4. Механічний розрахунок апарата на міцність

Корпус вертикальних апаратів з мішалкою складається з цілиндричної обичайки, днища та кришки.

Механічний розрахунок на міцність зводиться до визначення товщини стінки циліндрічної обичайки, кришки та днища апарату, а також обичайки та днища сорочки.

4.1. Розрахунок циліндричної обичайки апарату

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

м

(4.1)

де: D_в – внутрішній діаметр апарата, м;

– напруга, що допускається , при розтяганні, МПа;

С – поправка на корозію, ерозію з урахуванням терміну роботи апарата і допуск по товщині листа, м.

Р – внутрішній тиск в апараті, МПа.

Величину поправки С знаходять по формулі:

С=С1+С2+С3,

(4.2)

де:С₁ – збільшення на корозію , виходячи зі швидкості і терміну служби апарата, м(С₁=0,5∙10^-3м);

С₂ – збільшення на ерозію, м (для апаратів, у яких відсутні абразивні тверді частки С₂ = 0);

С₃ – збільшення на допуск по товщині листа, з якою виготовляється обичайка, м( );.

(4.3)

де: Р_роб – робочий тиск в апараті, який дорівнює 0,3 МПа.

Р_р – гідростатичний тиск стовпа рідини.

Гідростатичний тиск знаходимо за формулою:

(4.4)

де: Н_р – висота стовпа рідини, м.

Па

(4.5)

Р=30000+7351,81=37351,81 Па ~0,37 МПа.

(4.6)

Напругу , що допускається , для сталі Ст.10 по межі міцності визначаємо по [4, таб.2.5] і формулі:

(4.7)

де: – межа міцності при розтяганні, МПа.

n_в – запас міцності;

–поправочний коефіцієнт, м.

По [4, таб.14.4] знаходимо n_в=2,6. За значенням визначаємо групу апарата і його клас. Приймаємо , що апарат має 2-у експлуатаційну групу і 2-й експлуатаційний клас. При цьому допущені =1. Величину знаходимо по [4, таб. 2.5]:

МПа.

Підставивши знайдені числові значення в (18), одержимо:

МПа.

Напругу, що допускається для сталі Ст.10 по границі текучості визначимо по формулі:

(4.8)

де: – границя текучості, МПа;

– запас міцності по границі текучості.

Величину знаходимо [4, таб. 2.5]:

МПа.

По [4, таб.14.4] знаходимо

Підставивши знайдені числові значення в (19), одержуємо:

МПа.

(4.9)

У якості розрахункового приймаємо значення менше, тобто =130,76 МПа.

Розрахункова товщина стінки обичайки:

м ~3 мм

(4.10)

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

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

(4.11)

де: – пробний тиск при гідравлічному випробуванні, рівний 0,9 МПа.

Величину розраховуємо за формулою:

(4.12)

(4.13)

Тоді:

=90000+9908,1=99908,1 Па ~1,0 МПа

(4.14)

Напруга в стінці обичайки при гідравлічному іспиті апарата:

(4.15)

де: - коефіцієнт міцності зварених швів, по [4] приймаємо рівним 1.

При підстановці всіх величин , одержуємо:

МПа

(4.16)

.

Таким чином, розрахункова товщина стінки обичайки , значно менше стінки обраного апарату S = 6 мм, а звідси забезпечує її міцність.