Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные правила оформления выпускных квалификационных работ по направлению «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии
.pdf
s
0635
000388
д
)002,001,0(95,01322
248,1
МН/м2.
)002,001,0(6,1
3. Укрепление отверстий
Наиболее допустимый диаметр отверстия в обечайке, не требующего
укрепления:
Сs
d
,
д
к
'
])()8,0[(2
СCsD
ккв
d
д
[(2
210
м .
379,0)002,001,0(6,1)8,0
21,3
Поскольку внутренний диаметр лаза З (d1=500 мм) больше
отверстие на обечайке должно быть укреплено.
Номинальная расчетная толщина стенки штуцера, считая коэффициент
прочности продольного сварного шва в нем
s
ш
1
d
1
2
,
шд
95,0
ø
:
s
1ш
503,05,0
95,01322
3
мм .
1101
Длину части штуцера, участвующей в укреплении отверстия,
определяем:
)()2(
СsCdl
111 кшк
,
l
1
м .
,0)001,0()02125,0(
Для проверки достаточности укрепления отверстия в обечайке штуцером
определяем:
)()(2)(
CssCsslsdd
1111 кшшкд
.
Левая часть условия:
d
,
ä
,000321,0)379,05,0(
м2.
41
Правая часть условия:
000956
8
8
,0)002,0001,001,0()002,000321,001,00635,0(2
м2,
0,000388 ≤ 0,000956 .
Поскольку условие соблюдается, укрепление отверстия штуцером
обеспечено.
4. Определение ветрового изгибающего момента
Материал аппарата ст.3 (Е = 2·105 МН/м2, σид=160 МН/м2).
Сила тяжести аппарата G = 0,0844 МН.
Внутренний диаметр аппарата Dв = 1,6 м.
Толщина стенок корпуса аппарата s = 10 мм.
Внутренний диаметр цилиндрической опоры D = 1,6 м. В опоре имеется
лаз d = 0,4 м.
Материал фундаментных болтов – сталь с σд = 230 МН/м2.
Отношение высоты аппарата к диаметру:
H
D
2,12
15625,7
6,1
и поэтому схема аппарата выбирается в виде упруго защемленного стержня.
Определим период собственных колебаний аппарата.
Средний диаметр корпуса аппарата
)(
CsDD ,
Kвср
D
ср
м.
608,1)002,001,0(6,1
Моменты инерций поперечных сечений в корпусе
3
)(
CsDJ
,
Kср
J 0131,0)002,001,0(608,1
3
м4 .
Период собственных колебаний определяется:
H
G
НТ
g
i
jE
,
)4(79,1
0
где Ei – модуль упругости материала обечайки при расчетной температуре ее
в МН/м2;
моменты инерций поперечных сечений в корпусе, м4;
J –
42
φo – коэффициент прочности сварного шва;
Т
g – ускорение силы тяжести, 9,81 м/с2;
G – общий вес аппарата;
0844,0
2,1279,1
(
81,9
2,12
5
0131,0102
с.
05,4)14
Нормативный скоростной напор равен
q = 0,035·10-2МН/м2.
Поправочный коэффициент к нормативному скоростному напору θ для
участков аппарата высотой Н >10 м составляет 1,1.
Расчетный скоростной напор по участкам:
qq
1
q
1
2
,
2
МН/м2,
100385,0035,01.1
2
МН/м2 .
10035,0035,0
qq
Коэффициент динамичности для
Т = 4,05 с – ε = 3.
Коэффициент пульсации скоростного напора для участка 1-2:
m1 = m2 = 0,35.
Коэффициент увеличения скоростного напора:
,
m1
ii
.
i
05,235,031
Сила ветровой нагрузки, действующая на каждый участок аппарата:
,
hDqP 6,0
1
P
1
2
P
2
iiii
22
МН/м2,
101667,02,26,1100385,005,26,0
,
hDqP 6,0
iiii
22
МН/м2.
108403,02,126,110035,005,26,0
Изгибающий момент от ветровой нагрузки на аппарат относительно его
основания определяется:
43
nn
0
,
)(
xxPМ
01
iiв
22
10034,22,12101667,0
)(
xxPМ ,
02
iiв
22
10042.56108403,0 .
2
10076,7
.
мМНМ
.
