Практическая работа № 22

Тема: Расчёт сепаратора АГЗУ на прочность

Цель: сформировать умение проводить расчёт на прочность газонефтяных сепараторов.

Общие сведения

При работе сепаратора его стенки и днище подвергаются действию равномерно распределенного рабочего давления р (рисунок 22.1):

- давление на боковые стенки стремится разорвать сосуд по меридиальному сечению I-I;

- силы, действующие на днище, стремятся разорвать цилиндрическую часть сепаратора по поперечному сечению II-II.

Рисунок 22.1 – Расчётная схема газосепаратора

Окружное (тангенциальное) напряжение находим как отношение силы к площади, на которую она действует:

Одновременно возникает напряжение растяжения в поперечной плоскости, ориентированное вдоль оси нилиндра - аксиальное напряжение:

Расчёт обечайки на прочность ведут по окружному напряжению σ₁, т.к. оно в два раза больше, чем аксиальное напряжение σ_2.

При проведении проверочного расчета должно соблюдаться условие

Минимально допустимая толщина стенки обечайки определяется из формулы:

.

В практических расчетах в формулу вводят коэффициент прочности сварных швов делают прибавку на коррозию С переходят со среднего диаметра D_c на внутренний диаметр D, газосепаратора.

Величина С для нефтегазовых сепараторов принимается равной 2...3 мм

При вычислении толщины стенки сварного корпуса, величину φ можно принимать равной 0,95; допустимое напряжение на растяжение определяется по формуле:

σ_доп = k σ*

где σ* - нормативное допускаемое напряжение;

k - коэффициент условий работы аппарата; для сепараторов принимается в пределах 0,9... 1,0.

Газонефтяные сепараторы, как правило, имеют эллиптические днища. Они имеют форму эллипсоида вращения. Для того, чтобы сварной шов отвести от закругленной части и не нагружать его изгибающими напряжениями, днище снабжают цилиндрическим бортом высотой Н = 25...50 мм.

По ГОСТ 9617-86 стальные эллиптические днища изготовляют диаметром от 159 до 4000 мм. Отношение высоты эллиптической части днища к диаметру принято H/D = 0,25.

Толщину стенки эллиптических днищ, испытывающих внутреннее давление, рассчитывают по формуле

где R - радиус кривизны в вершине днища, равный D²/4H; для стандартных днищ при отношении высоты днища к его диаметру, равном 0,25, радиус кривизны R равен диаметру обечайки D, т.е. R-D.

Стальные днища диаметром до 1600 мм изготовляют штампованными из цельного листа; для них φ = 1.

Независимо от расчета толщину днища рекомендуется принимать не меньше, чем у цилиндрической оболочки, с которой оно стыкуется.

Задача

Рассчитать толщину стенки обечайки и днища обеих емкостей. Сведения об основных частях сосуда приведены в таблице 22.1

Исходные данные для расчета газосепаратора на прочность