Определение диаметра штуцеров
Диаметры штуцеров определяем из уравнения расхода:
1)Штуцер для вывода пара из колонны. Скорость примем равной 10 м/с:
Берем Dy = 300 мм
2) Штуцер для подачи флегмы в колонну. Скорость подачи флегмы примем равной 1 м/с:
Берем Dy = 40 мм
3) Штуцер для отвода кубового остатка. Скорость примем равной 1 м/с:
Берем Dy= 80 мм
4) Штуцера для присоединения кипятильника. Из-за незнания объемного потока расхода жидкости, поступающей в кипятильник, диаметры штуцеров можно определить по формулам (7, с.48):
Берем Dy= 250 мм и 300 мм соответственно.
5) Штуцер для подачи исходной смеси. Скорость потока примем 1 м/с:
Берем Dy= 50 мм
|
№ |
Dу (мм) |
dв(мм) |
H(мм) |
s(мм) |
|
1 |
300 |
303 |
95 |
14 |
|
2 |
40 |
38 |
50 |
9 |
|
3 |
80 |
78 |
55 |
12 |
|
4 |
250 |
254 |
90 |
14 |
|
5 |
300 |
303 |
95 |
14 |
|
6 |
50 |
49 |
50 |
10 |
Расчет опоры
Химические аппараты устанавливают на
фундаменты чаще всего с помощью опор.
Поскольку в нашем случае отношение
,
мы выбираем опору для вертикальных
аппаратов типаI(5, с.672).
Толщина цилиндрической стенки опоры принимается равной или несколько меньше, чем толщина стенки корпуса аппарата. Примем:
Внутренний диаметр опоры равен наружному диаметру колонны:
Внутренний диаметр кольца:
Наружный диаметр кольца:
Опорная площадь кольца:
Момент сопротивления опорной площади кольца:
Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности опорного кольца в Мн/м2определяется по формуле (5, с.689):
Номинальная
расчетная толщина опорного кольца:
Принимаем
.
Расчет эллиптического днища (крышки)
Толщина стенки эллиптического днища:
Радиус кривизны в вершине днища:
Примем эллиптическое днище с Н = 0,25D. Получаем:
Днище сварное, состоит из двух частей:
Нормативное допустимое напряжение для
стали марки Х17Н13М2Т
(5, с.84), коэффициент η принимаем равным
1.
Получаем:
Учитывая коэффициент запаса прочности 2,4 и тот факт, что днище ослаблено вваренным штуцером, мы принимаем:
s= 10 мм
Расчет тепловой изоляции
Рассчитываем изоляцию кубового кипятильника. В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит (85% магнезия + 15% асбеста), λ = 0,098 Вт/м*К (1, с.529, табл.XXVIII).
Исходное уравнение:
Термическое сопротивление стадии конденсации греющего пара и кондуктивность стенки практически не влияют на толщину слоя изоляции, поэтому уравнение преобразуется к виду:
Рассчитаем коэффициент
:
Получаем:
Коэффициент
рассчитываем по формуле:
Потери в окружающую среду:
Подставляем полученные значения в уравнение:
Принимаем
.
Расчет центробежных насосов
Центробежные насосы применяются для подачи исходной смеси на тарелку питания и для откачки продуктов разделения из колонны.
1) Центробежный насос для перекачки исходной смеси:
Геометрическая высота подъема смеси Нгеом= 7,4 м
Температура 20°С
Располагаем 2 отвода под углом 90° и 2 прямоточных вентиля.
Скорость течения жидкости 0,747 м/с
Диаметр трубопровода dпит= 50 мм
Режим течения:
Вязкости ацетона и бензола (1, с.516, табл.IX):
Коэффициент гидравлического сопротивления для dэ/e= 50/0,2 = 250 (1,c. 20, рис 1.5)
Сумма коэффициентов местных сопротивлений (1, с.520-521):
Полный напор, развиваемый насосом:
Мощность насоса:
По каталогу принимаем (14, с.10):
насос марки 1,5АХ-6
D= 85 мм
Н = 10 м
n= 29000 об/мин
N= 0,6 кВт
η = 38%
Габаритные размеры (14, с.13):
ширина – 190 мм
высота – 287 мм
длина – 587 мм
2) Центробежный насос для перекачки флегмы:
Геометрическая высота подъема смеси Нгеом= 21 м
Располагаем 2 отвода под углом 90° и 2 прямоточных вентиля.
Скорость течения жидкости 0,956 м/с
Диаметр трубопровода dпит= 40 мм
Режим течения:
Вязкости ацетона и бензола (1, с.516, табл.IX):
Коэффициент гидравлического сопротивления для dэ/e= 40/0,2 = 200 (1,c. 20, рис 1.5)
Сумма коэффициентов местных сопротивлений (1, с.520-521):
Полный напор, развиваемый насосом:
По каталогу принимаем (14, с.9):
насос марки 1,5АХ-4
D= 120 мм
Н = 23,7 м
n= 2900 об/мин
N= 1,5 кВт
η = 37%
Габаритные размеры (14, с.13):
ширина – 190 мм
высота – 292 мм
длина – 586 мм