный изгибающий момент в сечении у—у;
— осевая сжимающая сила в условиях гидравлического испытания аппарата;
—расчетная толщина сварного шва;
— допускаемое напряжение для материала опоры;
— допускаемое напряжение для материала корпуса аппарата;
— коэффициент прочности сварного шва. Для сварного шва, показанного на выносном узле I (см. рисунок 8.6), = 0,7.
Показанная на выносном узле I конструкция соединения опорной обечайки с корпусом недостаточно надежна, так как сварной шов не может быть выполнен двусторонним и качество исполнения не может быть проверено рентгеноскопией из-за малого острого угла между обечайкой и днищем. Для колонных аппаратов с соотношением H/D > 20 рекомендуется конструкция соединения опоры с корпусом с использованием горообразного перехода (вариант узла I на рисунке 8.6), при котором угол между днищем и обечайкой должен составлять 60—90°. Это решение обеспечивает возможность качественного выполнения двустороннего сварного шва и его рентгеноскопический контроль. Для такой конструкции = 1.
Прочность и устойчивость обечайки опоры в сечении z—z, проходящем по центру наибольшего отверстия в опоре, определяется условием
где — максимальный изгибающий момента сечении z—z;
— осевая сжимающая сила в том же сечении в условиях гидравлического испытания;
—коэффициенты, определяемые по рисунку 8.8;
[Р] и [М] — допускаемые осевая сила и изгибающий момент.
Если в сечении z—z имеется несколько отверстий, то расчет ведут для наибольшего из них при условии, что для остальных отверстий > 0,95 и> 0,95. Если для остальных отверстий<0,95 и<0,95, то принимают:
где — площадь наиболее ослабленного поперечного сечения обечайки опоры;
W— наименьший момент сопротивления того же сечения;
— эксцентриситет центра тяжести того же сечения.
Если в зоне отверстий обечайки опоры имеется кольцевой сварной шов, то проверяется его прочность по условию
где — коэффициент прочности кольцевого сварного шва;
— коэффициенты, определяемые по рисунку 8.8. Если кольцевой шов находится вне зоны отверстий, то .
Нижнее опорное кольцо.
Ширина кольца (см. рисунок 8.6) устанавливается конструктивно и должна удовлетворять условию
Выступающая наружу от обечайки опоры ширина кольца принимается из соотношения
где — внутренний диаметр резьбы анкерной шпильки.
Напряжение сжатия в бетоне определяется по формуле:
Прочность сварного соединения опорного кольца с обечайкой опоры в исполнении 4 опорного узда (см. рисунок 8.6) проверяется по условию
где —расчетный катет сварного шва.
Для опорных узлов исполнения 1,2 и 3 (рисунок 8.6) проверка прочности данного сварного соединения не производится.
Толщина нижнего опорного кольца
Где — коэффициент для опорного узла исполнения 4 (рисунок 8.6)= 1; для опорных узлов исполнения 1,2 и 3 (рисунок 8.6) по рисунок 8.9 в зависимости от параметра.
Для кольца опорного узла исполнения 4 толщина s дополнительно должна быть проверена на условие
Если получится , то опорный узел исполнения 4 неприменим.
Толщина верхнего кольца в опорных узлах исполнения 1,2 и 3 определяется по формуле:
где — коэффициент, определяемый по рисунку 8.9 в зависимости от параметра;
e1 — диаметр окружности, вписанной в шестигранник гайки анкерной шпильки.
Рисунок 8.8 - Графики для определения коэффициентов
Рисунок 8.9 - График для определения коэффициента
Рисунок 8.10 - График для определения коэффициента
Толщина ребра
где = 2 для опорных узлов исполнений 1 и 3;= 1 для опорного узла исполнения 2.
Для конструкции ребер с соотношением > 20 их необходимо дополнительно проверять на устойчивость.
Напряжение изгиба в обечайке опоры от действия верхнего кольца должно удовлетворять условию
где — коэффициент, определяемый по рисунку 8.11;
—предельное напряжение изгиба в обечайке опоры, определяемое по формуле
Здесь К21 = 1,2 для рабочих условий и К21 = 1,0 для условий монтажа и гидравлического испытания аппарата, пT — коэффициент запаса прочности по отношению к пределу текучести материала обечайки опоры, К20 — коэффициент, определяемый по рисунку 8.12 в зависимости от параметра ϑ.
где — коэффициент прочности сварного шва обечайки, расположенного в области опорного узла.
Если будет получено , рекомендуется применять конструкции нижнего опорного узла исполнений 2 или 3 .
Высота нижнего опорного узла исполнений 2 и З при ,
где
при этом рекомендуется принимать
Рисунок 8.11 - График для определения коэффициента χ4 (для опорных узлов исполнения 2 — см рисунок 8.6 — вместо b4 принимают b6, а исполнения 3 - сумму b6 + b7)
Рисунок 8.12 - График для определения коэффициента К20
Анкерные шпильки.
Число анкерных шпилек устанавливается конструктивно и может составлять 4, 6, 8, 10, 12 и далее кратно четырем.
Внутренний диаметр резьбы шпильки
Если > 1 ,то в зависимости от диаметра аппарата D принимают:
D |
<1400 |
<1400 -2200 |
Св. 2200 |
dБ |
М24 |
М30 |
М36 |
zБ |
4 |
6 |
> 12 |
Приведенные значения иявляются наименьшими для указанных диаметров колонных аппаратов, если даже диаметр шпилекокажется меньше.
Расчетный изгибающий момент при расчете анкерных шпилек :
а) в районах с сейсмичностью не более 7 балов
б) в районах с сейсмичностью более 7 балов
где – расчетные нагрузки (см. СТ СЭВ 1644-79).