Типы корпусов цилиндрических стальных сосудов и аппаратов

Емкости, сосуды и резервуары

 

В основной химической промышленности широко используются аппараты объемного типа без внутренних устройств (рассматривали на практических занятиях на примере проектирования емкости для хранения жидкостей и газов). Такие аппараты относятся к вспомогательному оборудованию и в зависимости от назначения подразделяются на следующие группы:

· ресиверы – приемники газа и воздуха, предназначенные для накопления сжатых газов и служащие в качестве буферных емкостей, уменьшающих колебания давления в сети компрессора;

 

– штуцер ввода газа;

– труба ввода газа;

– предохранительный клапан;

– бобышка для манометра;

– штуцер вывода конденсата;

 

· газгольдеры – приемники газов переменного объема, работающие при давлении близком к атмосферному и служащие в качестве буферных емкостей между цехами производящими и потребляющими газ (промежуточные склады);

· маслоотделители – служат для очистки газа от капель масла. Из нагнетательного газохода газ после компрессора поступает в аппарат, где его скорость резко снижается, а также за счет перегородки меняется направление его потока, что дополнительно способствует отделению масла;

 

· аккумуляторы – служат для накопления жидкостей, находящихся под давлением.

Снабжены следующими штуцерами для ввода жидкости, для предохранительного клапана, для вывода продуктов;

 

· монжусы (монтежю) – устройства, предназначенные для периодического подъема и перемещения находящихся в них жидкостей под давлением газов (воздуха);

Используются для перекачивания кислот и коррозионноактивных растворов без помощи насосов, конструкция их включает:

 

– штуцер подачи кислоты;

– штуцер сжатого воздуха;

– штуцер для установки предохранительного клапана;

– перелив;

– штуцер для спуска остатков кислоты

 

Сосуд заполняется раствором, избыток которого сливают через перелив, далее подают сжатый воздух и через штуцер подачи кислота выдавливается;

· мерники – емкости для точного отмеривания заданного объема жидкости;

· напорные баки – емкости для создания определенного гидростатического давления жидкостей за счет их расположения на определенной высоте;

· сепараторы – устройства для разделения газовой и жидкой фазы;

· хранилища (резервуары) – емкости для длительного хранения жидких веществ.

 

Типы, основные параметры и размеры

Цилиндрических сварных сосудов и аппаратов

Размеры цилиндрических сварных сосудов и аппаратов с номинальной емкостью 0,01–200 м³, предназначенных для работы под давлением, меньшим либо равным 16 МПа, с диаметрами от минимального наружного, равного 219 мм, до максимального внутреннего диаметра, составляющего 4000 мм, регламентируются ГОСТ 9431–85 и в зависимости от положения оси симметрии, формы днищ и крышек подразделяются на 9 типов аппаратов, из которых 6 вертикальных и 3 горизонтальных (обозначения: ГЭЭ, ГПП и т. д.).

Типы корпусов цилиндрических стальных сосудов и аппаратов

 

 

Длина обечаек согласно ГОСТ 9617–76 также выбирается из ряда 60–30000 мм (Алперт, С. 123).

Основные размеры корпусов типа ВЭП приведены в табл. 6.2 (С. 185).

Нормальную емкость цилиндрических аппаратов и сосудов объемом 0,01–200 м³ следует выбирать из нормального ряда по ГОСТ 123372–78 (Алперт, С. 182).

Рассмотрим общую методику расчета аппарата емкостного типа.

1. На основании данных технологического баланса рассчитывается объем аппарата емкостного типа:

 

 

где k – коэффициент запаса производительности.

 

2. По ГОСТам выбирается номинальная емкость цилиндрического аппарата (т. е. внутренний объем без учета открываемых крышек, люков) из нормального ряда, выбирается тип аппарата и габаритные размеры.

3. Рассчитывается толщина стенки аппарата, Так, для аппаратов, работающих под наливами, по известной формуле расчета толщины стенки цилиндрической обечайки на внутреннее давление

 

 

в которой расчетное давление Р (МПа) определяется по высоте жидкости в сосуде

 

Р = Н _ж ρ g ∙ 10^–6.

 

Пример. Рассчитать толщину обечайки хранилища для моногидрата объемом 2100 м³, учитывая, что D _в равен 18000 мм и Н _ж составляет 9000 м. Хранилище без футеровки; материал – ВСт3ПС; [σ] = 134 МПа, прибавка на коррозию – 2 мм; φ_ш = 0,95; при 30°С составляет 1826,1 кг/м³.

Определяем расчетное давление в хранилище

Р = 9,0 ∙ 1826,1 ∙ 9,81 ∙ 10^–6 = 0,161 МПа.

 

Тогда толщина стенки хранилища составит

 

мм.

 

Толщина нижнего пояса составила 14 мм, однако в верхней части гидравлическое давление меньше и толщина может быть уменьшена. Фактическая толщина верхнего пояса из листов составит 12 мм.

4. Невысокие вертикальные аппараты далее проверяют на прочность по формулам для цилиндрических обечаек, работающих под внутренним или наружным давлением.

Высокие вертикальные аппараты рассчитывают на прочность и устойчивость как колонные, т. е. с учетом ветровых нагрузок и гидростатического давления от столба рабочей жидкости.

При расчете горизонтальных цилиндрических емкостных аппаратов их рассматривают как балку с равномерно распределенной нагрузкой, расположенную на двух или более опорах. Корпус проверяют на устойчивость в опасных местах, к которым относятся: поперечное сечение в средней части корпуса (максимальные изгибающие напряжения), поперечные сечения под опорами. Методика расчета изложена в книге А. С. Криворот «Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности» (С. 103–107).