Розрахунок хімічного реактора

1.	Розрахунок на міцність еліптичної кришки апарату
2.	Розрахунок на міцність сферичного днища апарату
3.	Розрахунок на міцність циліндричної обітниці реактора
4.	Розрахунок на міцність конічної обичайки реактора та нетороїдального переходу циліндричної обичайки реактора (великого діаметру) у конічну
5.	Розрахунок маси апарату та підбір опор
Використовувана література

Перед розрахунком визначимося з вибором конструкційного матеріалу, залежно від необхідної хімічної стійкості. За табл.III.19. «Нержавіючі сталі, сортамент, властивості та сфери застосування» [1] вибираємо листову сталь марки 03Х18Н11. Зварні з'єднання з цієї сталі, мають високу стійкість проти МКК в середовищах окисного характеру, не схильні до ножової корозії. Використовується для зварного обладнання ємнісного, теплообмінного та трубопроводів. Застосовується від -253 до +610 °С.

Руйнівну дію середовища на матеріал враховуємо введенням добавки до номінальної товщини деталі:

де τа - амортизаційний термін служби апарату (приймаємо τа = 20 років);

П – корозійна проникність, мм/рік. За табл.III.21. «Корозійна стійкість аустенітних та аустенітно-феритних нержавіючих сталей» [1] приймаємо П=0,025 мм/рік.

1.РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ ЕЛЛІПТИЧНОЇ КРИШКИ

Розрахунок товщини стінки еліптичної кришки, навантаженої надлишковим внутрішнім тиском.

Товщину стінки кришки розраховуємо за формулами (52)-(54) [2]:

Приймається товщина кришки s1 = 16 мм.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск розрахуємо за формулою (54) [2]:

Проведемоперевірку на необхідність укріплення отвору для штуцера.

Відповідно до формули (26) [3]

де Dp =2D=2∙2=4 м при х=0 згідно (5) [3].

Товщину стінки кришки, при якій не потрібно зміцнення отвору, визначимо підбором:

Виконавча товщина кришки апарата приймається s1 = 25 мм.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск:

Відповідно до ГОСТ 6533-78 за таблицею 7.2 [7] приймаємо h1 = 60 мм.

Проведемо перевірочний розрахунок за п. 3.3.1.4. [2]:

Відповідно до умов п. 3.3.1.4. [2] приймаємо товщину стінки 25 мм.

Розрахунок товщини стінки еліптичного днища, навантаженого надлишковим зовнішнім тиском.

Зовнішній надлишковий тиск приймаємо рівним атмосферному р=0,101 МПа, при абсолютному тиску всередині апарату 0 МПа.

Товщину стінки днища розраховуємо за формулами (56)-(58) [2]

де Ке = 0,9 для попереднього розрахунку [2].

Подальший розрахунок проводимо з умови товщини стінки s1 = 25 мм.

Визначимо допустимий зовнішній тиск за формулою (58) [2]:

де допустимий тиск [p]п з умови міцності:

допустимий тиск [p]Е з умови стійкості в межах пружності:

Допустимий зовнішній тиск:

Приймаємо еліптичне днище з відбортуванням h1 = 60 мм завтовшки стінки s1 = 25 мм за ГОСТ 6533-78.

2.РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ СФЕРИЧНОГО ДНИЩА

Товщину стінки сферичного днища корпусу, навантаженого внутрішнім надлишковим тиском, розраховуємо за такою формулою:

Розрахункова товщина стінки днища

де R=0,5D з Н=0,25D; Р=р+ ρgh=1,47∙10 6 +1000∙4,1∙9,81=1,51 МПа; р – тиск усередині апарату – 1,47 МПа, ρ=1000 кг/м 3 – щільність води при гідровипробуванні апарату, h=L1 +L2 +Lк +0,5D0 =1200+1800+300+0,5∙1600=4100 мм.

Товщина стінки з надбавкою:

Таким чином, по [4] приймаємо товщину стінки

Допустимий внутрішній надлишковий тиск розраховуємо за формулою:

В результаті проведених розрахунків та отриманої товщини сферичного днища корпусу апарата під внутрішнім тиском приймаємо товщину сферичного днища 8 мм.

Відповідно до ГОСТ 6533-78 за таблицею 7.2 [7] приймаємо довжину відбортованої частини днища h1 = 40 мм.

Проведемо перевірочний розрахунок за п. 3.3.1.4. [2]:

D – діаметр обичайки (D = 2 м);

[s] - допустима напруга при розрахунковій температурі, МПа;

φр - розрахунковий коефіцієнт міцності зварного шва.

Приймаємо вид зварного шва - стиковий з двостороннім суцільним проваром, що виконується автоматичним та напівавтоматичним зварюванням. За табл.20 додатка 5 [2] знайдемо значення коефіцієнта міцності ?р =1,0.

s = 13,2 +0,5 = 13,7 мм

Приймаємо товщину стінки s=16 мм (див. п. 2).

Допустимий надлишковий внутрішній тиск буде рівним (формула 10 [2]):

---