Файл: ПЗ 49.docx

2 Конструктивно-механический расчет

Исходные данные:

D = 0,6 м – внутренний диаметр аппарата.

р= 0,8 МПа – давление в аппарате.

t_р = + 169,6 – расчетная температура.

Т_а = 10 лет – срок эксплуатации.

Материал – сталь 12Х18Н10Т.

П = 0,1 – скорость коррозии.

Шов стыковой с подваркой корня шва, выполняемый вручную, 50% контроль швов.

2.1 Расчет толщины обечайки

Допускаемое напряжение для стали 12Х18Н10Т при t_р = 169,6 :

[σ] = η σ^* =1 147,5 = 147,5 МПа,

где η– поправочный коэффициент для проката; σ^* − нормативное допускаемое напряжение для стали 12Х18Н10Т при t_р, МПа [8].

Расчетная толщина обечайки:

где φ – коэффициент прочности продольных сварных швов для заданных швов [9 с. 395]; С = С₁ = П Т_а = 0,1 10 = 1 мм – прибавка к расчетной толщине стенки на коррозию и эрозию.

Принимаем s = 6 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

37

2.2 Расчет толщины днища и крышки

Расчетная толщина стенки эллиптического днища:

где φ=1, т. к.днище изготавливается из целой заготовки; R = D = 0,6 м – радиус кривизны в вершине днища для эллиптических днищ с Н = 0,25D.

Принимаем = 6 мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

Расчетная толщина стенки конического днища:

где – расчетный диаметр конического днища, равный внутреннему диаметру сепаратора; – половина угла при вершине конуса (

Принимаем

2.3 Расчет штуцеров и фланцев

Конструкцию фланцевого соединения принимают в зависимости от рабочих параметров выпарного аппарата (р = 0,8 МПа, t = 169,6 ):

При р 2,5 МПа и t 300 следует выбирать штуцеры с приварным плоским фланцем и тонкостенным патрубком.

В

38

о фланцевых соединения при р 4,0 МПа и t 300 применяют болты. Для уплотнения фланцевых соединения применяют прокладки стандартных форм. Выбор прокладки производится на основе рабочих параметров аппарата. Так при р 2,5 МПа и t от до + 400 применяют плоские неметаллические прокладки из паронита, конструктивные размеры которой представлены в таблице 2.3. Чертеж плоской неметаллической прокладки изображен на рисунке 2.3.

---

Рисунок 2.3 – Чертеж плоской неметаллической прокладки [10]

Выбираем прокладки исполнения 2 – для фланцев по ГОСТ 28759.2 «Фланцы сосудов и аппаратов стальные плоские приварные. Конструкция и размеры» исполнений 1, 6, 11.

В рассматриваемом стандарте значения давлений принимают условными (МПа): 0,3; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3. Так как рабочее давление аппарата равно 0,8 МПа, принимаем условное давление равным 1,0 МПа.

Таблица 2.3 – Конструктивные размеры прокладок [10]

Внутренний диаметр аппарата D, мм	D1, мм	D2,мм	Давление условное, МПа	Масса, кг
600	663	633	1,0	0,122

Толщина прокладок S принимается:

Для прокладок из паронита при D  мм – 2 мм.

Средний диаметр прокладки можно рассчитать по формуле

где b – ширина прокладки.

2.4 Расчет опор аппарата

Масса корпуса греющей камеры:

где – плотность стали марки 12Х18Н10Т при t_р, ; – толщина обечайки, м; – наружный диаметр греющей камеры, м; – длина цилиндрической части греющей камеры, м.

Масса одной трубы в греющей камере:

г

39

де d – наружный диаметр трубы, м; – толщина трубы, м; – длина, м.

Примем количество труб диаметром 38 , равным n = 111[11], тогда масса трубного пучка:

7,19

Масса греющей камеры:

Принимаем, что масса вспомогательных устройств (штуцеров, фланцев, болтов и т.д.) составляет 20 от основной массы греющей камеры:

Нагрузка на одну опору:

По ГОСТ 26296-84 «Лапы опорные подвесных вертикальных сосудов и аппаратов. Основные размеры» выбираем сварные опорные лапы, основные раз-меры которых представлены в таблице 2.4.1. Чертеж данных лап изображен на рисунке 2.4.1.

Рисунок 2.4.1 – Сварные опорные лапы

40

Таблица 2.4.1 – Сварные опорные лапы, размеры в мм [12]

---

Допускаемая нагрузка на опорную лапу, Н	l1	b	b1	h	h1	K	lF,не менее	S1	d	Катет сварного шва t	Масса опорной лапы G, кг
6300	60	50	60	95	99	10	25	4	16	3	0,4

Масса сепаратора

где – толщина обечайки, м; – наружный диаметр сепаратора, м; –вы-сота цилиндрической части сепаратора, м.

Масса сепаратора с учетом вспомогательных устройств (фланцев, болтов, штуцеров и т.д.):

Общая нагрузка:

О

41

пору для сепаратора выбираем цилиндрическую с наружными стойками под болты в соответствии с АТК 24.200.04-90 «Альбом типовых конструкций. Опоры цилиндрические и конические вертикальных аппаратов. Типы и основные размеры». Конструкция данной опоры изображена на рисунке 2.4.2.

Рисунок 2.4.2 – Опоры цилиндрические с наружными стойками под болты

Основные размеры цилиндрических опор представлены в таблице 2.4.2.

Таблица 2.4.2 – Основные размеры цилиндрических опор, в мм [13]

D	D1	D2	D3	S1	S2	Минимальная приведенная нагрузка, МН
						До 0,125
						S3	d	Фунд.болт ГОСТ 24379.1-80
								Диаметр резьбы	количество
1000	950	1160	1280	6	20	16	32	24	6

---

42

---

3 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках применяют обычно кон-денсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подаётся в конденсатор чаще всего при тем-пературе окружающей среды (около 20 ). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачиваются неконденсирующиеся газы.

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры барометрического конденсатора (диаметр и высота) и барометрической тру-бы, производительность вакуум-насоса.

Расход охлаждающей воды  определяется из теплового баланса кон-денсатора:

где  – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, ;  – на-чальная температура охлаждающей воды,  ;  – конечная температура смеси воды и конденсата,  .

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденса-тора должна быть 3 5  . Поэтому конечную температуру воды   на выхо-де из конденсатора примем на 3,5 градусов выше температуры конденсации паров:

 =  – 3,5 = 45,45 - 3,5 = 42,45 .

Тогда

Диаметр барометрического конденсатора определяют из уравнения расхода:

43

где – расходвыпаренной воды в третьем корпусе,    – плотность паров, ;  - скорость паров, .

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров = 15 25 м/c. Тогда

По нормалям НИИХИММАШа [14] подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему значению. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром = 500 мм.

В соответствии с нормалями, внутренний диаметр барометрической трубы равен 125 мм. Скорость воды в барометрической трубе:

Высота барометрической трубы:

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; – сумма коэффици-ентов местных сопротивлений; – коэффициент трения в барометрической трубе; 0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давле-ния, м.

B = P_атм P_бк = 9,8 ^. 10⁴ 1,0 10⁴= 8,8 ^. 10⁴ Па.

г

44

де – коэффициенты местных сопротивлений на выходе в трубу и на выходе из нее.

---