3. Механическая часть

3.1 Исходные данные для конструктивного расчета аппарата

Целью механического расчета является определение толщины стенки и днища аппарата ОГ - 200, а так же расчет одного фланцевого соединения, проверка на прочность и устойчивость корпуса аппарата при действии силы тяжести самого аппарата и его содержимого с учетом возможных дополнительных внешних нагрузок.

Механический расчет произведем по методике, указанной в источнике [9].

Исходные данные для расчета отстойника:

- внутренний диаметр ЭДГ D_в=3400 мм

- технологическое (рабочее) давление P_абс=0,6 Мпа

- рабочая температура t_раб=25°С

- среда – водонефтяная эмульсия.

Рис. 3.1. Отстойник.

1 – корпус; 2 – изолятор; 3 – верхний электрод; 4 – нижний электрод; 5 – сборник обессоленной нефти; 6 – трансформатор; 7 – ввод высокого напряжения; 8 – сборник соленой воды; 9 – промывочный коллектор; 10 – распределитель нефти.

Потоки: I – выход обессоленной нефти; II – вход нефти; III – удаление шлама; IV – ввод воды на промывку аппарата; V – выход дренажной воды.

3.1.1 Выбор материала

Данный отстойник изготовлен для категории размещения 1 по ГОСТ 15150 (для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом) с установкой на открытом воздухе. Применяется в установках сбора и подготовки продукции нефтяных месторождений для эксплуатации в макроклиматических районах II₅ и II₄ по ГОСТ 16350 с температурой воздуха при эксплуатации: для умеренного климата от +40°С до -50°С. Учитывая давление 0,6 МПа и среднюю коррозионность среды, принимаем низколегированную сталь марки 09Г2С, которая имеет механические характеристики:

[2]

3.1.2 Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки

Цилиндрическая часть корпуса представляет собой тонкостенный цилиндр, толщина которого определяется согласно ГОСТ 14249-89:

где S – расчетная толщина, м;

расчетное избыточное давление, Па;

внутренний диаметр аппарата, м;

допускаемые напряжения на растяжение материала аппарата, Па

коэффициент прочности продольного сварного шва

прибавка на коррозию (принимается из интервала 1-6 мм).

При расчете на прочность аппаратов, содержащих взрывоопасные и токсичные среды и снабженных предохранительными клапанами, расчетное давление принимают на 10%, но не менее, чем на 0,2 Мпа больше технологического. Это позволяет избежать загрязнения окружающей атмосферы и обеспечивает нормальную эксплуатацию технологических установок.

В данном случае избыточное давление равно:

Расчетное давление:

За расчетное принимается большая величина, следовательно,

Расчетная температура стенки аппарата принимается равной наибольшей температуре среды, соприкасающейся со стенкой – t=25°С.

3.1.3. Допускаемое напряжение

Допускаемое напряжение определяют по формуле:

(3.2)

где – поправочный коэффициент, равный 0,9 для аппаратов, содержащих взрыво- и пожароопасную или токсичную среду.

Рассчитаем нормативное допускаемое напряжение: , . [9]

Для последующего расчета принимаем наименьшее МПа. Тогда допускаемое напряжение будет равно:

Учитывая, что продольные и поперечные швы обечаек стальных аппаратов должны быт только стыковыми и предполагая двухстороннюю сварку, выполненную автоматически, принимаем

Теперь имеем все данные для определения толщины стенки цилиндрической части аппарата:

Принимаем ближайшую большую толщину стенки листа по сортаменту 12 мм.