3. Конструктивний розрахунок

Назначаємо матеріал для обичайки і труб – нержавіюча сталь Х18Н10Т, яка має границю міцності на розрив [4]: [σ] = 230 МПа.

2.1. Розрахунок товщини обичайки

Розрахунок проводимо по залежності [4]:

,

де D = 0,3 м – внутрішній діаметр апарату;

р = 0,3 МПа – надлишковий тиск в апараті;

[σ] = 230 МПа – допустиме напруження для сталі Х18Н10Т;

φ = 0,8 – коефіцієнт ослаблення обичайки із-за зварного шву;

С_к = 0,001 м – добавка на корозію.

= 0,0012 м.

Згідно рекомендаціям [2] теплообмінник виготовляють з труб діаметром 325 х 12. Таким чином, товщина обичайки 12 мм.

2.2. Днища

Найбільше використання в хімічному машинобудуванні отримали еліптичні відбортовані днища по ГОСТ 6533 – 78 [4], товщина стінки днища δ₁ = 12 мм.

Р ис. 2. Днище теплообмінника

2.3. Розрахунок штуцерів

Діаметр штуцерів розраховується за рівнянням:

,

де G – масова витрата теплоносія, кг/с;

ρ – густина теплоносія, кг/м³;

w – швидкість руху теплоносія у штуцері, м/с.

Звичайно швидкість руху рідин у трубах та каналах приймають в межах 0,5 – 3,0 м/с, швидкість парів та газів 15 – 30 м/с.

Приймаємо швидкість толуолу у штуцері 1 м/с; швидкість пари 15 м/с, тоді:

• діаметр штуцерів для входу і виходу толуолу

d = [2,78/(0,785٠1٠870)]^0,5 = 0,0638 м;

приймаємо d = 65 мм;

• діаметр штуцера для входу пари

d = [0,176/(0,785٠15٠1,65)]^0.5 = 0.0952 м;

приймаємо d = 100 мм;

• діаметр штуцера для виходу конденсату

d = [0,176/(0,785٠1٠932)]^0,5 = 0,0155 м;

приймаємо d = 25 мм.

До всіх штуцерів приварюються фланці згідно з ГОСТ 12820 – 80.

Конструкції і розміри фланців приведені на рис. 3.

Р ис.3.Конструкція фланців

dу		D		D2		D1		h		n		d
25		100		75		60		12		4		11
65	160		130		110		14		4		14
100		205		170		148		14		4		18

2.4. Опори апарату.

Максимальна маса апарату:

G_max = G_a+G_в = 740 +212 = 952 кг = 0,009 МН,

де G_a = 740 кг – маса апарату (Табл.. 2.5 додатку)

G_в – маса води, що заповнює апарат підчас гідравлічного випробовування.

G_в = ρ_в٠Н٠ πd²/4,

де ρ_в =1000 кг/м³ - густина води;

Н = 3 м – висота труб;

d = 0,3 м – діаметр апарату.

G_в = 10000,7850,30²3 = 212 кг.

Приймаємо, що апарат встановлений на двох опорах, тоді навантаження на одну опору:

G_оп = 0,009/2 = 0,0045 МН

По [8] вибираємо опору з допустимим навантаженням 0,01МН.

Рис. 4 Опора апарату.

3. Гідравлічний розрахунок

3.1. Швидкість толуолу в трубах

w_тр = G₂z/(0,785d_вн²n₂) ,

де z = 2 – число ходів;

d_вн = 0,016 м – внутрішній діаметр труб.

w_тр = 2,782/(0,7850,016²90870) = 0,35 м/с.