Химический аппарат колонного типа
Описание и принцип действия химического аппарата колонного типа. Расчёт веса, массы и периода основного тона колебаний аппарата. Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки. Тарельчатые, насадочные и ротационно-плёночные ректификационные колонны.
| Рубрика | Химия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2017 |
| Размер файла | 82,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
[Введите текст]
Государственный Комитет Российской Федерации по Высшему Образованию
Российский Ордена Ленина и Ордена Трудового Красного Знамени
Химико-технологический Университет имени Д.И. Менделеева
Кафедра механики
Курсовой проект по теме
«Химический аппарат колонного типа»
Проверил: Шлёнский О.Ф.
Содержание
Введение
1. Краткое описание и принцип действия аппарата
2. Технические данные
3. Расчётная часть
3.1 Расчёт веса и массы аппарата
3.2 Расчёт периода основного тона колебаний аппарата
3.3 Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки
3.4 Расчёт колонного аппарата на прочность
3.5 Расчёт устойчивости опорной обечайки
Список использованной литературы
Введение
В условиях химических производств при синтезе продуктов часто получают смеси жидких компонентов, из которых необходимо выделить тот или иной компонент в чистом виде. Это достигается ректификацией.
Ректификацию проводят в ректификационных колоннах, которые по своему устройству делятся на тарельчатые, насадочные и ротационно-плёночные.
Так как без процесса ректификации невозможно ни одно крупное производство, технически грамотное проектирование аппарата колонного типа является задачей химика-технолога.
1. Краткое описание и принцип действия аппарата
Аппарат предназначен для разделения перегонкой и ректификацией двухкомпонентной жидкой смеси (например метанол+вода) под давлением P=0,5 МПа. химический аппарат колебание ректификационный
По конструкции аппарат представляет собой ректификационную тарельчатую колонну переменного диаметра (диаметр нижней части 1600 мм, диаметр верхней части 1000 мм) и высотой 60м, кубовая часть которой снабжена выносным кипятильником.
Колонна оснащена внутренними устройствами в виде ряда тарелок, сборного лотка и сливной трубы нижней тарелки. В кубовой части колонны имеется разделительная вертикальная перегородка для разделения кубовой жидкости. Более легкая фракция, переливаясь через перегородку, подаётся на кипятильник, а более тяжёлая собирается в кубовой части и выводится наружу.
Колонна снабжена тремя обслуживающими площадками, смотровыми люками, люками-лазами, технологическими штуцерами для замера уровней и температуры.
2. Технические данные
1. Высота аппарата с цилиндрической опорой-60м
2. Высота нижней части аппарата-40м
3. Внутренний диаметр аппарата
-верхней части d=1,0м
-нижней части D=1,6м
4. Диаметр подошвы фундамента 2м
5. Толщина стенки аппарата с учётом коррозии
6. Материал обечайки корпуса: конструкционная сталь.
7. Рабочее давление в аппарате P=0,5 МПа
8. Масса внутренних устройств составляет величину 0,5 от массы корпуса.
9. Масса смотровой площадки - 500 кг.
