Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Аппараты с соотношением высоты к диаметру H/D > 5, размещаемые наоткрытой площадке, устанавливают на так называемых юбочных(цилиндрических и конических) опорах.Рис. 6.1. Конструкции стандартных опор (лап и строек) для стальных сварных вертикальныхцилиндрических аппаратов: а — типы 1 и 2 (лапы); б — тип 3 (стойки); в — схема расположенияопор на днище аппарата, г — накладной лист3. Горизонтальные аппараты независимо от их размещения (в помещении илина открытой площадке) устанавливают на седловых опорах.63Рис.6.2.
Конструкции стандартных цилиндрических опор для стальных сварных колонныхаппаратов: а — тип 1 (с местными косынками), б — тип 2 (с наружными стойками под болты);в — тип 3 (с кольцевым опорным поясом); г — тип 5 (с внутренними стойками под болты)Всеуказанныестандартизированы.опорыдля64стальныхсварныхаппаратовКонструкции стандартных опор для вертикальных аппаратовприведены на рис. 6.1. Тип 1 (лапы) служит для аппаратов без теплоизоляции,тип 2 (лапы) — для аппаратов с теплоизоляцией, тип 3 (стойки) — дляаппаратов с эллиптическими и коническими (с углом при вершине конуса2α ≤ 120° ) днищами. В зависимости от толщины стенки корпуса аппараталапы привариваются или непосредственно к корпусу, или к накладному листу.Материал деталей этих опор выбирается из условий эксплуатации.Накладной лист приваривается к корпусу аппарата сплошным швом.
Еслиопоры выполнены из углеродистой стали, а аппарат — из коррозионностойкойстали, накладные листы должны выполняться из стали той же марки, что икорпус аппарата [17].Конструкции стандартных опор для колонных аппаратов приведенына рис 6.2 и 6.3.Высота цилиндрических опор Н1 должна быть не менее 600 мм ивыбирается по условиям эксплуатации аппарата.Число опор определяется расчетом и конструктивными соображениями.Лап должно быть не менее двух, стоек — не менее трех.Рис. 6.3. Конструкция стандартной конической опоры (тип 4) с кольцевым опорным поясом длястальных сварных колонных аппаратов (элемент 1 указан для опор при Н » 1500 мм)Предел текучести материала должен быть не менее 210 МПа притемпературе 20°С.Необходимое количество отверстий, лазов (люков), их размеры,расположение и форма выбираются из условий эксплуатации и монтажа идолжны отвечать требованиям ОСТ 26-291—79.Для вентиляции внутренней полости опоры в верхней части должно бытьпредусмотрено не менее двух отверстий диаметром не более 100 мм.При приварке опор к днищам, сваренным из отдельных частей, вобечайках опор должны быть предусмотрены вырезы, позволяющие иметь65доступ к сварным радиальным швам на днищах.
В этом случае отверстия длявентиляции не предусматриваются.Опорная обечайка должна быть проверена на прочность в зоне вырезов.Выбор типа опоры зависит от ряда условий: места установки аппарата,соотношений высоты и диаметра аппарата, его массы и т.д. При установкеколонных аппаратов на открытой площадке, когда отношение высоты опоры кдиаметру аппарата H/Д > 5 , рекомендуется применять опору, изображенную нарис.6.1,а. Для аппаратов с эллиптическими днищами, установленных нафундамент внутри помещения, а также при H/Д > 5, рекомендуется применятьопоры, изображенные на рис. 6.1,б.
