2.5. Расчет гидравлического сопротивления абсорбера

Гидравлическое сопротивление Р обуславливает энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер. Величину Р рассчитываем по формуле:

,

где Р_с – гидравлическое сопротивление сухой (не орошаемой водой) насадки, Па; U – плотность орошения, м³/м²с; b – коэффициент, значение которого для керамических колец Рашига (внавал) составляет 184 [1].

Гидравлическое сопротивление сухой насадки Р_с определяем по уравнению:

,

где  - коэффициент сопротивления; - скорость газа в свободном сечении насадки, м/с.

Для беспорядочной насыпной кольцевой насадки коэффициент сопротивления рассчитываем по формуле:

Скорость газа в свободном сечении насадки равна:

(м/с).

Тогда, гидравлическое сопротивление сухой насадки составит:

(Па).

Гидравлическое сопротивление орошаемой насади равно:

(Па) = 5,386кПа.

3.Прочностной расчет

3.1.Выбор конструкционных материалов

Выбор конструкционного материала производится исходя из необходимой химической стойкости, требований прочности при заданных рабочих условиях (давлении и температуры). При выборе конструкционных материалов основным критерием является его химическая и коррозионная стойкость в данной среде. Другим критерием является температура аппарата. Основным материалом для химического машиностроения являются, коррозионно-стойкие стали различных марок, чугун, бронза и неметаллические материалы.

Так как смесь аммиака и воды является агрессивным по отношению к сталям веществом, принимаем материал основного корпуса сталь , которая может работать в агрессивной среде до тем­пературы [9,3]. Скорость коррозии . Срок службы аппарата принимаем лет. Корпус абсорбера - вертикальный сварной аппарат - находится под давлением , температура среды в аппарате . Внутренний диаметр аппарата . Высота цилиндрической части аппарата .

Определение расчетных параметров [3]:

- расчетная температура стенки аппарата: .

- расчетное давление принимаем равное рабочему: .

- допускаемое напряжение для стали при температуре : . Допускаемое напряжение при гидравлических испытаниях:

,

где - предел текучести стали при температуре : ; - коэффициент запаса прочности при гидравлических испытаний: .

Коэффициент прочности сварных швов (принимаем, что сварка выполнена встык; способ сварки - автоматическая дуговая электросварка) [9]. Прибавка к расчетным толщинам:

- для компенсации коррозии [9]: .

- для компенсации эрозии [9], учитываемой при движении со скоростями >20 м/с: .

Принимая, что прибавка для компенсации минусового допуска и технологическая прибавка мм, получим .

3.2.Расчет толщины стенки обечайки

Главным составным элементом корпуса абсорбционного аппарата является обечайка. В химическом аппаратостроении наиболее распространены цилиндрические обечайки, отличающиеся простотой изготовления, рациональным расходом материала и достаточной прочностью. Цилиндрические обечайки из стали, сплавов из основы цветных металлов и других пластичных материалов при избыточном давлении среды в аппарате до 10 МПа изготовляют вальцовкой листов с последующей сваркой стыков.

Расчетная толщина стенки колонны равна [4,3]:

,

где – внутренний диаметр обечайки, мм; – допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки, ; - коэффициент прочности сварных швов.

Допускаемое давление при гидравлических испытаниях:

,

Расчетная толщина стенки при гидравлических испытаниях:

,

где - коэффициент прочности сварных швов; - внутренний диаметр аппарата.

Толщина стенки:

,

Тогда исполнительная толщина обечайки:

где , выбирается из условия округления толщины стенки до ближайшей большей стандартной толщины [6].

Проверим полученную толщину стенки обечайки на выполнения условия, т.е. границу применения:

,

.

Условие выполняется.

Определим допускаемое избыточное давление в обечайке: