Курсовая работа: Розрахунок колони синтезу аміаку продуктивністю 1360 т/добу
Допустимий тиск з умови
стійкості в межах пружності:
 , (4.24)
Де n- коефіцієнт запасу
стійкості для робочого стану 2.4. Проводимо розрахунок:
  =2.3 МПа
 (4.25)
 МПа
Умова стійкості корпуса :
 (4.26 а)
 ,
отже умова виконується,
приймаємо товщину стінки 20мм.
Вага теплообмінника дорівнює
сумі мас рубашки : Sперер*Н*ρ=4 900 кг
Труб: Sперер*Н*ρ*n=524
кг
Та трубних решіток. Для
визначення товщини решіток розрахуємо їх як плоске днище для апарату під
надлишковим тиском 3МПа:
sp=max (4.34)
К=0.53 (2.стор21) Ко (4.35)
sp=max =20 мм
Вага двух трубних решіток 77 кг
Загальна вага 5 501 кг , оскільки вагу перегородок не визначали , округлимо до 6 000кг
4.7 Розрахунок шпилькових
з’єднань
Осьова сила на кришку
(верхня) теплообмінника становить 25 МН (див.п4.4). Розрахунковий діаметр
стержня шпильки обчислюють за формулою , де враховується додаткові напруження ,
виникаючі від крутячого моменту при затяжці:
 , (4.36)
Де  -коефіцієнт ,враховуючий
тангенціальне напруження , для двоконусного обтюратора , =1;
 - коефіцієнт враховуючий
нерівномірність розподілу навантаження між шпильками , для ручної затяжки  =1.5
 -кількість шпильок з даного
ряду чисел :6 8 10 12 16 20 24 32 36 40 44 48
 - допустиме напруження металу
для стальних болтів та шпильок при 200оС (для 12Х18Н10Т- 98 МПа) (2,
стор93).
 -отвір в шпильці , для
шпильок до М85Х6 -12мм , з різьбою більше М85Х6 -18мм.
Кількість шпильок -36.
З таблиці 2.5 (2. стор 148):
dc =101.5мм
dр=110мм
діаметр болтової окружності ,
мінімально необхідний з умови розміщення шпильок:
 (4.37)
 м
Розрахунок довжини різьби
гнізда корпусу проводимо за формулою:
L=1.5dp
L=1.5* 110=165 мм , приймаємо
глубину гнізда 175 мм , крок різьби 6мм.
Такі ж шпильки і в такому
розташуванні застосуємо для верхнього зрізу нижчої кришки .
Розрахуємо шпильки для
нижчого краю нижчої кришки:
 З таблиці 2.5 (2 стор 148) :
dc =141.5мм
dр=150мм
Діаметр болтової окружності ,
мінімально необхідний з умови розміщення шпильок:
Розрахунок довжини різьби
гнізда корпусу проводимо за формулою:
L=1.5dp
L=1.5* 150=225 мм ,
приймаємо глубину гнізда 235 мм , крок різьби 6мм.
4.8 Розрахунок фланців
Фланці для подібних апаратів
виконують кованими , і з’єднуються з корпусом зварюванням. Діаметр вхідного і
вихідного фланців 120мм . Для цього зєднання застосуємо плоску алюмінієву
прокладку , ширина якої обчислюється за формулою:
 (4.38)
Де  -напруження для зімяття
алюмінієвої прокладки.
 мм
Приймемо 8мм. Fсм=0.115МН
. Діаметр окружності центів шпильок для затворів з плоскою металічною
прокладкою :
 (4.39)
а>0.5dp
Приймаємо 36.5мм , dр=45мм
, L =68мм:
Зовнішній діаметр фланця :
Висоти циліндричної частини
фланця Н3 і Н4 при куту конусності 45о :
Н4 =L+0.75dp=68+0.75*45=102мм
Н3=sp=0.5D(β-1)=0.5*0.12*( м .
Приймаємо 18мм.
