 |
Расчет фланцевых соединений.
|
|
|
|
Расчёт фланцевых соединений заключается в определении диаметра болтов, их количества и размеров элементов фланцев.
Основной исходной величиной при расчёте болтов является расчётное растягивающее усилие в болтах, определяемое по формуле:
(ф IV. 12 стр. 78 [4])
Где Dn=0,61 м – средний диаметр уплотнения;
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Расчётную силу сжатия прокладки прямоугольного сечения определяют по формуле:
(ф IV. 13 стр. 78 [4])
Н
Где 
, если 
см – эффективная ширина прокладки;
b0 =2,5 – действительная ширина прокладки 
;
k =1,0 – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки, (конструкция прокладки – плоская, материал – резина).
Диаметр болтовой окружности приближенно можно определить:
м
Где Dв=0,6+0,01=0,61 м – внутренний диаметр фланца, равный наружному диаметру аппарата.
Н
Расчётный диаметр болтов определяют по формуле:
(ф IV. 15 стр. 78 [4])
Затем округляют в меньшую сторону до ближайшего стандартного диаметра (D2=0,62 м – наружный диаметр сварного шва на фланце). Принимаем болты с метрической резьбой диаметром 12 мм (М12)
Число болтов 
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
допускаемое напряжение на растяжение для Ст3
внутренний диаметр болта
Количество болтов на фланце принимаем 17 шт.
Наружный диаметр фланца определяют по формуле:
Для определения высоты фланца находят следующие величины:
- приведённую нагрузку на фланец при рабочих условиях:
МН
(ф IV. 18 стр. 78 [1])
- вспомогательную величину 
при рабочих условиях (в м2):
|
|
|
(ф IV. 9 стр. 78 [1]),
Где 
=240МН/м2 – предел текучести материала фланцев при рабочей температуре (для стали Х18Н10Т);
- коэффициент ψ1=1,15 определяем по графику рис. IV. 2 стр. 78 [1]),
Тогда: 
м2
Высота фланца: 
м (ф IV. 21 стр. 79 [1]),принимаем 
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Выбор типа опоры зависит от ряда условий: места установки аппарата, его массы и т.д.
При установке колонных аппаратов на открытой площадке, когда отношение высоты опоры к диаметру аппарата Н/D>5, рекомендуется принять опору:
Примем число лап 
=4, Конструкцию лап – двухреберную 
, вылет лапы 
, вылет лапы 
=0,18м. Высота лапы 
Толщину ребра при 
определим по формуле:
м (ф IV. 21 стр. 79 [1]),
- допускаемое напряжение на сжатие
Где G=0,18 МН – масса аппарата в рабочем состоянии (ориентировочно).
м
Отношение ℓ/δ=0,2/0,01=20
Определяем к=0,29 по рис. IV. 5 стр. 79 [4]), тогда:
м
Прочность сварных швов должна отвечать условию:
(ф IV. 26 стр. 80 [1]),
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
м – общая длина сварных швов.
hш=0,008м – катет сварного шва.
τш.с=80МН/м2 – допускаемое натяжение материала шва на срез.
МН, т.е. прочность обеспечена.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Разраб. |
| Провер. |
| Реценз. |
| Н. Контр. |
| Утверд. |
| Расчет теплоизоляции. |
| Лит. |
| Листов |
| КГМТУ ТФ кафедра ОПРП |
Толщину тепловой изоляции δи находят из равенства удельных тепловых потоков через слои изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:
стр. 77 [1],
Где 
(Вт/(м2·к)) – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду.
tст2=40÷45ºC – температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении;
|
|
|
tст1=96ºC (361,15 К)– температура изоляции со стороны аппарата: ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1 принимаем равной температуре в колонне (средней); tв = 20 ºC – температура окружающей среды; λи = 0,09 Вт/(м·к) – коэффициент теплопроводности изоляционного материала. Выбираем в качестве материала для изготовления тепловой изоляции ректификационной колонны совелит:
Вт/(м2·к)
Рассчитаем толщину тепловой изоляции колонны:
м принимаем толщину изоляции 16мм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
Разраб.
Провер.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Расчет вспомогательного оборудования
Лит.
Листов
6. Расчет вспомогательного оборудования Дефлегматор. КГМТУ ТФ кафедра ОПРП
Тепловая нагрузка аппарата: 
(из теплового расчета). GD=0,283 кг/с
Расход воды: 
(из теплового расчета)
Среднелогарифмическая разность температур:
℃
79– температура пара (конденсации) в верхней части колонны
– начальная температура охлаждающей воды
– конечная температура охлаждающей воды
По табл.2.1. принимаем коэффициент теплопередачи Кср =500 Вт/м2∙к
Ориентировочное значение поверхности:
м2 Стр 32 [2]
Принимая Re=15000, определим соотношение n/z для теплообменника из труб диаметром dн = 25х2мм:
труб диаметром dн = 20х2мм:
Где n – общее число труб z – число ходов по трубному пространству d – внутренний диаметр труб, м; 
динамическая вязкость воды при при ее средней температуре (20+50)/2=35 ºС
Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи
Принимаем вертикально расположенный конденсатор (ГОСТ 15119-79) ([2] стр.51) с поверхностью теплообмена (46 м2) с параметрами: диаметр кожуха 600 мм, длина труб 3,0м, числом труб 
= 196, ходов 
, диаметром труб dн = 25х2мм
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Вт/(м2∙К),
- коэффициент теплопроводности пара на линии конденсации (т.е водно-спиртовой смеси при 
и температуре 79 ºС)
|
|
|
Па*с – динамический коэффициент вязкости пара на линии конденсации (т.е водно-спиртовой смеси при и температуре 79 ºС).
