ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Основные расчетные параметры

Основными расчетными параметрами для выбора конструкцион­ного материала и расчета элементов аппарата на прочность являются температура и давление рабочего процесса.

Температура. Различают рабочую и расчетную температуру.

Рабочая температура I - это температура содержащейся или пе­рерабатываемой среды в аппарате при нормальном протекании в нем технологического процесса.

Расчетная температура tR - это температура для определения физико-механических характеристик конструкционного материала и до­пускаемых напряжений. Расчетная температура определяется на основа­нии тепловых расчетов или результатов испытаний. При положительных температурах за расчетную температуру стенки аппарата принимают наибольшее значение температуры стенки. При отрицательной темпера­туре стенки элемента сосуда или аппарата за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений следует принимать темпера­туру 20 °С.

При невозможности произвести тепловые расчеты или измерения и в тех случаях, когда во время эксплуатации температура стенки повы­шается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, за расчет­ную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.

Давление. Различают рабочее, расчетное, условное (номинальное) и пробное давления.

Рабочее давление р - максимальное внутреннее избыточное или наружное давление среды в аппарате при нормальном протекании тех­нологического процесса без учета гидростатического давления среды и допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства (клапана и др.).

Расчетное давление pR - максимальное допускаемое рабочее дав­ление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при максимальной их температуре. Расчетное дав­ление принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше.

Расчетное давление может быть выше рабочего в следующих 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 предохранительного устройства;

• если на элемент действует гидростатическое давление от стол­ба жидкости в аппарате, значение которого свыше 5 % от расчетного, то расчетное давление этого элемента соответственно повышается на зна­чение гидростатического давления.

Для элементов аппарата с раздельными пространствами, имею­щими разные давления, за расчетное давление принимается каждое из них (без учета других). Допускается производить расчет на разность давлений, если при эксплуатации в любом случае надежно обеспечива­ется наличие давлений во всех пространствах.

Пробное давление - избыточное давление, на которое аппарат ис­пытывается на прочность и плотность после его изготовления и перио­дически при эксплуатации.

Гидравлическое испытание сосудов, за исключением литых, должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле

М20

м, где р - расчетное давление сосуда, МПа; [а]2о, [<Д/ - допускаемые на­пряжения для материала сосуда или его элементов соответственно при 20 °С и расчетной температуре.

Отношение [a]2o/[ci]t принимается по тому из использованных ма­териалов элементов (обечаек, днищ, фланцев, крепежа, патрубков и др.) сосуда, для которого оно является наименьшим.

Г идравлическое испытание деталей, изготовленных из литья, должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле

М20

м,

Испытание отливок разрешается проводить после сборки и сварки в собранном узле или готовом сосуде пробным давлением, принятым для сосудов, при условии 100%-го контроля отливок неразрушающими методами.

Гидравлическое испытание сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью более 20 Дж/см2 (2 кгс х м/см), должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле

РиР=1^Р

Гидравлическое испытание сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью 20 и менее Дж/см, должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле

М20

К

Гидравлическое испытание криогенных сосудов при наличии ва­куума в изоляционном пространстве должно проводиться пробным дав­лением, определяемым по формуле

рщ>=,25р-0,.

Расчетным давлением при гидравлическом или пневматическом испытании аппарата является пробное давление.

Условное (номинальное) давление ру - избыточное рабочее давле­ние при температуре элемента 20 °С (без учета гидростатического дав­ления). Для более высоких температур элементов аппарата условное давление снижается соответственно уменьшению прочности конструк­ционного материала.

Условные давления применяются при стандартизации аппаратов и их отдельных элементов. Согласно ГОСТ 356-68 применительно к рас­сматриваемым аппаратам рекомендуется следующий ряд условных дав­лений, МПа: 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,4; 10; 16; 20.