Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Технологические расчеты





Технологический расчет основного оборудования.

Размер аппарата определяется его производительностью:

Объем аппарата определяем по формуле

V= 3

Где g – производительность, кг/ч

tпреб. – время пребывания, ч

φ –коэффициент заполнения

ω – выход продукта с единицы объема

ω= w*ρ, где w=mпр. / mр.см.

mпр. – масса продукта, кг/ч

mр.см. – масса реакционной смеси, кг/ч

ρ – плотность реакционной смеси, кг/м3

 

w=

ω = 0,92*1130,75=1040,29 кг/м3

 

V= 3

Принимаем аппарат объемом 1м3

 

 

Техническая характеристика.

1. Расчетное давление в аппарате Или расчетное наружное давление 10 кгс/см2 7,0 кгс/см2
2. Расчетное давление в рубашке 6,0 кгс/см2
3. Расчетная температура в аппарате 100 ° С
4. Расчетная температура в рубашке 100 ° С
5. Рабочая среда в аппарате Агрессивная, пожароопасная, токсичная
6. Внутренний диаметр аппарата 1000 мм
7. Внутренний диаметр рубашки 1100 мм
8. Материал аппарата 12x18H10T
9. Материал рубашки Сталь В Сm3nc4

Примечание: допускается замена углеродистой стали на сталь с более высокими механическими свойствами, разрешенную «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», без пересчета.

 

Исходные данные.

Таблица 11

Наименование параметров Обозначение Величина
       
  Рабочее давление в корпусе Р вакуум
  Рабочее давление в рубашке Р 6 кгс/см 2
  Расчетное наружное давление на корпус Рн 7 кгс/см2 ,1 кгс/см2
  Расчетное внутренне давление в рубашке Рр 6 кгс/см 2
  Рабочая температура в корпусе t 150 ° C
  Рабочая температура в рубашке 200 ° C
  Расчетная температура в корпусе t 200 ° C
  Расчетная температура в рубашке 250 ° C
  Допускается напряжение при t=200 ° C для материала Обечайки корпуса 12x18Н10Т Днища корпуса 08x22Н6Т     [r] [r] 1     1400 кгс/см 2 1930 кгс/см 2
  Допускаемое напряжение при t= 250 ° C для материала рубашки Всm3nc4   [r] 1   1200 кгс/см 2
  Модуль продольной упругости при t=200 ° C для материалов 12x18H10T E 1.97*106 кгс/см 2
  Коэффициент запаса устойчивости Пу 2,4
  Коэффициент прочности сварного шва 1,0
  Внутренний диаметр корпуса D 100 см
  Внутренний диаметр рубашки 110 cм
  Толщина стенки обечайки корпуса S 1,0 см
  Толщина стенки днища корпуса S1/S 1 0,8/1,0 см
  Толщина стенки обечайки рубашки S 1 0,8 см
  Толщина стенки днища рубашки S 11 0,6 см
  Прибавка на коррозию с 0,2 см
  Длина обечайки корпуса по паспорту l 109 см
  Длина обечайки рубашки по паспорту l 1 975 см

9.2 Расчет количества оборудования.

Количество оборудования определяется по формуле:

n= Gt *t/g*tэф.

Где Gt – производительность аппарата,кг/год

t- коэффициент запаса прочности (1,05÷1,2)

g – производительность, кг/ч

tэф. – эффективный фонд времени работы установки, ч

g=

n=

выбираем два реактора объемом 1 м3.

7.Механический расчет.

Расчет обечайки, нагруженной наружным давлением Pн = 7 кгс/см2

Допускаемое наружное давление

7.36 кгс/см2 > 7 кгс/см2

где допускаемое давление из условия прочности

кгс/см2

а допускаемое давление из условия устойчивости а пределах упругости:

B1 = min

Расчет эллиптического днища, нагруженного наружным давлением Pн = 7 кгс/см2

Допускаемое наружное давление:

кгс/см2 > 7 кгс/см2

где допускаемое давление из условий прочности:

кгс/см2

R=D

 

 

а допускаемое давлен ие из условия устойчивости в пределах упругости

Кэ

Где x=10*

H=0.25D=0.25*100=25 см.