Средняя плотность смеси в колонне 
Коэффициент Рейнольдса 
Па*с – динамическая вязкость воды при 30 °С
Вт/м*К – коэффициент теплопроводности воды при 30 °С
При этом коэффициент теплоотдачи к воде при 
(турбулентный режим) (ф 2.9 стр. 22 [2]):
Вт/(м2·к),
ХIII [2] определяем 
=5,5
Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды и пара равна (ф 2. 18 стр. 22 [2]):
м2·к/Вт
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Вт/м2·к, - термическое сопротивление загрязнений стенок со стороны воды, 
Вт/м2·к термическое сопротивление загрязнений стенок со стороны пара; 
- толщина стенки трубы, 
Вт/м·к – коэффициент теплопроводности стали.
Коэффициент теплопередачи (ф2. 18 стр. 22 [4]):
Вт/(м2·к),
Требуемая поверхность теплопередачи:
Таким образом теплообменник с длиной труб 2,0 м и поверхностью 10 м2 подходит с запасом:
Гидравлическое сопротивление 
рассчитываем по формуле 2. 35 стр. 34 [2]
Скорость движения воды в трубах: 
0,888 м/с
995 кг/м3 – плотность воды при 30 °С.
Коэффициент трения по ф2. 31 стр. 33 [2]
Где 
относительная шероховатость. 
внутренний диаметр трубы.
Скорость воды в штуцерах (табл. 2. 8) при диаметре штуцеров трубного пространства 
.
м/с
Гидравлическое сопротивление в трубном пространстве:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Па.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Разраб. |
| Провер. |
| Реценз. |
| Н. Контр. |
| Утверд. |
| Техника безопасности. |
| Лит. |
| Листов |
| КГМТУ ТФ кафедра ОПРП |
Основными направлениями в организации технологических процессов и рационализации оборудования, удовлетворяющими требованиям гигиены и охраны труда, промышленной санитарии и техники безопасности, а также исключение выбросов в атмосферу и водоёмы, являются:
- Непрерывность производственных процессов;
|
|
|
- Герметизация оборудования, аппаратуры;
- Гидро- и пневмотранспорт пылящих материалов;
- Теплоизоляция оборудования и аппаратуры;
- Конструктивные отсосы от оборудования и сантехустройств;
- Автоматическая сигнализация хода процессов и отдельных аппаратов;
- Замена токсичных веществ нетоксичными;
- Применение защитных покрытий;
- Конструктивное шумоглушение и амортизация вибраций;
- Выбор необходимых материалов;
- Надёжная изоляция рабочих мест от ионизирующих излучений;
- Очистка загрязнённого воздуха и газов от аэрозолей и химически вредных веществ.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Контрольно-измерительные приборы и предохранительные устройства, установленные на установке, должны работать надёжно и исправно для обеспечения безопасной работы.
Манометры установленные на каждом сосуде для точного измерения параметров среды должны иметь точные указания давления. Разрешается наносить красную черту на деление шкалы в соответствии с предельным рабочим параметром.
Для защиты манометра от непосредственного воздействия среды его соединяют с сосудом, посредством сифонной трубки и жидкостью, которая и предохраняет измерительные приборы.
Запорные устройства монтируются на трубопроводах, отводящих или приводящих в сосуд рабочую среду таким образом, чтобы в любой момент можно было отключить сосуд от общей магистрали и обеспечить полную герметичность перекрытия.
Предохранительные клапаны монтируют непосредственно на ёмкостях, находящихся под давлением, без промежуточной запорной арматуры. Правилами допускается установка предохранительного
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
|
|
|
При обслуживании предохранительных клапанов не допускается сжатие пружины до такой степени, чтобы не осталось зазоров между её витками.
Если давление может подняться выше рабочего внутри колонны, то на стороне меньшего давления располагается автоматически действующее устройство с манометром и предохранительным клапаном. Регулировка предохранительного клапана производится таким образом, чтобы давление внутри колонны не могло повышаться сверх допустимого. Запорный клапан размещают между регулирующим приспособлением и сосудом.
Вскрывать люки, крышки колонны для осмотра, чистки ремонта можно только после удаления из колонны рабочей жидкости, проветривания ёмкостей и лишь при открытых предохранительных клапанах. Для проведения всех работ внутри колонны можно использовать лишь низковольтное освещение напряжением не более 12В.
При производстве внутренних работ в колонне необходимо охладить её до температуры 40-50ºС.
Список используемой литературы.
1) Павлов К. Ф., Романков П.Г., Носков А.А. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии». Л. Химия, 1981г. – 560с.
2) Дытнерский И.Ю. «Основные процессы и аппараты химической технологии», 1983г.
3) Касаткин А.Г. «Основные процессы и аппараты химической технологии». –М.; Машиностроение, 1975г. -454с.
4)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
5) Лукин О.Г. «Теплообменные аппараты пищевой промышленности». –М.; Пищ. Пром-ть, 1967г. -216с.
|
|
|
