Файл: Давление в колонне 760 мм рт ст.doc

К = 300 Вт/(м²К), тогда требуемая поверхность теплообмена

F = Q / (Kt_ср) = 92010³/(30057) = 54 м²

Принимаем стандартный кожухотрубчатый теплообменник с диаметром кожуха 600 мм и длиной труб 4 м, для которого поверхность теплообмена равна 63 м²

8. Конструктивный расчет

Корпус колонны диаметром до 1000 мм изготовляют из отдельных царг, соединяемых между собой с помощью фланцев.

Толщина обечайки

S > pD/(2[] – p) + c

где [] = 138 МПа – допускаемое напряжение для стали [3c394];

 = 0,8 – коэффициент ослабления сварного шва;

с = 0,001 мм – поправка на коррозию [3с394].

S > 0,10,8/(21380,8 – 0,1) + 0,001 = 0,003 м

Согласно рекомендациям [2c211] принимаем толщину обечайки s=8мм

Наибольшее распространение в химическом машиностроении получили эллиптические отбортованные днища по ГОСТ 6533 – 78 [2c25] Толщину стенки днища принимаем равной толщине стенки обечайки s_д = s = 8 мм.


Рис. 6 Днище колоны

Характеристика днища:

h = 40 мм – высота борта днища;

Масса днища m_д = 16,9 кг.

Объем днища V_д = 0,086 м³.

Соединение обечайки с днищами осуществляется с помощью плоских приварных фланцев по ОСТ 26–428–79 [2c36].



Рис. 7 Фланец.
Подсоединение трубопроводов к аппарату осуществляется с помощью штуцеров. Диаметр штуцеров



где w_шт – скорость среды в штуцере.

Принимаем скорость жидкости w_шт=1 м/с, газовой смеси w_шт=25 м/с

Штуцер для входа исходной смеси

d_1,2 = (1,250/0,7851745)^0,5 = 0,046 м

принимаем d₁ = d₂ = 50 мм

Штуцер для входа флегмы

d₃ = (3,30,369/0,7851750)^0,5 = 0,045 м

принимаем d₃ = 50 мм

Штуцер для выхода кубового остатка

d₃ = (0,881/0,7851738)^0,5 = 0,039 м

принимаем d₄ = 40 мм

Штуцер для выхода паров

d₃ = (1,51/0,785251,98)^0,5 = 0,197 м

принимаем d₅ = 200 мм

Штуцер для входа паров

d₆ = (1,36/0,785251,74)^0,5 = 0,199 м

принимаем d₄ = 200 мм

Все штуцера должны быть снабжены плоскими приварными фланцами по ГОСТ 12820-80. Конструкция фланца приводится на рисунке, а размеры в таблице


Рис. 8 Фланец штуцера

dусл	D	D2	D1	h	n	d
40	130	100	80	13	4	14
50	140	110	90	13	4	14
200	315	280	258	18	8	18

---

Расчет опоры. Аппараты вертикального типа с соотношением Н/D > 5, размещаемые на открытых площадках, оснащают так называемыми юбочными цилиндрическими опорами, конструкция которых приводится на рисунке.


Рис. 9 Опора юбочная

Ориентировочная масса аппарата.

Масса обечайки

m_об = 0,785(D_н²-D_вн²)Н_обρ

где D_н = 0,816 м – наружный диаметр колонны;

D_вн = 0,8 м – внутренний диаметр колонны;

Н_об = 12,2 м – высота цилиндрической части колонны

ρ = 7900 кг/м³ – плотность стали

m_об = 0,785(0,816²-0,8²)12,2·7900 = 1956 кг

Масса тарелок

m_т = mn = 22·21 = 462 кг

m = 21,0 кг – масса одной тарелки

Общая масса колонны. Принимаем, что масса вспомогательных устройств (штуцеров, измерительных приборов, люков и т.д.) составляет 10% от основной массы колонны, тогда

m_к = m_об + m_т + 2m_д = 1,1(1956 + 462+2·17) = 2697 кг

Масса колонны заполненной водой при гидроиспытании.

Масса воды при гидроиспытании

m_в = 1000(0,785D²H_ц.об + 2V_д) = 1000(0,785·0,8²·12,2 + 2·0,086) = 6301 кг

Максимальный вес колонны

m_max = m_к + m_в = 2697 + 6301 = 8998 кг = 0,088 МН

Принимаем внутренний диаметр опорного кольца D₁ = 0.75 м, наружный диаметр опорного кольца D₂ = 1,0 м.

Площадь опорного кольца

А = 0,785(D₂² – D₁²) = 0,785(1,00² – 0,75²) = 0,34 м²

Удельная нагрузка опоры на фундамент

 = Q/A = 0,088/0,34 = 0,26 МПа < [] = 15 МПа – для бетонного фундамента.

Выводы

На основе материального расчета рассчитаны материальные потоки в колонне и определен диаметр ректификационной колонны – 800 мм. Найдено оптимальное флегмовое число R = 3,3. Рассчитано действительное число тарелок: 14 в верхней и 8 в нижней части колонны. На основе теплового расчета выбран дефлегматор (диаметр кожуха 600 мм, длина труб 4 м, поверхность теплообмена 75 м²) и испаритель (диаметр кожуха 600 мм, длина труб 4, поверхность теплообмена 63 м²) определен расход охлаждающей воды и греющего пара. Проведен конструктивный расчет и подобраны нормализованные конструктивные элементы.

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. 
   Разработка конструкции химического аппарата и его графической модели. Методические указания. – Иваново, 2004.
   
3. 
   Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского. – М.:Химия, 1983. 272 с.
   
4. 
   Расчет и проектирование массообменных аппаратов. Учебное пособие. Лебедев В.Я. и др. – Иваново, 1994.
   

---

---