10. Высота площадок обслуживания - 1м
11. Район установки IV
12. Скоростной напор ветра
13. Тип грунтов - средней плотности
3. Расчётная часть
3.1 Расчёт веса и массы колонного аппарата
Масса корпуса
1 участок
где d1-средний диаметр верхней части аппарата, м;
s-толщина стенки аппарата, м;
h1-высота участка, м;
где плотность стали кг/м3
2 участок
V2=V1; m2=m1
3 участок
Где D3-средний диаметр нижней части аппарата, м;
4 участок
V4=V3; m4=m3
5 участок
V5=V3; m5=m3
6 участок
V6=V3; m6=m3
Масса крышки
Масса днища
Масса внутренних устройств
Масса аппарата
Вес аппарата
Вес участков
3.2 Период основного тона колебаний аппарата
Период основного тона собственных колебаний аппарата рассчитывается по формуле:
где -вес i-того участка аппарата, Н;
-относительное перемещение центров тяжести участков, 1/Н*м;
g- ускорение свободного падения, м/с2;
Н- высота аппарата, м;
Е- модуль упругости, Н/м3
I1 -экваториальный момент инерции площади сечения верхней части корпуса относительно центральной оси, м4;
- коэффициент
- коэффициент неравномерности сжатия грунта, Н/м3
IF-экваториальный момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси, м4;
Расчёт коэффициента
где xi-расстояние от середины i-того участка до поверхности земли, м;
-коэффициент, вычисляемый по формуле:
Момент инерции сечения корпуса аппарата
Момент инерции подошвы фундамента
;
Коэффициент
где ;
Вычисление коэффициента
Вычисление величины
3.3 Определение изгибающего момента от ветровой нагрузки
Изгибающий момент в расчетном сечении на высоте определяется по формуле:
где - сосредоточенная сила, действующая на i-й участок, Н;
- координата i-ой силы , м;
- расстояние от опасного сечения до поверхности земли, м;
- изгибающий момент от действия ветра на смотровую площадку, .
Расчет силы.
Ветровая нагрузка на i-ом участке:
где - статическая составляющая i-ой силы, Н;
- динамическая составляющая i-ой силы, Н;
где - нормативное значение статической составляющей, Н/м2;
- площадь поперечного сечения (площадь миделевого сечения), м2;
где - высота участка, м;
- диаметр участка, м;
Тогда:
Если предположить отсутствие пульсаций, то
где -нормативный скоростной напор ветра на высоте 10м над поверхностью земли (для IV географического района) равный 0,55кПа или 550 Па ;
k- аэродинамический коэффициент, равный 0,7;
-коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора по высоте аппарата от уровня земли, определяется по формуле:
Динамическая составляющая i-ой силы:
где -коэффициент, учитывающий корреляцию пульсаций скорости ветра и частоты колебаний колонного аппарата;
Gi-вес i-ого участка;
-коэффициент динамичности;
- приведенное относительное ускорение центра тяжести i-ого участка;
Коэффициент динамичности определяется в зависимости от другого параметра , пропорционального периоду собственных колебаний аппарата Т(с).
В зависимости от параметра , коэффициент динамичности определяется по формуле:
Коэффициент следует определять в зависимости от высоты колонного аппарата Н и значения
При Н=60м и при .
Приведенное относительное ускорение i-ого участка:
Где -относительное перемещение i-ого и k-ого участков при основном колебании;
- коэффициент, характеризующий пульсации скоростного напора для середины k-ого участка на высоте (при);
Расчет моментов, действующих на смотровые площадки.
где -определяет место расположения смотровой площадки от уровня земли, м;
- площадь миделя сплошной конструкции ограждения и крепления снизу смотровой площадки, м2;
- коэффициент пульсации скоростного напора;
- коэффициенты:
где - диаметр площадки, м;
- высота площадки, м;
3.4 Расчет колонного аппарата на прочность
Условие прочности
Продольное напряжение на наветренной стороне:
Продольное напряжение на подветренной стороне:
где: -внутренний диаметр колонны в соответствующем расчетном сечении, м;
Р-давление, Па;
s-толщина стенки (исполнительная) в расчетном сечении, м;
c-прибавка на коррозию, м;
Окружное напряжение:
Эквивалентное напряжение на наветренной стороне:
Эквивалентное напряжение на подветренной стороне:
Аппарат рассчитывают на прочность для двух сочетаний нагрузок:
-рабочие условия;
-условия испытаний;
Сочетания нагрузок приведены в таблице:
|
Условия работы |
Давление Р, МПа |
Осевое сжимающее усилие, Н |
Изгибающий момент М, |
|
|
Рабочие условия |
||||
|
Условия испытаний |
Рабочие условия
Условие прочности выполняется
Условие прочности выполняется
Условия испытаний
Вес жидкости
Вес колонны с жидкостью:
Условие прочности выполняется
Условие прочности выполняется
Условия прочности выполняются.
