2.2. Розрахунок днища і кришки абсорбера

У колонних апаратах використовуються кришки і днища (знімні і приварні) різної форми: еліптичної, сферичної, конічної, плоскої. Найбільш раціональними є еліптичні кришки і днища. З обліком цього для проектованого абсорбера вибираємо еліптичне днище (приварне до обичайки) і еліптичну кришку (знімну). Днище і кришка абсорбера так само, як і обичайка, піддані внутрішньому тиску суцільної газової фази Я. Товщину кришки і днища розраховують по рівняннях, аналогічним (2.39). Тому, не роблячи додаткових розрахунків, приймаємо товщину кришки і днища рівними товщині стінки обичайки, тобто 0,016 м.

За ДОСТ 6533-88 вибираємо еліптичне днище з розмірами D_в = 3600 мм; h_в = 900 мм; δ=16 мм; h = 30 мм; число болтів z = 80; діаметр болтів М20.

За ДОСТ 1255-67 вибираємо фланці для обичайки і кришки з розмірами D_ф = 3600 мм; h = 30 мм; число болтів z = 80; діаметр болтів М20.

2.3. Розрахунок опорної частини абсорбера

Як було відзначено, абсорбційні апарати в більшості випадків розміщаються на відкритому місці і встановлюються на спеціальні фундаменти. При цьому передбачається тверде з'єднання опорної частини апаратів з фундаментом за допомогою анкерних болтів, що охороняють колонні апарати від перекидання під дією вітрового навантаження на бічну поверхню апарата.

Вибираємо для абсорбера опору циліндричної форми [6], виготовлену зі сталі Ст5.

Приймаємо: висоту обичайки опорної частини Н_оп= 2,0 м; діаметр опори D_оп = 3,6 м; товщину стінки опори s_оп = 0,016 м.

Товщина ребра [4]:

δ = , (2.48)

де G - максимальна вага апарата, МН;

k - відношення вильоту ребра до його висоти;

п - число опорних лап, наварених на бічну поверхню опорної частини колони;

z - число ребер в одній лапі;

l - виліт опори, м;

- напруга на стиск, що допускається, МПа.

Максимальну вагу апарата знаходимо з умови заповнення його водою С = 2,3 МН. Приймаємо: виліт опори n = 0,4 м; відношення вильоту ребра до його висоти k = 0,8; число лап z = 4; число ребер у лапі z = 2; напруга, що допускається, [4] = 100 МПа; С_к = 0,001 м; С_окр. = 0,001 м.

Підставивши числові значення в (2.48), одержимо:

δ =

Перевіряємо міцність зварених швів:

, (2.49)

де - загальна довжина зварених швів, м;

- катет звареного шва, м;

-напруга матеріалу шва на зріз, що допускається, МПа.

По рекомендаціях [4] приймаємо: конструктивно по ескізі апарата = 2,7 м; = 0,008 м; = 80 МПа.

Перевіряємо умову міцності звареного шва:

;

0,58≤1,21.

Умова міцності звареного шва виконується.

Для розрахунку абсорбера на перекидання знаходимо вітровий перекидаючий момент:

М_в = 0,5∙К₁∙К₂∙q_в∙ , (2.50)

де К₁, К₂ - коефіцієнти;

q_в - питоме вітрове навантаження, Па;

H_заг - загальна висота абсорбера, м.

Загальна висота абсорбера:

H_заг = H_аб +Н_оп; (2.51)

H_заг = 14,9 +2,0=16,9м.

По рекомендаціях [6] К₁ = 0,7; К₂= 2; q_в = 1000 Па.

Тоді:

М_в = 0,5∙0,7∙2∙1000∙16,9²∙3,6=0,720∙10⁶ Па=0,72МПа.

Згинаюча напруга в стінці опори [4]:

(2.52)

Величина згинаючої напруги дорівнює:

= 17,13 МПа.

Розрахункове значення напруги, що менше допускається, = 146,7 МПа.

Робимо перевірку опори на стійкість.

Для відношення знаходимо (6) k₁ = 2,07; k₂ = 6,7;

Визначаємо коефіцієнт по формулі:

; (2.53)

Перевіряємо умову стійкості опори:

, (2.54)

Е- модуль пружності матеріалу, Па.

Для сталі Ст5 знаходимо [4] Е = 1,88∙10¹¹ Па.

Одержимо:

5,696∙10^-3<0,016.

Стійкість опори забезпечена.

Зовнішній діаметр опорного кільця:

D₁=D_оп+2∙s_оп+2∙l. (2.55)

де D_оп - внутрішній діаметр опори, м.

D₁ = 3,6+2∙0,016+2∙0,4 = 4,43 м.

Внутрішній діаметр опорного кільця:

D₂=D_оп - 2∙l. (2.55)

D₂=3,6 - 2∙0,4=2,8м.

Визначаємо максимальну напругу зминання фундаменту під опорною поверхнею по формулі:

(2.57)

З урахуванням розмірів кільця одержимо:

= 0,329 МПа.

Розрахункова товщина опорного кільця:

(2.58)

Одержимо:

Приймаємо s_к = 0,034 м.

Визначаємо мінімальна напруга зминання фундаменту під опорною поверхнею:

(2.59)

Тоді:

= 0,011 МПа.

Отримане значення свідчить про те, що апарат не стійкий на перекидання і потрібна установка фундаментних (анкерних) болтів.

Загальне розрахункове навантаження на фундаментні болти:

Р₆ = 0,785∙ (2.60)

Р₆ = 0,785∙ МПа.

Необхідне число фундаментних болтів:

, (2.61)

де F_в - площа перетину обраного болта, м²;

k - безрозмірний коефіцієнт;

η - поправочний коефіцієнт/

Вибираємо болти М18 і знаходимо по [6, табл. 13.7], k=1; η = 1.

Приймаємо більше парне число болтів z=4, що відповідає рекомендаціям (7).