Выпарной аппарат

 

;

 

 

где n – число площадок.

Общий изгибающий момент от ветровой нагрузки найдем по формуле:

 

 

9.5 Расчёт опор  аппарата

 

Расчет опор [9, 10], предназначенных  для цилиндрических колонных аппаратов  производят исходя из ветровой и сейсмической нагрузок. В таких опорах расчётом определяются: размеры рёбер, сварные  или паянные швы и местные  напряжения в цилиндрических стенках  аппарата в местах присоединения  к ним опор.

Отношение вылета к высоте ребра l/h рекомендуется принимать равным 0,5.

Расчётная толщина ребра  определяется по формуле:

 

(48)

 

 

где G – максимальный вес аппарата, МН (обычно бывает во время испытания, когда аппарат заполнен водой); n – число лап (не менее двух); z- число рёбер в одной лапе (1 или 2); σ_с.д – допускаемое напряжение на сжатие (можно принять равным 100 МН/м²); l – вылет опоры, м. Значение коэффициента k рекомендуется предварительно принять k = 0,6. Если при этом δ получится не менее l/13, то расчётная величина δ является окончательной. В противном случае значение коэффициента k необходимо уменьшить с пересчётом толщины δ и последующей проверкой l/δ по графику.

Определим основные размеры  опоры (лапы) для вертикального цилиндрического  аппарата, подвешенного на четырёх  лапах по следующим данным: максимальный вес аппарата G = 0,085 МН, число лап n = 4; конструкция лап – двухрёберная, z = 2; вылет лапы l = 0,2 м; С_к = 1 мм; диаметр корпуса D_в = 1,8 м.

Пренебрегаем отношением вылета лапы к высоте ребра l/h = 0,5.

Тогда м.

Толщину ребра определим  по формуле (48):

 м

Отношение > δ = 0,004, поэтому уменьшаем значение k до 0,27, при котором по графику .

Пересчитываем δ:

 м > м.

Принимаем толщину ребра  δ = 10 мм.

Общая длина сварного шва  определяется по формуле:

 

 

 м (49)

 

Прочность сварного шва проверим по формуле:

 

(50)

 

где L_ш – общая длина сварных швов, м; h_ш – катет сварного шва, h_ш = 0,008 м; τ_ш.с. – допускаемое напряжение материала на срез, τ_ш.с. = 80 МН/м².

То есть прочность обеспечена.

Определим опоры аппарата. При определении нагрузки на подвесную  опорную лапу все действующие  на аппарат нагрузки приводят к осевой силе Р, определяемой максимальным весом  аппарата при эксплуатации или при  гидравлических испытаниях, и моменту  М, зависящему от конструкции аппарата, и т. д. При учебных расчётах момент М можно принять равным нулю. Нагрузку на одну опору рассчитывают по соотношению:

 

(51)

 

Если М = 0, следовательно  , значит ,

где λ₁ – коэффициент, зависящий от числа опор z. Примем z = 4, значит λ₁ = 2.

Рассчитаем осевую силу Р = m ∙ g. Масса аппарата при гидравлических испытаниях равна:

 

 

m = m_ап + m_воды (52)

m_ап = 8500 кг; m_воды = V ∙ ρ, где V = ΣV_сост.ч..

Зная технические характеристики аппарата найдём:

 м³

 м³

V = 3,14 + 20,57 + 2,88 = 26,59 м³

m_воды = V ∙ ρ = 26,59 ∙ 1000 = 26590 кг

m = 13000 + 26590 = 39590 кг

Р = m ∙ g = 39590 ∙ 9,81 = 388378 Н

 кН

По ОСТ 26 – 665 – 79 [10] выбираем опору (тип 2) со следующими характеристиками:

 

 

 

Заключение

 

Целью данного курсового  проекта являлся расчет выпарной установки непрерывного действия для  выпаривания растворяя сульфата натрия от начальной концентрации соли 6 % (масс.) до конечной концентрации 30% (масс.).

В ходе проектирования произведены  следующие расчеты: составление  и описание технологической схемы  выпарной установки, расчет основного  аппарата, подбор вспомогательного оборудования (теплообменной и насосной аппаратуры), а также был произведен расчет на прочность.

Маркировку выбранного оборудования сведем в таблицу 21.

Таблица 21 Маркировка оборудования

 

Произведенный анализ работы показал, что основной процесс теплопередачи  сосредоточен в греющей камере выпарного  аппарата. Интенсивность теплопередачи  повышается в аппаратах с вынесенной циркуляционной трубой, т. к. раствор  в ней не кипит и парожидкостная смесь не образуется. В них, по сравнению  с аппаратами с центральной циркуляционной трубой, кратность циркуляции и коэффициент теплоотдачи выше. Еще большей эффективности можно добиться, используя аппараты с вынесенной греющей камерой. В них вследствие увеличенного гидростатического столба жидкости раствор кипит не в греющих трубах, а в трубе вскипания из-за перехода в зону пониженного гидростатического давления. Таким образом, уменьшается отложение накипи на теплообменной поверхности греющих труб и увеличивается коэффициент теплопередачи.

В итоге был получен  следующий результат: выпарной аппарат  с естественной циркуляцией и  вынесенной греющей камерой общей  высотой 13 м, диаметром сепаратора 1,8 м и диаметром греющей камеры 1 м.

 

 

Библиографический список

 

1. Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [текст] / Ю. И. Дытнерский, – М.: Химия, 1983, 270 с.
2. Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессы и аппараты химической технологии [текст] / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков, – М.: Химия, 1970, 624 с.
3. Справочник химика, т III, М.: Химия, 1964, 1008 с.
4. Справочник химика, т V, М.: Химия, 1968, 976 с.
5. Воробьёва, Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств [текст] / Г. Я. Воробьёва, М.: Химия, 1975, 816 с.
6. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии [текст] / А. Г. Касаткин, М.: Химия, 1973, 750 с.
7. Викторов, М. М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчёты [текст] / М. М. Викторов, Л.: Химия, 1977, 360 с.
8. Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные аппараты вертикальные трубчатые общего назначения. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979, 38 с.
9. Лащинский, А. А. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры [текст] / А. А. Лащинский, А. Р. Толчинский, Л.: Машиностроение, 1970, 752 с.
10. Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [текст] / А. А. Лащинский, Л.: Машиностроение, 1981, 382 с.