,Правильное задание рабочих температур для цилиндрических обечаек, моделирующих колонну важно для получения реалистичных температурных расширений колонны. Это необходимо для получения правильных перемещений штуцеров и реалистичных напряжений в трубопроводеЮ присоединенном к колонне.
Значения температур элементов колонны задаются, основываясь на известных значениях расчетных температур в присоединенных к колонне штуцеров. При этом следует принимать во внимание только штуцера большого размера, которые оказывают существенное влияние на распределение температур внутри колонны. Маленькие штуцера игнорируются.
Например, есть колонна с тремя присоединенными штуцерами (узлы 2, 37, 41 на рисунке ниже) с температурами соответственно 40, 250, 20 градусов. А также несколько креплений к колонне (узлы 9,10,11, 46, 52, 20, 21). Температура каждой цилиндрической обечайки вычисляется в центре тяжести при помощи линейной интерполяции температур ближайшего верхнего и ближайшего нижнего штуцеров . Например, температура для обечайки 9-10 (T5) вычисляется по формуле:
,
где
T2 - Температура ближайшего верхнего штуцера
T1 - Температура ближайшего нижнего штуцера
x - Расстояние от нижнего штуцера до центра цилиндрической обечайки 9-10
H - Расстояние между верхним и нижним штуцером
Эта процедура должна быть проделана со всеми возможными вариантами температур штуцеров колонны (пропарка, рабочий режим и т.д.).
Температура опорной обечайки Ts (20-21) может быть задана как средняя температура между монтажной температурой и температурой в верхней части опорной обечайки. Следующее уравнение рекомендуется для более точного определения температуры:
Ta - Монтажная температура
T - Температура в верхней части опорной обечайки
K - Коэффициент, зависящий от типа изоляции опорной обечайки. K=1.0 опорная обечайка полностью изолирована, K=1.0 изоляция из огнеупорного кирпича, K=2.7 изоляции нет
h - Высота опорной обечайки
t - Толщина стенки опорной обечайки
Колонна и штуцера колонны (2, 37, 38, 41) моделируются также, как и вертикальные сосуды и аппараты, с использованием элементов цилиндрических обечаек и штуцеров. Это довольно простая процедура, поэтому здесь ее не будем описывать.
В случае необходимости расчета на сейсмические воздействия, ветер или другие горизонтальные воздействия, они должны быть заданы как для трубопровода, так и для корпуса самой колонны.
Допускаемые нагрузки для штуцеров колонны должны предоставляться производителями и заданы в элементе штуцер:
Если нагрузки после расчета превышают допускаемые значения, можно включить учет податливостей по WRC 297/107 и включить проверку напряжений по WRC 107/297 вместо проверки допускаемых нагрузок.
Если документ WRC 297/107 не применим по какой-либо причине (нестандартная геометрия, выход за ограничения методики), то можно перейти к расчету по методу конечных элементов (МКЭ), который производится с использованием программы Штуцер-МКЭ.
Чтобы смоделировать присоединение колонны к опорной обечайке , нужно добавить дополнительный узел 40 рядом с узлом 20 на расстоянии 1 мм. Вставить трубу 20-21 в узел 20 (опорная обечайка), добавить мертвую опору в узел 21, переход в узел 20, и трубу 40-41 (нижняя часть колонны). Соединить трубу 41-43 с узлом 41 и вставить в этот узел элемент штуцер.
Трубы обвязки аппаратов колонного типа обычно крепятся прямо к корпусу самой колонны. Самая верхняя опора как правило принимает на себя вес вертикальной трубы, части горизонтальной и части веса шлемовой трубы, и должна быть расположена как можно ближе к штуцеру. Эта опоры моделируется при помощи жесткой вставки (57-54), присоединенной к оси колонны (узел 54). Чтобы исключить закрепление от поворотов, нужно вставить внутреннее крепление на расстоянии 1 мм от узла 54 с тремя жесткими двухсторонними связями.
Остальные крепления обычно представляют собой направляющие опоры. Они моделируются тоже при помощи жесткой вставки, но внутреннее крепление должно иметь только горизонтальные связи.
Если вес трубы слишком велик, используют дополнительные крепления для восприятия веса, как правило это пружинные подвески, которые также крепятся к колонне.
Первая скользящая опора на нижнем горизонтальном участке должна быть установлена как можно дальше от колонны, чтобы обеспечить достаточную гибкость для восприятия температурного расширения вертикальной трубы и исключить возникновение в ней сжимающих усилий, которые могут привести к потере устойчивости.
Температура ребойлера задается как средняя температура между входным и выходным штуцерами, по аналогии с колонной.
Если ребойлер установлен на отдельной конструкции, то необходимо добавить две жестких вставки в узел 17 и установить пружинные или другие типы опор в узлы 36 и 34. Если ребойлер имеет 3 или 4 опорных лапы, то жестких вставок и опор соответственно должно быть больше.
Элемент штуцер ребойлера нужно вставить в узел 15, штуцер колонны в узел 14. Фланцы должны быть проверены на герметичность (узлы 401, 25).
Моделирование ребойлера колоны с креплением к колонне осуществляется при помощи жестких вставок или балочных элементов
Моделирование вертикальных сосудов и аппаратов