На междисциплинарном уровне конструктор приобретает часть компетенций технолога (по процессу) по технологическому расчету аппарата. Простейший пример – подбор перемешивающего устройства, более сложные примеры теплогидравлический расчет теплообменных аппаратов и АВО, более сложными являются расчеты сепараторов, колонн. По результатам технологического расчета определяются объем в пропорции аппарата.
Отработка на гидродинамику, т.е. расчет движения газовой и жидкостной среды в аппарате выполняется в программах методом конечных элементов. Исходными данными является результат технологического расчета, например, внутреннее пространство аппарата. А уже МКЭ определяются застойные зоны, распределение поля скоростей и температур, делаются выводы по изменению конструкции и управлению работой аппарата и др.
Для насосов расчет выполняется сразу МКЭ. Насосы относятся к специальности гидромашин и гидропривода, если в целом как гидравлические устройства. А вот инженерные системы и подбор насосов изучается в строительных специальностях. Здесь специалисты по гидромашинам и не обладают необходимыми компетенциями, они смогут работать только на уровне специализации – выполнять расчет проточной части МКЭ и оформлять чертежи на насосы. По специальности оборудования нефтепереработки и машин и аппаратов химической технологии изучаются и конструкции насосов, и инженерные сети для подбора. Эта специальность является наиболее оптимальной для междисциплинарного специалиста по насосам, затрагивающим вопросы машиностроения и проектирования.
Технолог дает внутренний объем, конструктор добавляет толщину стенки.
Расчет выполняют по нормам и МКЭ. Расчет по нормам может выполнить конструктор общетехнического уровня. Для этого не нужны глубокие знания теории прочности. А для расчета МКЭ необходимо уже знать теорию оболочек, науку о сопротивлении материалов (прикладную теорию упругости). В случае применения МКЭ конструктор несет ответственность за результат расчета, а при работе в специализированных программах, только за правильность построения 3D-модели. Конструктору специализированного уровня советуют связанные междисциплинарные расчеты МКЭ, совместного действия на конструкцию нагрузок и температур.
Конструктор специализированного уровня знает теорию оболочек и имеет представление о распределение напряжений по сечению аппарата. Он может правильно подбирать геометрическую форму элементов, позволяющую снизить напряжения – руководствуясь принципом минимального изменения кривизны. Конструкторы общетехнического уровня могут и не знать распределение эпюры по сечению эллиптического днища и назначение отбортовки. В то время как специализированный конструктор может нарисовать эпюру напряжений для любого элемента и при необходимости включить такие элементы как отбортовка в конструкцию. Простейший пример – переходное кольцо для приварки высокопрочной трубы к 09Г2С. Элемент делается с переходом для обеспечения прочности утоненной части и выполнения термообработки шва между сталями трубы и обечайки. Более сложный пример – краевая задача врезки штуцера. На ядерных реакторах или тяжелых нефтяных аппаратах делают штуцеры делают из поковки с плавным переходом от обечайки корпуса к отверстию в штуцере с целью снижения перепада кривизны и связанных с ней краевых усилий. А для простых колонн просто вваривают штуцер, укрепленный накладкой.