Расчет мешалки.

Для перемешивания применяем лопастную мешалку

Диаметр мешалки равен:

dм=Dв/(1,4 ÷1,7),мм

где Dв-внутренний диаметр аппарата

dм=

b=0.1dм

b=0.1*700=70мм

hм=(0,1 ÷0,3)dм

hм-расстояние от днища аппарата до мешалки,мм

hм=0,3*700=210мм

Стандартные параметры для лопастной мешалки dм=700мм

Скорость вращения:

ω=6,6 рад/сек

n=1,05сек-1

n=63,0 об/мин

Мощность =0,16 кВт

Расчет мощности:

Расчетная мощность Nм (Вт), потребляемая перемешивающим устройством собственно на перемешивание определяется по формуле:

NмNс*h3*dм5, Вт

где dм-диаметр мешалки, м

ρс-плотность перемешиваемой среды, кг/м3

h- частота вращения мешалки, об/сек

κN- критерий мощности

κN зависит от центробежного критерия Reц, отношение Dв/dм, типа перемешивающего устройства.

Центробежный критерий Reц

Reцсhdм2с

где μс- динамический коэффициент вязкости смеси, H ּсек/м2

Reц=(1130,75*1,05*(0,7)2)/3000*10-6=2*105

κN=0,18

Nм=0,18*1130,75*(1,05)3*(0,7)5=39,6 Вт

Мощность, определяемая с учетом влияния внутренних устройств:

N=к123*Nм

N=1.3*1.2*1.1*39.6=68 Bт

Мощность двигателя:

Nдв=

где - КПД редуктора ( =0,93)

-коэффициент запаса ( =1,25)

Nдв=

Выбирается электродвигатель типа ВАО-42-4 исполнение обычное с мощностью 3,0 кВт и числом оборотов 270 об/мин

Размеры мешалки:

dм=700 мм

d=50мм

b=70 мм

s=8 мм

m=6,3 кг

Мк*=84Hм

Мк*- наибольший крутящий момент при спусковой мощности.

 

Проверочный расчет вала.

Предварительный минимальный диаметр вала:

d= 1.71 3 , м

где М` к - расчетный крутящий момент на валу с перемешивающим устройством, Н*м

τ – допускаемое напряжение на кручение для материала вала. Для стали τ=44*106 Н/м2

М`к = , Н*м

где N`м – расчетная мощность, расходуемая на перемешивание, Вт

ω – угловая скорость вращения перемешивающего устройства, рад/сек

М`к = Н*м

d=1.71 м

 

Масса единицы длины сплошного вала:

m=

где ρ – плотность материала вала, кг/м3 . Для стали ρ=7,85*103 кг/м3

m=7.85*103

Определим момент инерции поперечного сечения вала:

y=

y=

Определим коэффициенты к и а1:

к=

а1=

где Мм- масса перемешивающего устройства, кг

l1 и L – длина соответствующих участков вала

к=

а1=

По полученным значениям из графика на рис. находим корень L частного уравнения:

L= f(к,а1)= f(4,05;0,7)=1,4

Первую критическую скорость определяем по формуле:

где L – расчетная длина вала, м

E- модуль упругости материала вала, Н/м2. Для стали E=2,2*1011 Н/м2.

ω01= рад/сек

ω≤0,7 ω01

6,6<2.6

Условие не выполняется. Конструктивно диаметр вала принимаем 50 мм.

Расчет фланцевых соединений.

Конструктивные размеры фланца.

Толщина втулки принята sо = 20 мм

s < so < l,3×s (16 < 20 < 20,8)

so – s < 5 (20 – 16 = 4 мм < 5 мм)

Толщина втулки:

s1 = b1×so = 1,4×20 = 28 мм

где b1 = 1,4 при D/sо = 1600/ 20 = 80 мм

Высота втулки:

мм.

Принимаем hв = 50 мм = 0,05 м

Эквивалентная толщина втулки фланца

мм

Диаметр болтовой окружности:

Dб > D + 2(s1 +dб + u) = 1600 + 2×(28 + 24 + 5) = 1714 мм,

где u = 5 мм, dб = 24 мм, при рр = 0,6 МПа и D = 1600 мм.

