Колонный тарельчатый аппарат с сетчатыми тарелками

Размещено на http://www.allbest.ru/

Колонный тарельчатый аппарат с сетчатыми тарелками

1. Определение диаметра аппарата, входных и выходных штуцеров

Определим диаметр аппарата:

;

где - площадь сечения аппарата:

где Q_г - расход газа, ;

w - рабочая скорость в аппарате;

;

;

Принимаем мм ГОСТ 9617-67 [2, стр. 20]

Определим диаметр напорного штуцера:

где - расход жидкой фазы, м³/ч;

где - плотность орошения;

м³/ч;

м/с - рабочая скорость жидкости во входном штуцере

Принимаем мм ГОСТ 10192-80 [1, стр., табл.]

Определим диаметр сливного штуцера:

где - скорость слива

м/с

м

Принимаем мм ГОСТ 10192-80 [1, стр., табл.]

Определим диаметр штуцера для подачи газа:

,

где - скорость газа в штуцере;

м/с

Принимаем м/с

м

Принимаем мм

Определим диаметр штуцеров для КИП, мм

Принимаем мм

2. Расчёт толщины стенки обечайки, крышки и днища аппарата

Определим расчётное давление:

Определим давление гидроиспытаний:

Определим толщину стенки эллиптического днища работающего под внутренним давлением:

где с - прибавка на коррозию;

с= ПЭ

где Э - срок эксплуатации аппарата;

Принимаем Э = 12 лет;

П - годовая коррозия;

Принимаем П = 0,1 мм/год;

с =

- коэффициент прочности сварных швов;

Определим толщину цилиндрической обечайки работающей под внутренним давлением:



Принимаем S = 14 мм ГОСТ 19903-74

3. Проверочный расчёт условий прочности

Проверим условие прочности корпуса

Определим допустимое давление:

Проверим выполнение условий:

Необходимое условие выполняется отсюда, прочность стенки крышки и днища обеспечена.

Проверим условие прочности днища и крышки

Определим допустимое давление:

Проверим выполнение условия:

но т. к. разница не превышает 10%, то принимаем, что условие выполняется.

4. Подбор крышки днища, фланца и тарелок

Выбор крышки и днища

Крышку и днище выбираем по внутреннему диаметру аппарата.

Параметры выбранного днища (крышки):

внутренний диаметр: мм,

толщина стенки: мм,

высота днища: мм,

высота цилиндрической части днища: мм

площадь днища: м²,

объём днища: м³

Выбор сетчатой тарелки:

Принимаем материал корпуса и тарелок легированную сталь 09Г2С со следующими характеристиками

Принимаем однопоточные ситчатые тарелки с отбойными элементами диаметром ОН 26 - 02 - 30 - 66

Свободное сечение колонок,	5,3
Относительная площадь прохода паров, %	15
Относительная рабочая площадь тарелки, %	65,5
Площадь перелива, м	1,8
Количество рядов отбойников	8
Общая масса тарелки без кармана для отбора жидкости, кг	из углеродистой стали
	245
Общая масса тарелки с карманом для отбора жидкости, кг	из углеродистой стали
	330
	из легированной стали
	260

5. Определение ориентировочной массы аппарата

Определение высоты аппарата.

где расстояние между тарелками, мм

высота кубовой части

Принимаем

высота сепаратора

Принимаем

Определим высоту цилиндрической части:

м

Расчёт монтажного веса.

Определим массу металла аппарата.

Определим объём металла цилиндрической части:

.

Определим массу металла цилиндрической части:

Определим массу металла тарелок:

;

где n - количество тарелок;

m - масса одной тарелки, кг;

Определим объём металла площадок обслуживания.

Принимаем материал площадок обслуживания швеллер №10 и уголок №6,3.

Принимаем расстояние между площадками обслуживания 10 м

Определим общее число площадок обслуживания:

Определим общую площадь площадки обслуживания:

Определим объём листа:

Определим общую длину швеллера:

Определим общую массу швеллера:

Определим общую массу уголка:

Определим общую массу площадки:

Определим общую массу всех площадок:

Определим общую массу металла аппарата:

где,

Определим вес металла аппарата:

;

Определение общей массы аппарата при гидроиспытании.

Определим объём цилиндрической части:

Определим массу воды цилиндрической части аппарата:

Определим массу воды крышки днища аппарата:

_=;

Определим общую массу воды при гидроиспытаниях:

;

Определим общую массу аппарата при гидроиспытаниях:

Определим общий вес аппарата при гидроиспытаниях:

где м/с² - ускорение свободного падения

;

6. Предварительный выбор опоры

По результатам расчёта принимаем стандартную цилиндрическую опору, типа 3 (с кольцевым опорным поясом) [2, стр. 287, Табл. 14.10].

