Розрахунок корпуса абсорбера (обичайки)

Розрахунок обичайки зводиться до визначення її товщини, що забезпечує механічну міцність при робочому тиску в абсорбері. Розрахункова товщина стінки, обраної циліндричної обичайки, підданої внутрішньому тиску Р:

s' = + С, (1.41)

де - внутрішній діаметр апарата, м; - напруга, що допускається при розтяганні, МПа; у – коефіцієнт, що залежить від кількості неукріплених отворів у стінці обичайки, їхнього діаметра, наявності зварених швів; С- поправка на корозію, ерозію з урахуванням терміну роботи апарата і допуск по товщині листа,м.

У свою чергу:

С = С₁ + С₂ + С₃, (1.42)

де С₁ – збільшення на корозію, виходячи зі швидкості корозії і терміну служби апарата, м; С₂ – збільшення на ерозію,м; С₃- збільшення на допуск по товщині листа, з якого виготовляється обичайка,м.

По рекомендаціях [6], приймаємо:

С₁ = С₂ = С₃ = 0,001 м,

С = 0,001+0,001 + 0,001 = 0,003м.

Визначаємо значення робочого тиску в апараті з урахуванням гідростатичного тиску стовпа рідини в нижній частині обичайки.

Гідростатичний тиск у нижній частині обичайки, Па:

Р_р = ρ_х * g *H_p, (1.43)

де H_p - висота стовпа рідини в нижній частині апарата, м.

Величину Н_р приймаємо 9м (виходячи з кількості рідини, що знаходиться в колоні під час роботи [1]).

Тоді:

Р_р = 998*9,81*9 = 88113 Па

Розрахунковий внутрішній тиск в обичайці визначаємо по формулі:

Р = Р_роб. + Р_р, (1.44)

де Р_роб. – робочий тиск в абсорбері, Па.

З урахуванням (1.44) одержуємо:

Р = 101000 + 88113 = 189113Па 0,19 МПа

Напругу, що допускається, для сталі Х18Н10Т по межі міцності визначаємо по табл. 14.4 [6] і формулі:

σ_д = * ŋ, (1.45)

де σ_у – межу міцності при розтяганні, МПа; n_в – запас міцності; ŋ – поправочний коефіцієнт.

По табл. 14.4 [6] знаходимо n_в =2,4. Значення ŋ визначаємо з групи апарата і його класу. Приймаємо, що апарат має 2-у експлуатаційну групу і 2-й експлуатаційний клас. При цьому допущені ŋ = 1. Величину σ_у знаходимо по табл. 2.5 [6]:

σ_у = 540 МПа.

Підставивши знайдені числові значення в (1.45), одержуємо:

σ_д = = 225 МПа.

Напругу, що допускається, для сталі Х18Н10Т по границі текучості визначаємо по формулі:

σ_д = ŋ. (1.46)

де - границя текучості, МПа; - запас міцності по границі текучості.

Величину знаходимо по табл. 2.5 [6]:

= 220 МПа.

По табл.14.4[6] знаходимо n_т =1,5.

Підставивши знайдені числові значення в (1.46), одержуємо:

σ_д = = 146,7 МПа.

У якості розрахункового приймаємо менше значення σ_д, тобто σ_д = 146,7 МПа.

Знаходимо величину у по формулі:

у = , (1.47)

де n- число люків; d₁ – діаметр люка,м.

З урахуванням необхідності двох люків на кожен ярус (секцію) насадки одержуємо загальне число люків n = 20. Вибираємо стандартний діаметр люків [4] d₁ =0,5м.

Визначаємо значення у:

у = = 0,778.

Розрахункова товщина стінки обичайки:

s' = + 0,003 = 5,33*10^-3м.

З урахуванням необхідної жорсткості обичайки приймаємо товщину обичайки s=0,006м.

Перевіримо напругу в стінці обичайки при гідравлічному іспиті апарата водою, коли тиск:

Р_ісп. = Р_г + Р, (1.48)

де Р_г – спробний гідравлічний тиск, Па.

Величину Р_г вибираємо по табл. 14.5 [6]: Р_г = 150000 Па.

Тоді:

Р_ісп = 150000+190000 = 340000 Па.

Для розрахунку приймаємо Р_ісп = 0,4 МПа.

Напруга в стінці обичайки при гідравлічному іспиті апарата:

σ = , (1.49)

де _ш – коефіцієнт міцності зварених швів, по [6] приймаємо рівним 0,95.

При підстановці усіх величин, одержуємо:

σ = = 196,7 Мпа

Розраховане σ менше σ_д по межі міцності, при розтяганні, але більше σ_д по границі текучості. Тому отримане значення товщини стінки обичайки задовольняє розрахункам на міцність, але не задовольняє вимогам по жорсткості. З вимог на жорсткість приймаємо мінімальну з рекомендованих для апаратів даного діаметра товщину обичайки [4]s = 0,014м.