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

Пример расчета

Пусть рабочее давление р = 2,5 МПа.

Толщина стенки обечайки:

Таблица 22.1

Контрольные вопросы:

1. Назовите две составляющие силы, действующие на стенки сепаратора от внутреннего давления.

2. Какое условие должно соблюдаться при проведении проверочного расчёта на прочность газосепаратора?

3. Что характеризует предел текучести?

4. Для чего принимают прибавку 2-3 мм?

5. Как изготавливают стальные днища сепарационных ёмкостей.

6. В чём особенности эксплуатации нефтегазосепараторов?

7. В чём сущность расчёта на прочность нефтегазосепараторов?