М мМН
1в
М мМН
2в
1
i
nn
0
1
i
в
5. Расчет опор аппарата
Принимаем толщину цилиндрической стенки опоры s равной 16 мм.
Напряжение сжатия в этой стенке с учетом наличия в ней отверстия для лаза d
= 0,4 м при максимальной нагрузке от силы тяжести аппарата определяется:
G
с
max
,
)]()([
CsdsD
K
с
547,0
)002,0016,0(]4,0)016,06,1([
359,8
МН/м2.
Напряжение на изгиб в той же стенке и при тех же условиях
определяется:
4
М
и
..Kов
2
,
)()(
CssD
2
10076,74
и
2
466,2
МН/м2.
)002,0016,0()016,06,1(
Отношение
D
KCs
)(2
6,1
)002,0016,0(2
.
57
Для данного соотношения коэффициенты kc = 0,052 и ku = 0,054:
44
T
E
E
D
D
K 875 ,
c
k
c
i
K
875
c
K 875 ,
u
K
875
u
330
,
5
102
T
k
u
i
330
.
5
102
0523,0052,0
0543,0054,0
Допускаемое напряжение на сжатие в обечайке опоры определяется:
t
EK
cсд
сд
K
,
5
1020523,0
002,0016,0
МН/м2.
92
6,1
Cs
Допускаемое напряжение на изгиб в обечайке опоры определяется:
Cs
t
EK
ид
иид
K
,
5
1020543,0
002,0016,0
МН/м2.
95
6,1
Условие устойчивости цилиндрической опоры (при рн = 0) проверяется:
359,8
с
сд
и
92
ид
466,2
95
1117,0
,
то есть устойчивость обеспечена.
Максимальное напряжение на сжатие в сварном шве, соединяющем
цилиндрическую опору с корпусом аппарата, при коэффициенте сварочного
шва φш = 0,7 определяется:
45
4
4
F
4
WMF
G
max
ш
M
ов
F
W
G
))((
CssD
Kшш
M
max.maxmax.max
ов
2
)()(
CssD
Kш
max
547,0
)002,0016,0)(016,06,1(7,0
07076,04
2
14,522 МН/м2 < 160.
Внутренний диаметр опорного кольца определяется:
06,02 DD ,
D
2
Наружний диаметр опорного кольца определяется:
м.
54,106,06,1
2,021 sDD ,
D
1
Опорная площадь кольца определяется:
2
2
1
)(
DDF
,
2
22
Момент сопротивления опорной площади кольца определяется:
4
4
32 D
DDW
2
1
,
1
м.
832,12,0016,026,1
77,0)54,1832,1(
м2.
522,14
)002,0016,0()016,06,1(7,0
44
54,1832,1
W
32
302,0
м3.
832,1
Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности кольца
определяется:
G
max
ов max.max
,
где Vτ – объемный расход реагентов.
46
WMF
max
547,0
77,0
07076,0
.
109735,0
302,0
Номинальная расчетная толщина опорного кольца при l = 0,1 м
определяется:
73,1
K
max
ls
,
ид
s
K
9735,0
1,073,1
м.
0135,0
160
С учетом прибавок на коррозию принимаем sк = 16 мм.
Напряжение на опорной поверхности кольца определяется:
G
ов max.max
,
547,0
77,0
07076,0
302,0
5049,0
МН/м2.
Т.к. σ ≥ 0, определим коэффициент устойчивости аппарата:
Ку= 042∙G∙D1/M
= 0,42∙0,43∙1,832 /0,07076 =5,948
в.о.
Т.к. Ку > 1,5, аппарат устойчив, фундаментные болты ставить не
обязательно. На опоре для правильной установки аппарата рекомендуется
предусмотреть 4 болта М24.
Диаметр болтовой окружности:
12,02 sDD
,
м.
752,112,0016,026,1
D
б
б
Принимаем Dб = 1,75м = 1750 мм.
6. Расчет материальных штуцеров
Диаметр штуцера ввода и вывода реагентов определяется по формуле
D = 1,13∙√Vτ /ω ,
47
где ω – линейная скорость потока в аппарате.
Диаметр штуцера ввода ППФ:
d1 = 1,13∙√6188/(1,925кг/м3∙3600с∙25м/с) = 0,2 м.
Диаметр штуцера ввода жидкого бензола:
d2 = 1,13∙√38027/(860кг/м3∙3600с∙1м/с) = 0,125 м.