Данный аппарат все заданные нагрузки выдержит.
3.5 Расчет устойчивости опорной обечайки
Условие устойчивости
где -допускаемая сжимающая сила, Н;
-допускаемый изгибающий момент, ;
Допускаемая сжимающая сила
где -допускаемое осевое сжимающее усилие, определяемое из условий прочности;
-допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости, определяемое из условий устойчивости;
где -коэффициент запаса устойчивости (для рабочих условий равен 2,4 для условий испытания - 1,8);
Рабочие условия
Условия испытаний
Допускаемый изгибающий момент
где -допускаемый изгибающий момент, определяемый из условий прочности;
-допускаемый изгибающий момент в пределах упругости, определяемый из условия устойчивости;
Рабочие условия
Условия испытаний
Проверка устойчивости
Рабочие условия
Условия испытаний
Условие устойчивости выполняется.
Список использованной литературы
1. ГОСТ - 24757 - 81 «Сосуды и аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность», М., Изд. Стандартов, 1987г.
2. ГОСТ - 14249 - 89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность», М., Изд. Стандартов, 1989г.
3. ГОСТ - 24756 -81 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий», М., Изд. Стандартов, 1987г.
4. Поляков А.А., «Механика химических производств», Санкт-Петербург, издательство «Химия», 1995г.
5. «Основные процессы и аппараты химической технологии» под редакцией Дытнерского Ю.И., М., «Химия» 1983г.
6. Лащинский А.А., Толчинский А.Ф., «Основы конструирования и расчеты химических аппаратов», справочник, 1970 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение, схема обвязки и принцип действия колонного аппарата. Выбор основных элементов корпуса и опорной обечайки. Устройство и принцип действия массообменных устройств. Расчет аппаратов на прочность. Определение коэффициента прочности сварного шва.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 18.05.2014Описание технологической схемы, эксплуатация и конструкция аппарата ректификационной колонны. Материальный и тепловой баланс установки. Определение высоты и массы аппарата, подбор тарелок и опоры. Гидравлическое сопротивление насадки и диаметр штуцеров.
курсовая работа [845,3 K], добавлен 30.10.2011Описание технологической схемы. Принцип работы ректификационного аппарата. Классификация ректификационных установок по периодичности действия. Материальный баланс системы. Минимальное и рабочее флегмовое число. Средние массовые расходы по жидкости и пару.
курсовая работа [308,5 K], добавлен 22.11.2015Поверхностные и пленочные абсорберы, насадочные абсорберы, барботажные (тарельчатые) абсорберы, распыливающие абсорберы. Гидродинамические режимы. Тарельчатые колонны со сливными устройствами. Гидродинамические режимы работы тарелок.
реферат [289,5 K], добавлен 26.12.2003Равновесие при абсорбции, закон Генри. Материальный баланс и расход абсорбента. Тепловой баланс и температура адсорбента. Скорость физической абсорбции. Плёночные, насадочные, тарельчатые, распыливающие абсорберы. Основные характеристики насадок.
лекция [1,2 M], добавлен 18.05.2011Реакция алкилирования фенола олефинами и области ее применения. Характеристика исходного сырья и получаемого продукта. Устройство и принцип действия основного аппарата. Технологический расчет основного аппарата и материальный баланс производства.
дипломная работа [434,4 K], добавлен 14.04.2016Описание технологической схемы процесса и вспомогательных материалов. Материальный баланс при переработке предельных газов. Расчет основного аппарата - колонны стабилизации. Расчет температура ввода сырья. Определение внутренних материальных потоков.