4.9 Розрахунок опор
Кріплення теплообмінника
Вага теплообмінника складає :
6 000*9.8=0.0588 МН
При коефіцієнті міцності
зварних швів 0.8 , та запасі міцності 1.1 отримуємо площу шва :
0.0588/(0.8*130/1.1)=0.000622м2
При ширині шва 1 см його довжина складає 63 см. , тобто одна трубна решітка буде кріпитись 32 сантиметрами зварного зєднання . Каталізаторнна коробка матиме в якості опори юбочну
циліндричну з товщиною стінки , рівну товщині самої коробки--36мм. Для осьової
стійкості каталізаторної коробки застосуємо 6 опор , аналогічних в п.4.5, на
рівні нижного краю першого шару каталізатору . Маса колони в сборі становить
(приблизно ) до: М=Моб1 +Моб2+Мтепл+Мкат
кор. і катал=181.3т+72 т +6т+100т=360т F=360000*9.8=3.528МН Для нижньої
опори всієї колони синтезу знову ж таки застосуємо циліндричну опору з товщиною
стінки , рівній товщині обичайки колони -250мм. Проведемо перевірку:
Допускаєма осьова сжимаюча
сила:
 (4.26)
 МН
Допустиме осьове сжимаюче
зусилля з умови стійкості в межах пружності:
 (4.27)
 МН
Осьова сжимаюча сила
визначається за формулою:
 (4.28)
 МН  <1,
отже умова виконується,
приймаємо товщину стінки 250мм.
Для кращої вертикальної
стійкості в залежності від обстановки на підприємстві рекомендується встановити
додаткові підпори.
Реакція на фундамент :
 МПа
Отже в якості матеріалу
фундаменту доцільно використати Ж/Б конструкції
5. Вибір допоміжного обладнання
Для регулювання байпасу та
підтримання температури входу в шар каталізатора застосуємо регулятори ,
працюючі без допоміжних джерел енергії. Для регулювання температури чудово
підходить регулятор температури РТ призначений для автоматичного контролю
заданої температури рідких та газоподібних середовищ із зворотнім клапаном
РТ-50 в специфікації - температура регулюючого середовища та зовнішнього до 530оС
(на замовлення ) .
Виробник : Сафоновський завод
«Теплоконтроль»
Необхідна кількість приладів
6 шт.
Заключення
Апарат (колона ) синтезу
аміаку , розроблена в даному курсовому проекту, має наступні якості на відміну
від тих що застосовуються в промисловості:
- порівняно меншу металозатратність через
менший діаметр апарату , а також більшу корозійну та теплову стійкість;
- більший гідравлічний опір
внаслідок товщих (високих ) шарів каталізатору , і відповідно відсутня
можливість використання дрібного (діаметром зерен менше 5 мм ) зерна каталізатору.
Теплобмінник стандартизований
, що здешевлює конструкцію . Колона розрахована на роботу з циркуляційним
компрессором з перепадом тиску до 3 МПа та відповідає всім вимогам щодо
транспортування залізницею по вазі і розмірам ( в розібраному вигляді) .
Література
1. Расчеты по технологи неорганических
веществ : Учебное пособие/ Дыбина, Соловьева , Вишняк ; Под ред. Дыбиной.-
М.:Высшая школа , 1967-522с.
2. Расчет и конструирование машин и
аппаратов химических производств: Примеры и задачи : учебное пособие для
студентов втузов/ М.Ф.Михалев-Л.Машиностроение ,1984-301с.
3. Примеры и задачи по курсу процессов и
аппаратов химической технологии . Учебное пособие для втузов/Под редакцией
П.Г.Романкова 10-е изд.-Л.Химия, 1987-576с.
4. Процессы и аппараты химической
технологии. /А.Г.Касаткин 7-е изд.-М.Химия, 1961-816с.
5. Технология неорганических веществ и
минеральных удобрений: Учебник для техникумов./Мельников Е.В., Салтанова В.П. и
др-М.:Химия , 1983-432с.
6. Основные процессы и аппараты
химической технологии: Пособие по проэктированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского 2-е
изд.-М.:Химия, 1991-496с
|
