3.4 Расчет штуцеров

Присоединение труб к химическим аппаратам бывает разъемное и неразъемное. Первое осуществляется в основном с помощью фланцев или на резьбе, второе — на сварке или пайке. В большинстве случаев трубы и особенно арматура и измерительные приборы имеют разъемное присоединение к аппаратам, что обусловливается главным образом удобством (при необходимости) их осмотра, ремонта и замены. Для разъемного присоединения труб, арматуры и измерительных приборов на аппарате обычно предусматриваются штуцера (патрубки) фланцевые или резьбовые [5].

При конструировании аппаратов штуцера следует принимать нормализованные. В случаях отсутствия нормали на штуцера, последние принимают по конструктивным соображениям. При этом рекомендуется: в изолируемых аппаратах вылет штуцеров принимать из расчета, чтобы фланцевое или резьбовое соединение штуцера было бы за пределами изоляции аппарата с целью доступа к этим соединениям для осмотра и подтяжки; в неизолируемых аппаратах вылет штуцеров принимать из расчета заводки болтов или шпилек со стороны аппарата (во фланцевых штуцерах), что часто диктуется удобством сборки. Данное условие не является обязательным, поскольку во многих случаях заводить болты возможно и в сторону аппарата, что позволяет уменьшить величину вылета штуцеров (Рисунок 3.2) [4].

Диаметр условного прохода – внутренний диаметр штуцера рассчитывается по формуле [4]:

где G – расход перекачиваемой среды, кг/с;

ρ – плотность перекачиваемой среды, кг/м3

𝜔_шт – скорость течения теплоносителя в штуцере, для жидкостей ≈ 1,5 м/с, для насыщенного пара при давлении 0,2 – 0,5 МПа ≈ 50 м/с [4].

Рисунок 3.2 - Конструкция присоединения малых штуцеров к стенкам сварных и паянных аппаратов

Тогда внутренний диаметр штуцера (диаметр условного прохода) для пара раствора органической жидкости (уксусной кислоты):

При скорости паров уксусной кислоты 50 м/с принимаем диаметр штуцера 𝑑_{внутр.шт} = 0,2 м = 200 мм.

Диаметр условного прохода больше 10 мм, следовательно, выбираем штуцер с фланцевым соединением по [10] при диаметре условного прохода D_у = 200 мм, с условным давлением Р_у до 1,6 МПа, типа 1, исполнения 1, фланец из стали ВСт.3 (Рисунок 3.3.), патрубок из стали ВСт.3.

Рисунок 3.3 – Чертёж фланцевого соединения

Характеристики данной конструкции представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные конструктивные характеристики штуцера с фланцами стальными плоскими приварными для паров органической смеси.

Dy	dв	D	D1	D2	b	dн	h	d	n			k	H		Масса
мм										шт	мм			кг
200	222	315	280	258	15	219	3	18	8			23	58		6,92

Внутренний диаметр штуцера для пара горячего теплоносителя, т.е. водяного пара:

При скорости пара 50 м/с принимаем диаметр штуцера 𝑑_{внутр.шт} = 0,3 м = 300 мм.

По [10] при диаметре условного прохода D_у = 300 мм, с условным давлением Р_у до 1,6 МПа, типа 1, исполнения 1, фланец из стали ВСт.3, патрубок из стали ВСт.3. Характеристики данной конструкции представлены в таблице 5.

Таблица 5- Основные конструктивные характеристики штуцера с фланцами стальными плоскими приварными для греющего пара

Dy	dв	D	D1	D2	b	dн	h	d		n		k	H		Масса
мм									шт		мм			кг
300	325	435	395	365	20	325	4	23		12		9	66		13,4

Внутренний диаметр штуцера для конденсата водяного пара:

При скорости конденсата 2,5 м/с принимаем диаметр штуцера 𝑑_{внутр.шт} = 0,025 м = 25 мм.

По [10] при диаметре условного прохода D_у = 25 мм, с условным давлением Р_у до 1,6 МПа, типа 1, исполнения 1, фланец из стали ВСт.3, патрубок из стали ВСт.3. Характеристики данной конструкции представлены в таблице 6.

Таблица 6- Основные конструктивные характеристики штуцера с фланцами стальными плоскими приварными для входа и выхода пара

Dy	dв	D	D1	D2	b	dн	h	d		n		k	H		Масса
Мм									шт		мм			кг
25	32	115	85	68	20	32	12	12		4		9	38		1,05