Конструкция колонны и условия эксплуатации

Проектируемая колонна предназначена для производства окисленных битумов. Колонна состоит из цельносварного корпуса. Кроме этого в колонне имеются штуцера, пред-назначенные для подвода сырья, вывода продукта, замера температуры и давления. Аппарат оборудован люками–лазами для ремонта и обслуживания.

Аппарат работает под давлением. Избыточное давление в аппарате около 0,5 МПа; диаметр аппарата – D мм; рабочая температура – около 300 °С; среда – битум. Условие работы аппарата – взрывоопасная среда и внутреннее давление. По условиям работы аппарат относится к I группе, поэтому процент контроля сварных швов принимается равным 100 % по ГОСТ 6996-86.

Расчетная температура T_R – это температура для опре-деления физико-механических характеристик конструкцион-ного материала и допускаемых напряжений. Она находится на основании теплового расчета или результатов испытаний. Если при эксплуатации температура элемента аппарата может повыситься до температуры соприкасающейся с ним среды, расчетная температура принимается равной рабочей, но не менее 20 °С. Проектируемый аппарат снабжен изоляцией, пре-пятствующей охлаждению или нагреванию элементов аппара-тов внешней средой. Рабочая температура аппарата – Т =300 °С. Расчетная температура – Т_Р = 300 °С.

Рабочее давление P – максимальное избыточное давление среды в аппарате при нормальном протекании технологического процесса без учета допускаемого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства.

Расчетное давление P_R – максимальное допускаемое рабочее давление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при максимальной их температуре. Как правило, расчетное давление может равняться рабочему давлению.

Расчетное давление может быть выше рабочего в сле-дующих случаях: если во время действия предохранительных устройств давление в аппарате может повыситься более чем на 10 % от рабочего, то расчетное давление должно быть равно 90 % от давления в аппарате при полном открытии предохра-нительного устройства; если на элемент действует гидростати-ческое давление от столба жидкости в аппарате, значение которого свыше 5 % расчетного, то расчетное давление для это-го элемента соответственно повышается на значение гидро-статического давления.

Поскольку аппарат снабжен предохранительным клапаном и рабочее давление P > 0,07 МПа:

Р_R1 = 1,1 · P,(2.36)

где: P – рабочее давление, МПа.

Пробное давление для испытания аппарата определим по формуле:

(2.37)

где: [s]²⁰ – допускаемое напряжение материала при 20°С, МПа;

[s]^tR – допускаемое напряжение материала при расчетной температуре Т_Р =300°С, МПа.

Условное давление для выбора узлов и фланцевых соединений определим по формуле:

(2.38)

По условиям работы аппарата, как в рабочих условиях, так и в условиях монтажа, ремонта, нагрузок от веса и вет-ровых нагрузок, выбираем сталь 16 ГС – область применения от – 40 °С до + 475 °С, по давлению не ограничена. Выбрали по ОСТ 26-291-94, ГОСТ 5520-89 сталь 16 ГС.

Допускаемые напряжения.

Допускаемое напряжение – [s], (МПа) для стали 16ГС с толщиной стенки свыше 18 мм при Т_Р=300 °С определим по ГОСТ 14249-89.

Модуль продольной упругости.

Выбираем расчетное значение модуля продольной упругости:

Е=1,75 ∙ 10⁵ МПа.