126121 (690886), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

= 13.9*10^-5 м² ,

де 1.3 –коефіцієнт ,що враховує згинання перерізу решітки , аби витримати на розрив вагу каталізатору.

4.6.Конструктивний розрахунок теплообмінника

Теплообмінник буде працювати під зовнішнім надлишковим тиском до 3МПа та при температурі корпусу 350 ^оС.

Параметри рубашки теплообмінника:

D_вн =0.8 м

Н=9м (див.п3.3)

Для розрахунку товщини корпусу необхідно визначити коефіцієнт К₂ з номограми за формулами:

(4.18)

(4.19)

(4.20)

(4.21)

З номограми К₂=2.4. Розрахунок товщини стінки ведемо за формулою:

s_p=max (4.22)

s_p=max =19.2 мм

приймаємо 20мм. Допустимий зовнішній тиск визначаємо за формулою: p_H=2σ(s-c)/(D+s-c) (4.23) p_H=2*130*(0.02-0.0008)/(0.8+0.02-0.0008)=6.34 МПа

Допустимий тиск з умови стійкості в межах пружності:

, (4.24)

Де n- коефіцієнт запасу стійкості для робочого стану 2.4. Проводимо розрахунок:

=2.3 МПа

(4.25)

МПа

Умова стійкості корпуса :

(4.26 а)

,

отже умова виконується, приймаємо товщину стінки 20мм.

Вага теплообмінника дорівнює сумі мас рубашки : S_перер*Н*ρ=4 900 кг

Труб: S_перер*Н*ρ*n=524 кг

Та трубних решіток. Для визначення товщини решіток розрахуємо їх як плоске днище для апарату під надлишковим тиском 3МПа:

s_p=max (4.34)

К=0.53 (2.стор21) К_о (4.35)

s_p=max =20 мм

Вага двух трубних решіток 77 кг

Загальна вага 5 501 кг , оскільки вагу перегородок не визначали , округлимо до 6 000кг

4.7 Розрахунок шпилькових з’єднань

Осьова сила на кришку (верхня) теплообмінника становить 25 МН (див.п4.4). Розрахунковий діаметр стержня шпильки обчислюють за формулою , де враховується додаткові напруження , виникаючі від крутячого моменту при затяжці:

, (4.36)

Де -коефіцієнт ,враховуючий тангенціальне напруження , для двоконусного обтюратора , =1;

- коефіцієнт враховуючий нерівномірність розподілу навантаження між шпильками , для ручної затяжки =1.5

-кількість шпильок з даного ряду чисел :6 8 10 12 16 20 24 32 36 40 44 48

- допустиме напруження металу для стальних болтів та шпильок при 200^оС (для 12Х18Н10Т- 98 МПа) (2, стор93).

-отвір в шпильці , для шпильок до М85Х6 -12мм , з різьбою більше М85Х6 -18мм.

Кількість шпильок -36.

З таблиці 2.5 (2. стор 148):

d_c =101.5мм

d_р=110мм

діаметр болтової окружності , мінімально необхідний з умови розміщення шпильок:

(4.37)

м

Розрахунок довжини різьби гнізда корпусу проводимо за формулою:

L=1.5d_p

L=1.5* 110=165 мм , приймаємо глубину гнізда 175 мм , крок різьби 6мм.

Такі ж шпильки і в такому розташуванні застосуємо для верхнього зрізу нижчої кришки .

Розрахуємо шпильки для нижчого краю нижчої кришки:

З таблиці 2.5 (2 стор 148) :

d_c =141.5мм

d_р=150мм

Діаметр болтової окружності , мінімально необхідний з умови розміщення шпильок:

Розрахунок довжини різьби гнізда корпусу проводимо за формулою:

L=1.5d_p

L=1.5* 150=225 мм ,

приймаємо глубину гнізда 235 мм , крок різьби 6мм.

4.8 Розрахунок фланців

Фланці для подібних апаратів виконують кованими , і з’єднуються з корпусом зварюванням. Діаметр вхідного і вихідного фланців 120мм . Для цього зєднання застосуємо плоску алюмінієву прокладку , ширина якої обчислюється за формулою:

(4.38)

Де -напруження для зімяття алюмінієвої прокладки.