Принимаем

Dб = 1730 мм = 1,73 м.

Наружный диаметр фланца Dн > Dб + а = 1730 + 47 = 1777 мм,

где а = 47 мм - для шестигранных гаек М24.

Принимаем Dн = 1780 мм = 1,78 м.

Наружный диаметр прокладки: Dн.п. = Dб – е = 1730- 70 = 1670 мм,

где е = 70 мм - для плоских прокладок dб = 1730 мм.

средний, диаметр прокладки Dс.п. = Дн.п. - b = 1670-20 = 1650 мм = 1,67 м

где b = 20 мм - ширина плоско й неметаллической прокладки для диаметра аппарата D = 1600 мм.

Количество болтов

nб ³ p×Dб/tш = 3,14×1730/96 = 55,53,

где tш = 4×dб = 4×24 = 96 мм -шаг расположения болтов.

Принимаем n = 68, кратное четырём.

Высота фланца: мм

где lф = 0,22

Принимаем

hф = 42 мм = 0,042 м

Нагрузки, действующие на фланец.

Равнодействующая внутреннего давления:

МН

Реакция прокладки.

Rп = p×Dс.п.×bo×kпр×рр = 3,14×1,67×0,017×2,5×0,1 = 0,02 МН,

где kпр = 2,5 - для паронита;

bо - эффективная ширина прокладки

м

Коэффициент жесткости фланцевого соединения: kж = 1,26

Болтовая нагрузка в условиях монтажа

Fб1 = kж×FД + RП = 1,26×0,22 + 0,02 = 0,24 MН

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

Fб2 = Fб1 + (1 – kж)×FД = 0,3 + (1 – 1,26)×0,22 = 0,3 МН

Приведённый изгибающий момент:

Mо = 0,5×(Dб – Dс.п)×Fб1 = 0,5×(1,73-1,67)×0,24 = 0,0072 МН×м.

Проверка прочности и герметичности соединения.

Условия прочности болтов

0,24/56×3,4×10-4 = 12,6 МПа < 130 МПа

0,3/56×3,4×10-4 = 15,7 МПа < 126 МПа

Условие прочности неметаллич еской прокладки:

0,3/3,14×1,67×0,02 = 2,8 МПа < 130 МПа

Максимальное напряжение в сечении фланца, ограниченном размером s1:

МПа

Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером sо:

sо = fф×s1 = 1,25×6,9 = 8,6 МПа

Окружное напряжение в кольце фланца:

МПа

Напряжение во втулке от внутреннего давления:

Тангенциальное МПа

Меридиональное МПа

Условие прочности для сечения фланца, ограниченного размером s1 = 76 мм

;

МПа < 195 МПа

Условие выполняется.

Условие прочности для сечения, ограниченного размером sо = 20 мм,

МПа < 1×170 МПа

Условие выполн яется.

Условие герметичности:

рад < 0,009 рад

где [q] = 0,009 рад при D = 1600 мм < 2000 мм.

Условие выполняется.

Расчёт сопряжения рубашки с корпусом.

Определение вспомогательных параметров.

- коэффициент осевого усилия

- коэффициент, учитывающий расстояние между корпусом сосуда и рубашкой

- коэффициент длины сопряжения

- коэффициент отношения прочности корпуса и рубашки

 

относительная эффективная несущая длина конуса

- коэффициент сопряжения при помощи конуса

Допускаемое избыточно е давление в МПа

Толщина стенки конуса

м

s2 ³ s2R + c

s2 = 4 + 2 = 6 мм, принимаем s2 = 8 мм.

Условие применения формул

1,06 < 1,2 - условие выполняется

0,5 < 1,2. - условие выполняется.

 

Расчет опор.

Вес конструкции:

Вес, приходящийся на одну опору:

Материал корпуса аппарата и лап- сталь (); число ребер в лапе ; вылет опоры ; лапы опираются на деревянные подкладки (); толщина стенки цилиндрического корпуса аппарата (), диаметр корпуса .

Принимаем отношение вылета лапы к высоте ребра . Тогда:

Расчетную толщину ребра определяем по формуле:

где - коэффициент, зависящий от соотношения ; предварительно принимаем .

