Курсовая работа: Производство карбамида

Сейсмическая сила в середине каждого участка

Р1 = 0,05·0,55·1,78·28,02·2393/1,41·106 = 0,0648 МН

Р2 = 0,05·0,55·1,78·20,02·2393/1,41·106 = 0,0330 МН

Р3 = 0,05·0,55·1,78·12,02·2393/1,41·106 = 0,0118 МН

Р4 = 0,05·0,55·1,78·4,02·2393/1,41·106 = 0,0014 МН

Расчетный изгибающий момент в нижнем сечении опоры аппарата от сейсмической нагрузки при учете первой формы колебаний

= 0,0648·28,0+0,0330·20,0+0,0118·12,0+0,0014·4,0 = 2,616 МН·м

Расчетный изгибающий момент в том же сечении опоры с учетом влияния высших форм колебаний

Мс1 = 1,25Мс = 1,25·2,616 = 3,270 МН·м

Условие устойчивости:

, [8 c.2]

где N – суммарная осевая нагрузка

,

где к – коэффициент, учитывающий вес внутренних устройств

 γ – удельный вес материала

N = 0,804 МН

 [8 c.7]

где  - эмпирический коэффициент

 = 1/1+15,3[215·106/2·1011(2/0,18-0,001)]2 = 1,53

[М] = 0,785·1,53·145·106·22·(0,18-0,001) = 125,2 МПа

N = 3,14·2·(1,18 – 0,001) ·1·145·106 = 163 МН

0,804/163 + 3,27/125,5 = 0,03

0,03‹1 – условие выполняется.

7.10 Расчет опоры аппарата

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

Рисунок11 – Опора аппарата

Принимаем толщину цилиндрической стенки опоры S= 20 мм.

Материал опоры сталь Ст 3 ГОСТ 380-88

σв = 380 МПа; σт = 220 МПа; Е = 2,10·105 МПа; [σ] = 146 МПа

Диаметр опоры равен 2,80 м.

Размеры опорного кольца.

Внутренний диаметр кольца принимаем D2 = 2,65 м

Наружный диаметр кольца принимаем D1 = 3,12 м

Опорная площадь кольца

F = 0,785(D12 – D22) = 0,785(3,122 – 2,652) = 2,13 м2

Момент сопротивления опорной площади кольца

W = π(D14 – D24)/32D1 = π(3,124 – 2,654)/32·3,12 = 1,43 м4

Напряжение сжатия в стенке опоры с учетом отверстия для лаза

d = 0,5м

σс = Gmax/[π(D+S) – d](s - c) =

= 7,10/[π(2,80+0,020) – 0,5](0,020-0,001) = 44,7 МПа

Напряжение на изгиб в стенке опоры

σи = М/π(D + s)2(s - c) =

= 3,270/π(2,80+0,020)2(0,020-0,001) = 6,9 МПа

Отношение

D/2(s - c) = 2,82/2(0,020– 0,001) = 74

по этой величине по графику [2c.418] находим коэффициенты:

kи = 0,08; kc = 0,06

Kc = 875σтkc/E = 875·220·0,08/2,1·105 = 0,073

Kи = 875σтkи/E = 875·220·0,06/2,1·105 = 0,055

Допускаемые напряжения на сжатие и изгиб в обечайке опоры

[σс] = КсЕ(s - c)/D = 0,073·2,10·105(0,020 – 0,001)/2,80 = 104 МПа

[σи] = КиЕ(s - c)/D = 0,055·2,10·105(0,020 – 0,001)/2,80 = 78 МПа

Устойчивость цилиндрической опоры

 = 44,7/104 +6,9/78 = 0,52 < 1

устойчивость обеспечена.

Максимальное напряжение на сжатие в сварном шве, соединяющем цилиндрическую опору с корпусом аппарата, при коэффициенте сварного шва φш = =0,7

 =

7,10/0,7π(2,80+0,020)(0,020 – 0,001) + 4·3,270/0,7π(2,80+0,020)2(0,020– 0,001) = 99,6 МПа < [σс]

Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности кольца

7,10/2,13+ 3,270/1,43 = 5,6 МПа < 10 МПа

Номинальная расчетная толщина опорного кольца при l = 0,1 м

 1,73·0,1(5,6/146)0,5 = 0,034 мм

с учетом прибавки на коррозию принимаем округляя размер s = 0,036 м

Наименьшее напряжение на опорной поверхности кольца:

при максимальной силе тяжести аппарата

 7,10/2,13 – 3,270/1,43 = 1,05 МПа

при минимальной силе тяжести аппарата

 6,45/2,13 – 3,270/1,43 = 0,74 МПа

Расчетным является наибольшее по абсолютной величине значение σ – при максимальной силе тяжести аппарата.

Общая условная расчетная нагрузка на фундаментные болты

Рб = 0,785(D12 – D22) ·σ = 0,785(3,122 – 2,652)1,05·106 = 1,76 МН

Принимаем количество фундаментных болтов z = 8, тогда нагрузка на один болт

Рб1 = 1,76/8 = 0,22 МН

Расчетный внутренний диаметр резьбы фундаментных болтов

 (4·0,22/π·453)0,5 + 0,001 = 0,026 м

принимаем болты М42, у которых d1 = 35,6 мм

Диаметр болтовой окружности

Dб = D + 2S + 0,12 = 2,80+ 2·0,020+ 0,12 = 2,96 м

Принимаем Dб = 3,00 м.

Заключение

колонна синтез карбамид

В данной работе проведены технологические расчеты колонны синтеза карбамида, работающей при давлении 28МПа, обеспечена ее герметичность за счет введения в конструкцию двухконусного обтюратора. Рассчитана толщина стенки корпуса колонны (0,18 м), а также эллиптического днища (0,12 м) и плоской крышки (0,55 м), проведена оптимизация размеров колонны методом последовательной частной оптимизации. Элементы аппарата рассчитаны на прочность и сейсмическую нагрузку. Также выполнены следующие чертежи:

- технологическая схема производства карбамида (2 листа формата А1);

- колонна синтеза карбамида (2 листа формата А1);

Список использованных источников

1.  Атрощенко В.И., Гелперин И.И. Методы расчетов по технологии синтеза связанного аммиака. 320с

2.  Сосуды и трубопроводы высокого давления: Справочник/ Хисматуллин Е.Р., Королев Е.М., Лившиц В.И. и др. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.

3.  ГОСТ 25215-82: «Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность».

4.  Ложкин А.Ф., Рябчиков Н.М., Ведерников С.А.: Учебное пособие. Пермь. Пермский Политехнический институт, 1978 – 137с.

5.  ГОСТ 26303-84: «Сосуды и аппараты высокого давления. Шпильки. Методы расчета на прочность».

6.  ОСТ 26373-78 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность фланцевых соединений».

7.  Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И.: Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированиию – М: Химия, 1991 – 496с.

8.  51273-99: «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».