Курсовая работа: Производство карбамида
Рисунок9
– конструкция фланца
Dф=3020 мм
Dк=2200 мм
Dб=2720 мм
h1=308 мм
h=230 мм
Усилия, возникающие от
температурных деформаций
 ,
где fб-
расчетная площадь поперечного сечения болта
fб=0,018 м2
[6, табл.5]
Ебt-модуль
продольной упругости материалов болтов при расчетной температуре
Ебt=1,97∙105
МПа.
αф,
αб –коэффициенты линейного расширения материалов приварного
фланца и болтов при расчетной температуре соответственно.
αф=13,1∙10-6
αб=11,2∙10-6
tф - расчетная
температура фланца
tф= 0, 96∙
t
tб=0, 96 ∙200=192
°C
 =0,3
 =0,95
Тогда
 МН.
Болтовая нагрузка
в условиях монтажа до
подачи внутреннего давления
 ,
где кж-
коэффициент жесткости фланцевого соединения
кж=1,26
Подставляем значения:
в рабочих условиях
где М – внешний
изгибающий момент
М=0
 .
Приведенный изгибающий
момент.
 ,
  =
Условие прочности болтов.
 МПа
 - условие выполняется.
 МПа
 - условие выполняется.
Расчет усилий, возникающих
во фланце.
Максимальное напряжение в
сечении S0.
 ,
где Т=1,8 [5, чертеж 3]
D*=D
 МПа.
Максимальное напряжение в
сечении S0.
 ,
где f=1,03 [5, чертеж 6]
 МПа.
Окружное напряжение в
кольце фланца.
 МПа.
Условие прочности.
 ,
где  МПа.
 МПа
 - условие выполняется.
Требование к углу
поворота фланца.
 ,
где  - допустимый угол поворота
фланца.
 - условие выполняется.
7.7 Выбор тарелок
Определение
гидравлического сопротивления колонны
Для уменьшения
продольного перемешивания реакционной смеси, применяют секционирование аппарата
установкой массообменных перегородок.
Для данного аппарата
согласно [7 c.217] выбираем ситчатые тарелки ТС –
Р.
Рабочее сечение тарелки 2,822
Диаметр отверстия 3 мм
Шаг между отверстиями 8
мм
Относительное свободное
сечение тарелки 5,4%
Масса 120 кг
Общее количество тарелок 30
Ситчатые тарелки
обеспечивают достаточно малый размер пузырьков по всей высоте колонны.
Разрушают воздушные пробки, способствуют сохранению высокой величины площади
контакта между газовой и жидкой фазами.
Определим гидравлическое
сопротивление колонны.
Исходные данные:
Объемный расход аммиака VNH3 = 6,8·10-3 м3/с
углекислоты VСО2 = 2 м3/с
карбамида Vпл = 3,6·10-3 м3/с
Плотность аммиака ρNH3 = 910 кг/м3
углекислоты ρСО2
= 1,98кг/м3
карбамида ρпл
= 900 кг/м3
Диаметр аппарата D = 2000мм
Диаметр тарелок D = 1800мм
Скорость плава
 ,
где с = 0,05
 м/с
 ,
где α = 80º
 м2
 м2
Площадь отверстий
 м2
Скорость плава через
отверстия
 м/с
Сопротивление тарелки
 Н/м2
Найдем сопротивление,
вызванное силами поверхностного натяжения
 ,
где σ –
поверхностное натяжение жидкости (Н/м)
σ = 70 ·10-3 Н/м
 Н/м2
Общее сопротивление
 Н/м2
Сопротивление колонны
 ,
где п – число
тарелок
 Н/м2
Проверим условие: 
 - условие не выполняется.
Следовательно, уменьшаем
число тарелок.
Примем, что п = 20
Тогда  Н/м2
 - условие выполняется.
7.8 Расчет массы
аппарата
Масса корпуса аппарата
mк = 0,785(Dн2-Dвн2)Нρ
где Dн = 2,36 м – наружный диаметр корпуса;
Dвн = 2,00 м – внутренний диаметр корпуса;
Н = 29 м – высота цилиндрической части корпуса
ρ = 7800 кг/м3 –
плотность стали
mк =
0,785(2,362-2,02)29·7800 = 845503 кг
Общая масса аппарата.
Принимаем, что масса
вспомогательных устройств (штуцеров, фланцев и т.д.) составляет 10% от основной
массы аппарата, тогда
m = 0,1(mк + mвс
+ mд + mкр) = 657771 кг = 6,45 МН
Масса аппарата
заполненной водой при гидроиспытании.
Масса воды при
гидроиспытании
mв =
1000(0,785Dк2 · Hц.к
+ Vд + Vкр) =
= 1000(0,785·2,02·18,3
+0,26 + 1,42) = 66914 кг
Максимальный вес аппарата
mmax = m + mв
= 657771 + 66914 = 724685 кг = 7,10 МН
7.9.Расчет аппарата на сейсмическую
нагрузку
Рисунок10 – расчетная
схема аппарата
Отношение H/D = 32/2,0 =
16 > 15, следовательно, расчетная схема принимается в виде консольного
стержня с жесткой заделкой. Условно разбиваем по высоте аппарат на 4 участка по
8 метров, вес участка принимается сосредоточенным в середине участка.
Период свободных
колебаний:
 ,[8 c.2]
где Е – модуль продольной
упругости Е = 2·105МПа
I – экваториальный
момент инерции площади сечения верхней части корпуса аппарата относительно
центральной оси (м4)
 = 3,14/64·[(2+2·0,18)4 – 24] = 0,74 м4
Тогда
Т =
1,8·32·(7,1·106·32/9,81·2·1011·0,74)0,5 = 1 с-1
Величина сейсмической
силы в середине i-го участка.
При Н/D > 15
где Кс = 0,05
– сейсмический коэффициент при 8 балах [2 c.693];
β = 0,55 -
коэффициент динамичности;
Gi – сила
тяжести i-го участка.
Принимаем, что масса
аппарата распределена по высоте равномерно, тогда
Gi = 7,10/4 =
1,78 МН
Предварительно
рассчитываем суммы
∑Gix2i
= 1,78(4,02+12,02+20,02+28,02) = 2393 МН·м2
∑Gix4i
= 1,78(4,04+12,04+20,04+28,04) = 1,41·106 МН·м 4
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6 |
