3. Конструктивный расчет

4.1. Толщина обечайки:

 = DP/2 +C_к,

где D = 0,6 м – диаметр греющей камеры аппарата;

P = 0,1 МПа – давление греющего пара;

 = 138 МН/м² – допускаемое напряжение для стали [2 c.76];

 = 0,8 – коэффициент ослабления из-за сварного шва [2 c.77];

C_к = 0,001 м – поправка на коррозию.

 = 0,60,1/21380,8 + 0,001 = 0,002 м.

Согласно рекомендациям [4 c.24] принимаем толщину обечайки = 8 мм.

4.2. Днища.

Наибольшее распространение в химическом машиностроении получили эллиптические отбортованные днища по ГОСТ 6533 – 78 [4 c.25], толщина стенки днища ₁ = = 8 мм.

600

4.3. Фланцы.

Соединение обечайки с днищами осуществляется с помощью плоских приварных фланцев по ОСТ 26–428–79 [4 c.25]:

4.4. Штуцера.

Диаметр штуцеров рассчитывается по формуле:

d = ,

где G – массовый расход теплоносителя,

 - плотность теплоносителя,

w – скорость движения теплоносителя в штуцере.

Принимаем скорость жидкости в штуцере w = 1,0 м/с, тогда

диаметр штуцера для входа и выхода кислоты:

d_1,2 = (5,56/0,7851,01335)^0,5 = 0,073 м,

принимаем d_1,2 = 80 мм.

диаметр штуцера для входа и выхода воды:

d_3,4 = (10,95/0,7851,0998)^0,5 = 0,117 м,

принимаем d_3,4 = 100 мм.

Все штуцера снабжаются плоскими приварными фланцами по ГОСТ 12820-80, конструкция и размеры которых приводятся ниже:

dусл	D	D2	D1	h	n	D
80	185	150	128	14	4	18
100	205	170	148	14	1	18

5. Опоры аппарата.

Максимальная масса аппарата:

G_max = G_a+G_в = 3130+1696 = 4826 кг = 0,047 МН,

где G_a = 3130 кг – масса аппарата [2 c.56]

G_в – масса воды заполняющей аппарат.

G_в = 10000,7850,60²6 = 1696 кг

Принимаем, что аппарат установлен на двух опорах, тогда нагрузка приходящаяся на одну опору:

G_оп = 0,047/2 = 0,024 МН

По [5 c.673] выбираем опору с допускаемой нагрузкой 0,025 МН.

5. Гидравлический расчет

6.1. Скорость воды в трубах:

w_тр = G₂z/(0,785d_вн²n₂) = 10,954/(0,7850,021²206998) = 0,62 м/с.

6.2. Коэффициент трения:

,

где е = /d_вн = 0,2/0.025 = 0,0095 – относительная шероховатость,

 = 0,2 мм – абсолютная шероховатость.

 = 0,25{lg[(0,0095/3,7)+(6,81/12898)^0,9]}^-2 = 0,041.

3. Скорость воды в штуцерах:

w_шт = G₂/(0,785d_шт²₂) = 10,95/(0,7850,10²998) = 1,40 м/с

3. Гидравлическое сопротивление трубного пространства:

= 0,0416,040,62²998/(0,0212) + [2,5(4-1)+24]0,62²998/2 + 31,40²998/2 =

= 14895 Па

6.5. Подбор насоса для воды.

Объемный расход воды и напор, развиваемый насосом:

Q₂ = G₂/₂ = 10,95/998 = 0,011 м³/с,

Н = Р_тр/g + h = 14895/9989,8 + 6 = 7,5 м.

По объемному расходу и напору выбираем центробежный насос Х45/21,

для которого Q = 1,2510^-2 м³ и Н = 13,5 м [2 c.38].

6.6. Скорость раствора в межтрубном пространстве:

w_мтр = G₁/(S_мтр₁) = 5,56/(0,0451335) = 0,09 м/с.

7. Скорость раствора в штуцерах межтрубного пространства:

w_шт = G₁/(0,785d_шт²₂) = 5,56/(0,7850,08²1335) = 0,83 м/с

7. Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства:

,

где х = 18 – число сегментных перегородок [2 c.56],

m – число рядов труб.

m = (n/3)^0,5 = (206/3)^0,5 = 8.

Р_мтр = 8(18+1)13350,09²/(22340^0,2) + 1,51813350,09²/2 + 313350,83²/2 =

= 1700 Па.

6.9. Подбор насоса для кислоты.

Объемный расход воды и напор, развиваемый насосом:

Q₁ = G₁/₁ = 5,56/1335 = 0,0042 м³/с,

Н = Р_тр/g + h = 1700/13359,8 + 6 = 6,3 м.

По объемному расходу и напору выбираем центробежный насос Х20/31,

для которого Q = 5,510^-3 м³ и Н = 18,0 м [2 c.38].

Литература

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу

про­цессов и аппаратов.Л.:Химия,1987, 576 с.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по

проектированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.:Химия, 1983. 272 с.

3. Теплофизические свойства газов, растворителей и растворов солей.

Справочник /Сост. Е.М.Шадрина и др. Иваново. 2004.

4. Разработка конструкции химического аппарата иего графической мо

дели. Методические указания. – Иваново, 2004.

5. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета

химической аппаратуры – Л. «Машиностроение», 1975.