При подвеске аппаратов междуперекрытиями или при установке их на специальные опорные конструкцииприменяют лапы (рис.6.1,в). Опоры для горизонтальных аппаратов могут бытьотъемными или жестко соединенными с аппаратами.Конструкции стандартных опор для колонных аппаратов приведенына рис. 6.3 и 6.4.Высота цилиндрических опор Н1 должна быть не менее 600 мм ивыбирается по условиям эксплуатации аппарата.Материал деталей опор должен выбираться исходя из условийэксплуатации и в соответствии с техническими требованиями ОСТ 26-291-79Предел текучести материала должен быть не менее 210 МПа притемпературе 20оС.Необходимое количество отверстий, лазов (люков), их размеры,расположение и форма выбираются из условий эксплуатации и монтажа идолжны отвечать требованиям ОСТ 26-291-79.Для вентиляции внутренней полости опоры в верхней части должно бытьпредусмотрено не менее двух отверстий диаметром не более 100 мм.При приварке опор к днищам, сваренным из отдельных частей, вобечайках опор должны быть предусмотрены вырезы, позволяющие иметьдоступ к сварным радиальным швам на днищах.
В этом случае отверстия длявентиляции не предусматриваются [21].Устройства для строповки аппаратов.Подъем и перемещение химических аппаратов при монтаже идемонтаже,осуществляемыеразличнымиподъемно-транспортнымисредствами производятся с помощью строповки аппаратов канатами, цепямиили траверсами.Для обеспечения надежности и безопасности строповки вертикальныхаппаратов на них предусматривается специальное устройство, за котороеаппарат подвешивается к подъемно-транспортному устройству. Подвешиваниеаппарата за штуцера и какие-либо выступающие части обычно не допускается.Устройствами для строповки являются крюки, ушки, скобы и цапфы,называемые еще монтажными штуцерами.Крюки и цапфы размещаются на боковых стенках, а ушки – на верхнихднищах и крышках аппаратов.
Крюки и цапфы устанавливаются по два нааппарате, количество ушек может достигать трех, а в отдельных случаях ичетырех на одном аппарате.66Установкустроповыхустройствнавертикальномаппаратерекомендуется производить возможно выше центра тяжести аппарата.Подъем и перемещение горизонтальных аппаратов осуществляетсяобычно с помощью строповки их канатами или цепями, непосредственноохватывающих корпус. В отдельных случаях на горизонтальных аппаратахмогут быть предусмотрены ушки, крюки или цапфы.
Ушки устанавливаютсверху по краям цилиндрического корпуса, а цапфы – симметрично по две скаждой стороны в диаметральном сечении корпуса [17].677ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙРАСЧЕТКОЛОННСКОЛПАЧКОВЫМИ, КЛАПАННЫМИ И СИТЧАТЫМИ ТАРЕЛКАМИДиаметры колонн с такими тарелками выбираются из табл. 7 - 9 повеличине рабочей площади тарелки, рассчитываемой какFр = Vп / ω р ,3где Vп - объемный расход пара (газа) в колонне, м / с ;ω р -скорость пара (газа) в рабочем сечении колонны, м / с .За рабочее сечение колонны принимают площадь основания тарелки, накоторой установлены контактные элементы (без учета площади сливныхустройств).Рис.
7.1. Значение коэффициента С в зависимости от расстояния между тарелками: 1– 0,7 м; 2 – 0,6 м; 3 – 0,5 м; 4 – 0,4 м; 5 – 0,3 м;Скорость пара в рабочем сечении колонны принято рассчитывать поуравнению ω р = ϕСρж− 1 , где ϕ -фактор вспениваемости жидкости (см.ρптабл. 6); ρ ж и ρп -плотности жидкости и пара.Значение коэффициента С определяется по графикам рис.
