2. Конструктивный расчет

Диаметры штуцеров определим по формуле:

[1,с.16]

где Q– расход;

 - скорость (определяем исходя из справочных данных [1]);

 - плотность жидкости (пара).

Диаметр штуцера исходной смеси:

[1,с.16]

=1,5 м/с – скорость потока жидкости при подачи насосом.

Диметр штуцера для выхода пара равен:

[1,с.16]

где = 20 м/с - скорость потока насыщенных паров;

_y= 3,6 кг/м³;

G_п= P (R+1) = 3,6 (4,1+1)=18,36 кг/с - расход паров

Диметр штуцера для входа паров из кипятильника равен:

[1,с.16]

где = 40 м/с;_y=0,792 кг/м³.

Диметр штуцера для входа флегмы равен:

[1,с.16]

где v= 0,6 м/с;

Ф = P R=3,6 4,1=14,76 кг/с – расход флегмы

Диметр штуцера для выхода кубового остатка и жидкости из куба равен:

[1,с.16]

где, – скорость потока при движении самотеком.

3. Гидравлический расчет

Гидравлическое сопротивление тарелок колонны Р_Копределяют по формуле:

[1,с.244]

где Р_ВиР_Н - гидравлическое сопротивление одной тарелки соответственно верхней и нижней части колонны, Па.

Полное гидравлическое сопротивление одной тарелки складывается из трёх слагаемых.

[1,с.244]

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки рассчитаем по уравнению:

[1,с.209]

;

Коэффициент сопротивления сухих ситчатых тарелок равен 1,1 –2,0. Примем= 1,8. [1,с.210]

Гидравлическое сопротивление газо-жидкостного слоя (пены) на тарелках будет различным в верхней и нижней частях колонны:

[1,с.244]

Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, равно:

[1,с.244]

Тогда полное сопротивление одной тарелки равно:

Тогда полное сопротивление ректификационной колонны:

4. Механический расчет

4.1 Расчёт толщины обечайки

Главным составным элементом корпуса большинства химических аппаратов является обечайка. В химическом аппаратостроении наиболее распространены цилиндрические обечайки, отличающиеся простотой изготовления, рациональным расходом материала и достаточной прочностью.

Для ректификационной колонны, диаметром 2400 мм, примем стандартную минимальную толщину стенки корпуса δ = 12 мм и проверим, выполняется ли условие

где С_к - прибавка к номинальной толщине детали, учитывающая разрушающее действие среды на материал:

[1,с.394]

- амортизационный срок службы аппарата (принимаем = 10 лет);

П – коррозионная проницаемость, мм/год (принимаем П = 0,1 мм/год).

Тогда

мм

Проверяем выполнение условия

(12-1)/2400 ≤ 0,1

0,0046 < 0,1

Поскольку условие выполняется, принимаем толщину обечайки δ = 12 мм.

4.2 Расчёт толщины днища

Составными элементами корпусов химических аппаратов являются днища, которые обычно изготовляются из того же материала, что и обечайки, и привариваются к ней. Днище неразъёмное ограничивает корпус вертикального аппарата снизу и сверху. Форма днища может быть эллиптической, сферической, конической и плоской. Наиболее рациональной формой днищ для цилиндрических аппаратов является эллиптической. Эллиптические днища изготавливаются из листового проката штамповкой.

Толщину днища принимаем равной толщине обечайки и проверяем выполнение условие

0,0046<0,125

Следовательно, условие выполняется.