Диаметр штуцера вывода алкилата:
d3 = 1,13∙√39923/(760кг/м3∙3600с∙0,3м/с) = 0,249 м ~ 0,3 м.
Исходя из выполненного расчета, выбираем стандартный аппарат.
Техническая характеристика алкилатора
- диаметр стальной обечайки внутренний, мм 1600
- толщина футеровки, мм 20
- толщина стенки обечайки, мм 10
- высота цилиндрической части, мм 10305
- высота общая, мм 12200
- расчетное давление, кгс/см
2
4.
Пример расчета вспомогательного оборудования.
Выбор и расчет насоса
Рассчитаем, какой насос необходим для подачи возвратного жидкого
катализаторного комплекса (ЖАК) из отстойника в алкилатор.
Для подбора насоса определим его основные характеристики.
Расход возвратного катализаторного комплекса 255,83 кг/ч
Плотность ЖАК 1244 кг/м
Избыточное давление в алкилаторе 0,4 МПа
Давление в отстойнике № 17 атмосферное
Геометрическая высота подъема жидкости Нг 3 м
Гидравлическое сопротивление трубопроводов:
- всасывающего hвс 1 м
- нагнетающего hн 8 м
Объемный расход перекачиваемой жидкости при плотности ЖАК
1244 кг/м3 составляет:
3
48
Vτ = mτ /(3600∙1244) = 5,71∙10-5 м3/с.
Полный напор насоса:
Н = Нг + (р
)/(ρ∙g) + hвс + hн,,
2 − р1
Н = 3 + 0,4∙106/(1244∙9,81) + 1 + 8 = 44,8 м.
Принимая КПД центробежного насоса η = 0,6, определим полезную
мощность насоса:
N = Vτ∙ρ∙g∙H/(η∙1000),
N = 5,71∙10
-5∙
1244∙9,81∙44,8/(0,6∙1000) = 0,052 кВт.
Мощность электродвигателя принимаем с запасом 25 %.
Тогда требуемая мощность насоса составит:
Nдв = 1,25∙N = 1,25∙0,052 = 0,065 кВт.
Полученным данным соответствует установленный на производстве
центробежный насос марки ГХМ 25/50, который в оптимальных условиях
работы имеет следующие технические характеристики:
Vτ = 25 м3/ч (0,0069 м3/с);
Н = 50 м.
Насос снабжен электродвигателем ВА 160S2 с номинальной
мощностью N
= 15 кВт, частотой вращения вала 2929 об/мин.
ном
Пример математического моделирования кинетики
реакции гидратации окиси этилена
Процесс жидкофазной гидратации окиси этилена включает в себя ряд
последовательно-параллельных необратимых реакций, приводящих к
образованию помимо целевого продукта (моноэтиленгликоля), полигликолей
разного строения.
В основе процесса лежат следующие реакции:
k
сн2 – сн2 + н
l
О носн
2
– сн2он;
2
49
\ /
dt
dt
dt
О
k
2
сн2 – сн2 + носн2 – сн2он носн2 – сн2 – о – сн2 – сн2он;
\ /
О
k
3
сн2 – сн2 + носн2 – сн2 – о – сн2 – сн2он
\ /
О
k
3
носн2 – сн2 – о– сн2 – сн2 – о – сн2 –сн2он;
k
4
сн2 – сн2 + носн2 – сн2 – о – сн2 – сн2 – о – сн2 – сн2он
\ /
О
k
4
носн2 – сн2 – о – сн2 – сн2 – о – сн2 – сн2 – о – сн2 – сн2он.
Процесс можно описать следующей системой кинетических
уравнений:
dC
OH
dt
2
1
,
CCk
OЭOH
2
dC
dt
dC
dC
dC
OЭ
МЭГ
dt
ТЭГ
ТетраЭГ
2
dC
2
CCk
ТЭГOЭ
4
СCkCCk
МЭГОЭOЭOH
21
СCkCCk
ТЭГОЭДЭГOЭ
43
ДЭГ
СCkСCkСCkCCk
ТЭГОЭДЭГОЭМЭГОЭOЭOH
4321
Известно, что константа скорости целевой реакции при 90°С равна
k1 = 1,82·10-4 с-1,
50
,
СCkCCk
32
ДЭГОЭМЭГOЭ
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]