7.1.При работе с рис. 7.1 расстояние между тарелками вначале принимаетсяH T = 0,3 ÷ 0,4 м , а затем устанавливается методом подбора с учетомрекомендаций: H T = 0,3 м при D ≤ 0,8 м; H T = 0,34 D0 , 57м при D > 0,8 м.Если колонна требует частой чистки или ремонта, то при Dк > 1,5 мследуетприниматьОкончательнаявеличинаHTH T ≥ 0,6 м.устанавливается после проверки допустимого брызгоуноса и надежностиработы сливного устройства тарелки.В промышленных колоннах допускается брызгоунос до 0.1 кг жидкостив 1 кг пара. Обычно величину относительного уноса следует учитывать приотношенииGпGж> 2.68При необходимости относительный унос жидкости можно рассчитать поωрk1() n1 , где σ - поверхностное натяжение жидкостиσ Н Т − hпнна границе с паром или газом, Н / м ; hпн - высота пены (газожидкостной смеси),образующейся на тарелке, м .уравнению У =Высоту пены можно ориентировочно оценить по формулеk2(k 3ω2p ρ п + k 4 hсл + hпор ), где hсл − высота подпора жидкости0, 33σнад сливным порогом, м ; hпор - высота сливного порога на тарелке, м (рис.hпн =7.2).Значения коэффициентов k1 , k 2 , k3 и k 4 ,а также показателя степени n1приведены в табл.
4.Таблица. 4Значения коэффициентовk1 , k 2 , k3иk4 ,а также показателя степени n1k4n1k3 ⋅ 102Тип тарелкиk1 ⋅ 10Колпачковая23,00,234,44,61,16S-образная4,50,307,11,31,52Клапанная5,50,175,92,21,38Ситчатая6,20,428,52,71,615k2Высота подпора жидкости над сливным порогом ( м )hсл = 0,68(Vжд / П ) 0,67где Vжд -действительный расход жидкости,3протекающей через переливное устройство, м / с ; П -периметр слива (длинасливного порога), м .С учетом жидкости, переносимой паром (газом) на вышележащуютарелку, действительный расход жидкости в переливном устройствеVжд = Vж +GпУ, где Gп − массовый расход пара (газа) в колонне, кг/с; У ρжотносительный унос жидкости.Высота сливного порога на колпачковых тарелках (см. рис.7.2)hпор = hг.б − hсл + hпр + hу , где hг.б − высота глубины барботажа; hпр − высотапрорези вколпачке; hу − 0 ÷ 10 мм - высота установки колпачка (расстояние оттарелки до нижнего торца колпачка).При расчетном значении hпор < 45 мм следует принимать hпор = 45 мм .Глубинуhг.б = (0,7 / ρ ж ) рбарботажа0, 35(м)можнорассчитатьпо, где р -абсолютное давление в колонне, Па.69формулеВысотаhпор = hг.б − hсл .сливногопороганаситчатыхиклапанныхтарелкахРис.
7.2. Расположение колпачка и сливного порогаКолпачки нормализованных тарелок (ГОСТ 9634-75) имеют прорезиразличной высоты и формы (см. табл. 5). Наибольшая эффективность тарелкидостигается тогда, когда пар проходит через все сечения прорези, т.е. прорезьполностью открыта (рис. 7.2).Высоту открытия прорези можно рассчитать по уравнению2hпр =0,46 ⋅ 3ρп Vп , mzb ρ ж − ρ пгде Vп − расход пара в колонне, м / с;3m − количество колпачков на тарелке (см.
табл. 7); z − количество прорезей водном колпачке; b − расчетная ширина прорези (см. табл. 5).70В стальных капсульных (круглых) колпачках количество прорезейследующее:Диаметр колпачка Dк , ммКоличество прорезей z608016100202615040В желобчатых колпачках z = 130lкп ,в S-образных элементах z = 40lкп ,гдеlкп − длина колпачка, м.Расчетная ширина прорезей при их нормализованной высоте приведена втабл. 5.Расчетная ширина b прорезей в колпачкахФорма колпачка и прорезиШирина прорези (мм) при высоте прорези15202530Таблица 5hпр ,мм45Капсульный, прямоугольная-4,004,04,00-Капсульный, трапецеидальная5,315,75-6,75-Желобчатый, трапецеидальная-8,257,87,37----16S-образный, трапецеидальная-Для тарелки, выбранной по одной из табл. 7 – 9 по величине рабочейплощади тарелки, необходимо проверить надежность работы сливногоустройства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