курсовая работа [66,2 K], добавлен 04.02.2016Общие сведения о гетероциклических химических соединениях. История синтетического получения фурана. Описание аппарата для его производства. Связь между структурой и фармацевтическим действием препарата. Его аналоги, описание их основного действия.
курсовая работа [523,2 K], добавлен 16.05.2015- Расчет ректификационной колонны для разделения смеси хлороформ-бензол производительностью 13200 кг/ч
Общее описание процесса ректификации. Разработка ректификационной колонны для разделения смеси хлороформ-бензол. Технологический, гидравлический и тепловой расчет аппарата. Определение числа тарелок и высоты колонны, скорости пара и диаметра колонны.
курсовая работа [677,8 K], добавлен 30.10.2011 Технология получения серной кислоты контактным методом. Разработка технологической схемы включающей, сжигания серы, окисления диоксида серы и его абсорбции с получением товарной серной кислоты. Выбор и расчет основного аппарата – контактного аппарата.
дипломная работа [551,2 K], добавлен 06.02.2013Теоретические основы теплообменного процесса. Тепловые, материальные расчеты. Выбор типа, конструкции теплообменного аппарата. Гидравлическое сопротивление трубного пространства. Преимущества теплообменников "труба в трубе". Тепловое сопротивление стенки.
курсовая работа [433,5 K], добавлен 13.06.2015Теоретические основы процесса выпаривания. Устройство, принцип работы выпарного аппарата с выносной греющей камерой. Определение расхода охлаждающей воды, диаметра и высоты барометрического конденсатора. Расчет вакуумнасоса, теплообменного аппарата.
курсовая работа [99,2 K], добавлен 19.06.2015Методы расчета выпарной установки непрерывного действия, для выпаривания раствора сульфата натрия. Составление технологической схемы выпарной установки, расчет основного аппарата, подбор вспомогательного оборудования (теплообменной и насосной аппаратуры).
курсовая работа [1,4 M], добавлен 23.12.2010Непрерывно действующие ректификационные установки для разделения бинарных смесей. Определение средних физических величин пара и жидкости. Высота газожидкостного слоя. Скорость пара в свободном сечении тарелки. Расчет гидравлического сопротивления колонны.
курсовая работа [243,7 K], добавлен 24.10.2011Эскиз АВД, методика расчета основных узлов и деталей, способ изготовления корпуса. Прочностной расчет с определением толщин корпуса, крышек, днища, шпилек. Максимальный вес аппарата, расчет на сейсмическую нагрузку, тип опоры и ее прочностной расчет.
реферат [311,0 K], добавлен 24.10.2011Методы синтеза тетрахлорэтилена и его промышленное производство. Физико-химические свойства исходных реагентов, конечных продуктов и отходов. Блок-схема производства тетрахлорэтилена по авторскому свидетельству. Конструктивный расчет основного аппарата.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.10.2011Электронная модель молекулы. Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки. Реакционная способность молекул. Классификация химических реакций. Степени свободы молекулы, их вращательное движение. Описание симметрии колебаний, их взаимодействие.
презентация [230,6 K], добавлен 15.10.2013Расчет тепловой нагрузки. Определение температуры кипения раствора гидроксида натрия. Особенности теплообменника типа "труба в трубе". Одноходовый, шестиходовый теплообменник. Расчёт гидравлических сопротивлений. Двухтрубчатый, шестиходовый теплообменник.
курсовая работа [180,1 K], добавлен 03.07.2011Распределение макромолекул по их молекулярным массам. Понятие молярной массы и относительного молекулярного веса. Зависимость числовой доли макромолекул от их молекулярной массы. Кривые дифференциального распределения и средние молекулярные массы.
реферат [322,5 K], добавлен 22.06.2011Технологические схемы процесса выпаривания. Конструкции выпарных аппаратов. Принцип действия проектируемой установки. Определение поверхности теплопередачи. Расчет толщины тепловой изоляции. Определение гидравлического сопротивления теплообменника.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.11.2010
