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; d_у=100 мм; p_у=1 МПа;

3 – стандартный диаметр 108 мм; d_у=100 мм; p_у=1,6 МПа;

4 – стандартный диаметр 57 мм; d_у=50 мм; p_у=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