Расчет аппарата охлаждения в APM WinMachine
Аппарат воздушного охлаждения
Расчет аппарата воздушного охлаждения проводился по заказу ОАО «Борхиммаш».
Аппарат воздушного охлаждения – теплообменный аппарат блочно-модульного типа, предназначенный для конденсации жидких, газообразных и парообразных сред, а также для их охлаждения. Охлаждаемый технологический продукт движется внутри биметаллических оребренных труб, передавая через их стенки теплоту охлаждающему агенту. В качестве охлаждающего агента используется атмосферный воздух.
Конструкция аппарата воздушного охлаждения состоит из модуля металлоконструкции, на котором устанавливаются 3 электродвигателя с вентиляторами, для подачи охлаждающего агента в теплообменную секцию (модуль секции). В секции имеются 267 трубок, в которых движется технологических продукт.
Место установки аппарата воздушного охлаждения: Россия, г. Анапа (Газопровод «Южный поток», КС «Русская»).
Геометрические размеры:
- длина 12 100 мм;
- ширина 3000 мм;
- высота 4960 мм.
В процессе выполнения проекта использовались следующие нормативные документы:
- ГОСТ Р ИСО 13706-2006 Аппараты с воздушным охлаждением. Общие технические требования.
- СП 16.13330.2017 «Свод правил. Стальные конструкции. Актуализированная редакция».
- СП 20.13330.2016 «Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция».
- СНиП II-7-81 Строительство в сейсмических районах.
Расчет проводился в программном продукте APM WinMachine.
Расчетная модель
Расчетная схема металлоконструкции аппарата воздушного охлаждения строилась в модуле APM Structure3D на основе чертежей переданных заказчиком.
Элементы металлоконструкции аппарата воздушного охлаждения моделировались с помощью стержневых и пластинчатых конечных элементов.
Металлоконструкция шарнирно крепится к ранее построенному фундаменту. Всего в модели 8 опорных точек.
Расчет конструкции аппарата воздушного охлаждения проводится на основное сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.
В качестве расчетных нагрузок учитывались:
- масса основной металлоконструкции;
- вес электродвигателей и вентиляторов;
- ветровые нагрузки на металлоконструкцию;
- динамические нагрузки от вентилятора;
- нагрузки на патрубки коллектора;
- сейсмические нагрузки.
В рамках рассматриваемого проекта требовалось провести следующие виды расчетов:
- расчет на прочность;
- определение устойчивости формы;
- расчет на сейсмические воздействия;
- расчет на динамические воздействия.
Результаты расчета
Был выполнен статический расчет конструкции, расчет устойчивости и расчет на сейсмические воздействия для четырех расчетных случаев (комбинаций загружений). Получены карты напряженного и деформированного состояния конструкции.
Расчёт на сейсмические воздействия выполнялся по СНиП II-7-81* с учетом 20 собственных форм колебаний.
Проведен расчет фундаментных болтов, а так же соединения металлоконструкции модулем секции.
Проверена также общая устойчивость и несущая способность конструкции.
Итоги выполненного проекта
Анализ результатов статического расчета показал, что при заданных расчетных нагрузках, эквивалентные напряжения, возникающие в элементах конструкции аппарата воздушного охлаждения, не превосходят расчетное сопротивление применяемых материалов, т.е. необходимая прочность обеспечивается.
Конструкция аппарата воздушного охлаждения также способна сопротивляться сейсмическим нагрузкам.
Фундаментные болты удовлетворяют критериям прочности.
Проверка несущей способности наиболее нагруженных элементов конструкции показала, что все коэффициенты условий работы имеют значения меньше единицы, что допустимо и говорит о приемлемой работе элементов. Таким образом, можно сделать вывод о том, что несущая способность данных элементов конструкции обеспечена.
Обобщая полученные результаты, можно сделать вывод о том, что конструкция аппарата воздушного охлаждения способна нести прикладываемые к ней нагрузки, и не требует дополнительных мер по увеличению прочностных характеристик.
