-плотность среды в штуцере.

Тогда

.

Расчет будем вести по плану:

1. штуцера для раствора;

2. штуцера для пара;

3. штуцера для конденсата.

Расчет штуцеров для входа и выхода раствора.

Условный проход штуцеров для входа раствора.

;

;

Плотности раствора берем при начальных концентрациях и температурах кипения раствора для соответствующего корпуса. Скорость течения жидкости принимаем равной 1 м/с для 2-го и

3-го корпусов, считая ее движение самотечным, и 2 м/с для 1-го корпуса как для жидкости, качаемой насосом.

Т.к. все три аппарата предполагаются быть одинаковыми, выбираем максимальный из трех диаметров:

.

Условный проход штуцеров для выхода раствора.

;

;

Плотности раствора берем при конечных концентрациях и температурах кипения раствора для соответствующего корпуса. Скорость течения жидкости принимаем равной 1 м/с для всех корпусов, считая ее движение самотечным.

Выбираем максимальный из трех диаметров:

.

Т.к. выходящий раствор из корпуса является входящим в следу-ющий корпус, то из условия удобства конструирования установки штуцера для раствора следует принять одинаковыми. Поэтому условный проход штуцеров для раствора будет равен

.

По справочнику [5] выбираем штуцера с плоскими приварными фланцами типа 80-6-155-ВСт3сп4-10 ОСТ 26-1404-76.

Расчет штуцеров для греющего и вторичного пара.

Условный проход штуцеров для греющего пара.

;

;

Плотности паров берем при температурах греющих паров для соответствующих корпусов. Скорость течения пара принимаем равной 25 м/с , считая пар насыщенным.

Т.к. все три аппарата предполагаются быть одинаковыми, выбираем максимальный из трех диаметров:

.

Условный проход штуцеров для вторичного пара.

;

;

.

Плотности паров берем при температурах вторичных паров для соответствующих корпусов.

Скорость течения пара принимаем равной 25 м/с для 1-го и 2-го корпусов, считая пар насыщенным, а для 3-го корпуса 75 м/с, т.к. здесь пар находится под разрежением.

Выбираем максимальный из трех диаметров:

.

Т.к. вторичный пар для одного корпуса является греющим для следующего корпуса, то из условия удобства конструирования установки штуцера для греющих и вторичных паров следует принять одинаковыми. Поэтому условный проход штуцеров для пара будет равен

.

По справочнику [5] выбираем штуцера с плоскими приварными фланцами типа 300-6-190-ВСт3сп4-10 ОСТ 26-1404-76.

Расчет штуцеров для отвода конденсата.

;

;

Плотность воды берем при температурах греющих паров, считая, что пар конденсируется, не охлаждаясь. Скорость течения жидкости принимаем равной 1 м/с для всех корпусов, считая ее движение самотечным.

Выбираем максимальный из трех диаметров:

.

По справочнику [5] выбираем штуцера с плоскими приварными фланцами типа 32-6-155-ВСт3сп4-10 ОСТ 26-1404-76.

Глава 6. Расчеты на прочность

Расчет цилиндрической обечайки.

Наибольшее распространение в химическом аппаратостроении получили цилиндрические обечайки, отличающиеся простотой изготовления, рациональным расходом материала и хорошей сопротивляемостью давлению среды. Поэтому при конструировании аппаратов, если это не противоречит каким-либо особым требованиям, предъявляемым к аппарату, рекомендуется применять цилиндрические обечайки. Произведем расчет обечайки, нагруженной внутренним давлением.

Дано:

D=1400 мм

H=4100 мм

P=0.6 МПа

Толщину стенки цилиндрической оболочки будем искать по формуле , где

-допускаемое напряжение для материала оболочки;

-коэффициент безопасности сварного шва (для ручной электро-дуговой сварки =0.95);

С –расчетная прибавка, учитывающая физико-химические условия и отклонения и допуски на толщину проката.

, где

-прибавка на коррозию (принимаем =0);

-прибавка на возможность эррозии (если рабочая среда движется с огромной скоростью и несет абразивные частицы, принимаем =0);

-допуск на отклонение толщины листа проката от номинального размера (принимаем =0.0015 м).

Тогда . Допускаемое напряжение находим по формуле

,

где -предел текучести стали марки Сталь20 при расчетной температуре ;

n-коэффициент запаса прочности.

Подставляя вышеуказанные величины в формулу для определения толщины стенки цилиндрической оболочки, получаем

.

Мы нашли толщину стенки аппарата в рабочем состоянии. Теперь необходимо произвести аналогичный расчет при гидравлических испытаниях.

Допускаемое напряжение найдем по формуле

Пробное давление при гидравлическом испытании

Тогда толщина цилиндрической оболочки

.

Принимаем S=6 мм.

Проверка на устойчивость.

Для проверки аппарата на устойчивость воспользуемся формулой Мизеса для длинных цилиндров. В соответствии с этой формулой, внешнее критическое давление будет равно

, где

E-модуль упругости (для стали );

S-толщина стенки оболочки;

-коэффициент Пуассона (для стали =0.3);

R-средний радиус оболочки.

Тогда

.

Коэффициент запаса устойчивости составляет примерно . Тогда допускаемое критическое давление

.

Как мы видим, при толщине стенки S=6 мм устойчивость оболочки не обеспечивается, поэтому принимаем S=12 мм. В этом случае

.

И .

Устойчивость обеспечена.

Список литературы

1. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М.: Химия, 1987.-496 c.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1987.- 576 с.

2*. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976.- 576 с.

3. Практикум по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Под ред. А.М.Кутепова, Д.А.Баранова.-М.:МГУИЭ, 2000.-264 с.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии. Под ред. Ю.И.Дытнерского.-М.: Химия, 1991.-496 с.

5. Лащинский, Толчинский. Основы расчета и конструирования химической аппаратуры. Справочник.

6. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. Под общ. ред. М.Ф.Михалева.-Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984.-301 с.