Отношение . При этом получается не менее , значит, является окончательной.

Принимаем с учетом прибавки на коррозию толщину ребра . Выбираем длину опорной плиты лапы , а толщину ее .

Расчетная ширина опорной плиты лапы:

Принимаем .

Ребра привариваются к корпусу сплошным круговым швом с катетом . Общая длина сварного шва:

Прочность сварного шва при проверяем по формуле:

,

т.е. прочность обеспечена.

Полагая и , определим максимальные напряжения сжатия в корпусе аппарата в месте присоединения к нему лап. Предварительно находим значения параметров:

;

;

Момент от реакции опоры, действующий на лапу при расчетном плече :

По графикам определяем значение коэффициентов К: для и и .

Параметр для нахождения моментов, действующих на корпус, определяем по формуле:

для определения меридиональных моментов:

;

для определения кольцевых моментов:

По графику при и определяем параметр , откуда:

По графику при и определяем параметр

 

, откуда:

Параметр для нахождения сил, действующих на корпус, определяем по формуле:

По графику определяем значение коэффициентов К: для и и .

Для и находим: по графику ; по графику , откуда значения и будут равны:

Суммарные напряжения сжатия в корпусе аппарата при толщине стенки в месте присоединения лапы (сверху) определяем:

в меридиональном направлении по формуле:

в кольцевом направлении по формуле:

Оба напряжения меньше допускаемого, и, следовательно, лапа может быть применена без накладки – ребра привариваются непосредственно к корпусу.

 
 

8.Тепловой расчет.

Расчет реактора:

1. Тепло, необходимое для нагрева самого реактора

Q1= σ ∙ Cc ∙ (t k - t н) = 1580∙0,12 (383-293)=17067 ккал

G=1580 кг – масса реактора

Cc = 0,12 ккал/кг С 0 – теплоемкость стали

t k= 383 К – конечная температура процесса

t н= 239 К – начальная температура процесса

2. Тепло, необходимое для нагрева реакционной массы:

Q2 = σП6 ∙ CП6 ∙ (t k - t н) + σТДИ ∙ CТДИ ∙ (t k - t н) + σ б/д∙ Cб/д ∙ (t k - t н)

σП6 = 390,285кг – масса полиэфира

σТДИ = 50,94 кг- масса ТДИ

σ б/д = 8,775 кг – масса 1,4 бутандиола

CП6 = 0,55 ккал/кг С0 – теплоемкость полиэфира

CТДИ =0,451 ккал/кг С0 – теплоемкость ТДИ

Cб/д = 0,48 ккал/кг С0 – теплоемкость ТДИ

t k= 373 К – конечная температура процесса

t н= 293 К – начальная температура процесса

Q2 =390,285*0,55(373-293)+50,94*0,451(373-293)+8,775*0,48(373-293)=10761,15 ккал

3.Тепло, выделяющееся в ходе поликонденсации:

Qвыд.=63*292,76=18443,88ккал

63 ккал – тепло, выделяющееся на 1 моль прореагировавшего ТДИ

292,76 моль – количество моль ТДИ (

 

 

4.Общее количество тепла, затраченное на одну операцию:

Q1+ Q2 + Qвыд.= 17067+10761,15+18443,88=46272,03 ккал

5. Среднечасовой расход тепла:

Q =

6. Градиент температуры

А=(tк – t гк)/ (tк – t гн)=(373-333)/(353-333)=2

 

Тср. = С°

Находим необходимую поверхность рубашки:

Fруб.расч. = 2

Fреальное = 4 м2

3,81<4

Выполняется необходимое условие Fруб.расч <Fреальное

 

9.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

 

1. Лащинский А.А. Толчинский А.Р. Справочник: Основы конструирования и расчета химической аппаратуры.-М.:Машиностроение,1963.732с.

2.Васильцов З.А. Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред: Справ. пособие. Л.- Машиностроение, 1989. 271с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. Под ред. Ю. И. Дытнерского. - М.: Химия, 1983 г.272с.

4. Техническая документация аппарата: Паспорт сосуда, работающего под давлением (Регистрационный №774).

Date: 2016-01-20; view: 690; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.007 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию