Константин Ефанов - Расчет нефтяных аппаратов методом конечных элементов

По мнению автора настоящей работы, на момент её написания, стандартом по умолчанию для расчетов методом конечных элементов является программный пакета ANSYS , а для автоматизированного расчета по нормативной методике программа ПАССАТ.

Вместе с тем, по мнению автора с развитием расчетных подходов и компьютерного оснащения рабочих мест, количество расчетов методом конечных элементов будет расти.

Антикайн в работе по котлонадзору [13] пишет, что безопасность объектов химии, нефтехимии, тепловой энергетики обеспечивается реализацией мероприятий, первыми из которых являются идея конструкции, второй – проектирование аппарата с его конструктивной реализацией. На стадии идеи конструкции главное значение имеет компетентность конструктора и расчетчика. Следующая стадия разработки регламентируются нормативно-технической документации.

При расчете конструкции аппарата методом в программном пакете методом конечных элементов, процесс проектирования не регламентируется нормами, которые используются в качестве исходных данных и как справочная информация. Но результаты расчета МКЭ могут сравниваться с результатами расчета по нормам и по нормам на атомное оборудование. И в результате этого ситуация до введения норм, когда проектировщики полагались только на собственный опыт и знания не возникает. Для возникновения такой ситуации необходимо признание результатов расчета МКЭ более достоверными, чем результаты по нормативной методике, и тогда произойдет постепенный отход от норм.

Перечень расчетов определяется различается для аппаратов колонного типа, вертикальных аппаратов, горизонтальных аппаратов, теплообменных аппаратов.

Колонный аппарат отличается от вертикального аппарата конструктивным исполнением опорной части – наличием опоры-юбки. Опора-юбка устанавливается на высокую нагрузку а также при отношении высоты к диаметру аппарата свыше 5.

Горизонтальным аппаратом как правило является аппарат емкостного типа на опорах ложементах, охватывающих обечайку под углом около 120°.

Для аппаратов колонного типа Зусмановская С.И. в работе [14] приводит следующий перечень нагрузок и расчетов напряжений:

– расчет напряжений растяжения от внутреннего избыточного давления

– расчет напряжений от веса среды в аппарате и от веса самого аппарата

– расчет напряжений от эксцентрично приложенных нагрузок

– расчет напряжений сжатия от внешнего давления

– расчет напряжений от ветровых нагрузок

– расчет напряжений от сейсмических сил

По результатам расчета напряжений от каждого вида нагрузок находятся суммарные напряжения в стенке сосуда.

Также колонные аппараты должны рассчитываться для условий монтажа.

Для вертикальных аппаратов в отличии от аппаратов колонного типа не выполняются расчеты от ветровых нагрузок и сейсмических сил.

Для горизонтальных аппаратов в дополнение к напряжениям, перечисленным для аппаратов колонного типа (за исключением от ветровых и сейсмических нагрузок) Зусмановская С.И. приводит следующий перечень расчетов [14]:

– продольные напряжения изгиба

– поперечные напряжения среза

– напряжения сжатия в обечайке над опорой

– напряжения в днище от срезывающих усилий

– напряжения в кольцах жесткости (при их наличии).

Более подробно приведем данные Зусмановской С.И. [14] по расчетам от ветровых и сейсмических нагрузок.

По расчете ветровых нагрузок аппарат рассматривается как защемленная консольная балка с равномерно распределенной нагрузкой. Расчетная ветровая нагрузка является произведением номинальной ветровой нагрузки на фактор формы колонного аппарата. Номинальную ветровую нагрузку определяют по формуле, показывающей ветровую нагрузку в виде зависимости от формы аппарата, скорости движения и плотности воздушной среды. По данным Зусмановской С.И. [14] фактор формы 0,6 для обечайки без выступов и 0,85 при их наличии. Напряжения в колонном аппарате определяют от изгибающего момента в ряде сечений по высоте.

По расчету на сейсмические нагрузки Зусмановская С.И. приводит следующие данные по значениям периода свободных колебаний [14]:

– короткий период колебаний T > 0,4 с (гибкие конструкции с коэффиицентом С=0,1, допускаемое напряжение увеличивается на 33%)

– короткий период колебания Т ≤ 0,4 с (жесткие конструкции с коэффициентом С = 0,2)

– промежуточные значения периода колебаний Т =0,4…1,0 (гибкие сосуды с коэффициентом С = 0,08/Т).

– длинный период колебаний T ≥ 0,1 с (гибкие конструкции с коэффициентом С=0,08)

Гибкие конструкции по сравнению с жесткими лучше поглощают колебания сейсмической нагрузки. То есть, как следует из данных Зусмановской С.И., необходимо стремиться проектировать аппараты колонного типа с периодом колебаний T ≥ 0,1 с.

Расчетные формулы периода свободных колебаний были выведены из теории колебаний. Для расчета в условиях землятресения используется сейсмический коэффициент, учитывающий горизонтальное ускорение. Сейсмический коэффициент С определяется отношением ускорения к ускорению свободного падения.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.