мм

Приймемо 8мм. F_см=0.115МН . Діаметр окружності центів шпильок для затворів з плоскою металічною прокладкою :

(4.39)

а>0.5d_p

Приймаємо 36.5мм , d_р=45мм , L =68мм:

Зовнішній діаметр фланця :

Висоти циліндричної частини фланця Н₃ і Н₄ при куту конусності 45^о :

Н₄ =L+0.75d_p=68+0.75*45=102мм

Н₃=s_p=0.5D(β-1)=0.5*0.12*( м .

Приймаємо 18мм.

4.9 Розрахунок опор

Кріплення теплообмінника

Вага теплообмінника складає :

6 000*9.8=0.0588 МН

При коефіцієнті міцності зварних швів 0.8 , та запасі міцності 1.1 отримуємо площу шва :

0.0588/(0.8*130/1.1)=0.000622м²

При ширині шва 1 см його довжина складає 63 см. , тобто одна трубна решітка буде кріпитись 32 сантиметрами зварного зєднання . Каталізаторнна коробка матиме в якості опори юбочну циліндричну з товщиною стінки , рівну товщині самої коробки--36мм. Для осьової стійкості каталізаторної коробки застосуємо 6 опор , аналогічних в п.4.5, на рівні нижного краю першого шару каталізатору . Маса колони в сборі становить (приблизно ) до: М=М_об1 +М_об2+М_тепл+М_{кат кор. і катал}=181.3т+72 т +6т+100т=360т F=360000*9.8=3.528МН Для нижньої опори всієї колони синтезу знову ж таки застосуємо циліндричну опору з товщиною стінки , рівній товщині обичайки колони -250мм. Проведемо перевірку:

Допускаєма осьова сжимаюча сила:

(4.26)

МН

Допустиме осьове сжимаюче зусилля з умови стійкості в межах пружності:

(4.27)

МН

Осьова сжимаюча сила визначається за формулою:

(4.28)

МН <1,

отже умова виконується, приймаємо товщину стінки 250мм.

Для кращої вертикальної стійкості в залежності від обстановки на підприємстві рекомендується встановити додаткові підпори.

Реакція на фундамент :

МПа

Отже в якості матеріалу фундаменту доцільно використати Ж/Б конструкції

5. Вибір допоміжного обладнання

Для регулювання байпасу та підтримання температури входу в шар каталізатора застосуємо регулятори , працюючі без допоміжних джерел енергії. Для регулювання температури чудово підходить регулятор температури РТ призначений для автоматичного контролю заданої температури рідких та газоподібних середовищ із зворотнім клапаном РТ-50 в специфікації - температура регулюючого середовища та зовнішнього до 530^оС (на замовлення ) .

Виробник : Сафоновський завод «Теплоконтроль»

Необхідна кількість приладів 6 шт.

Заключення

Апарат (колона ) синтезу аміаку , розроблена в даному курсовому проекту, має наступні якості на відміну від тих що застосовуються в промисловості:

- порівняно меншу металозатратність через менший діаметр апарату , а також більшу корозійну та теплову стійкість;

- більший гідравлічний опір внаслідок товщих (високих ) шарів каталізатору , і відповідно відсутня можливість використання дрібного (діаметром зерен менше 5 мм ) зерна каталізатору.

Теплобмінник стандартизований , що здешевлює конструкцію . Колона розрахована на роботу з циркуляційним компрессором з перепадом тиску до 3 МПа та відповідає всім вимогам щодо транспортування залізницею по вазі і розмірам ( в розібраному вигляді) .

Література

1. Расчеты по технологи неорганических веществ : Учебное пособие/ Дыбина, Соловьева , Вишняк ; Под ред. Дыбиной.- М.:Высшая школа , 1967-522с.

2. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи : учебное пособие для студентов втузов/ М.Ф.Михалев-Л.Машиностроение ,1984-301с.

3. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии . Учебное пособие для втузов/Под редакцией П.Г.Романкова 10-е изд.-Л.Химия, 1987-576с.

4. Процессы и аппараты химической технологии. /А.Г.Касаткин 7-е изд.-М.Химия, 1961-816с.

5. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений: Учебник для техникумов./Мельников Е.В., Салтанова В.П. и др-М.:Химия , 1983-432с.

6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проэктированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского 2-е изд.-М.:Химия, 1991-496с

Характеристики

Список файлов курсовой работы