Основные размеры опоры ОСТ 26-467-78 [2, стр. 288, Табл. 14.11]:

7. Расчёт колонны под действием ветровой нагрузки

Определим общую высоту аппарата с опорой:

Определим соотношения:

отсюда принимаем расчётную схему аппарата в виде консольного стержня с жёсткой заделкой в фундаменте.

Определим период собственных колебаний аппарата, который определяется раздельно для максимальной и минимальной сил тяжести аппарата:

где Н - высота аппарата, м;

D - диаметр аппарата, м;

модуль нормальной упругости материала корпуса аппарата при рабочей температуре,

g - ускорение силы тяжести;

G - сила тяжести всего аппарата, МН

J - момент инерции верхнего поперечного сечения корпуса аппарата относительно центральной оси,

где средний диаметр аппарата

;

Определим коэффициент скоростного напора:

Принимаем по графику 29.17:

;

;

;

;

Определим период колебания для каждого участка при максимальном весе:

Определим период колебания для каждого участка при минимальном весе:

Определяем по таблице 29.16 [4] коэффициент динамичности:

Кроме учёта изменения нормативного скоростного напора ветра в зависимости от высоты аппарата при расчёте на ветровую нагрузку учитывается также динамическое воздействие на аппарат возможных порывов ветра, колебания аппарата и явления резонанса, возникающего в этом случае, когда при определённых скоростях ветра частота порывов его совпадает с частотой собственных колебаний аппарата. Для этого при определении расчётной нагрузки от ветра вводится коэффициент увеличения скоростного напора:

Определяем коэффициент увеличения скоростного напора для каждого участка при

Определяем коэффициент увеличения скоростного напора для каждого участка при

Определим поправочный коэффициент к нормативному скоростному напору по графику 29.15

Определим нормативный скоростной напор. Для географического района Дальний Восток принимаем q= 0,85

Определим скоростной напор на каждом участке:

Определим силу ветровой нагрузки, действующую на каждый участок аппарата при .

Определим силу, действующую от ветровой нагрузки на площадки обслуживания:



где площадь поверхности площадок обслуживания;

Определим силу, действующую от ветровой нагрузки на площадке обслуживания при минимальных значениях:

Определим силу действующую от ветровой нагрузки на площадке обслуживания пни максимальных значениях:

Определим изгибающий момент, действующий от ветровой нагрузки на аппарат, относительно его основания (без учёта площадок):

Определим изгибающий момент, действующий от ветровой нагрузки на аппарат, относительно его основания (без учёта площадок) при максимальных значениях:

Определим изгибающий момент, действующий от ветровой нагрузки на площадки обслуживания при минимальных значениях:

Определим силу от ветровой нагрузки, действующую на аппарат при минимальных значениях:

Определим изгибающий момент, от ветровой нагрузки, действующий на аппарат (без учёта площадок обслуживания) при минимальных значениях:

Определим изгибающий момент, действующий на площадки обслуживания при максимальных значениях:

Определим суммарный изгибающий момент, действующий на аппарат при минимальных значениях:

Определим суммарный изгибающий момент, действующий на аппарат при максимальных значениях:

Определим общий момент, действующий на аппарат при минимальных значениях:

Определим общий момент, действующий на аппарат при максимальных значениях:

8. Расчёт аппарата на сейсмическую нагрузку

В тех случаях, когда вертикальный аппарат устанавливается в географическом районе, подверженном землетрясениям, имеется опасность потери устойчивости его и падения. Поэтому необходимо произвести расчёт на сейсмическую нагрузку.

Проверим выполнение условия:

Определим величину сейсмической силы в середине каждого i-го участка аппарата:

;

где - сейсмический коэффициент.

Принимаем по таблице 29.15 [4] ;

коэффициент динамичности;

Принимаем по графику 29.23

G_i - max сила тяжести участков;

Определим соотношение:

Определим силу, действующую на аппарат от сейсмической нагрузки при минимальных значениях:

Определим силу, действующую на аппарат от сейсмической нагрузки при максимальных значениях:

Определим изгибающий момент при минимальных значениях:

Определим общий изгибающий момент при минимальных значениях:

Определим изгибающий момент при максимальных значениях:

Определим общий изгибающий момент при максимальных значениях:

9. Проверочный расчет аппарата на выполнения условия устойчивости

Определим отношение:

Проверим выполнения условия

105,7<108,5 - отсюда следует, что рассчитываемый аппарат является длинным стержнем.

Определим коэффициент сжатия:

Определим предельно допускаемое напряжение:

где

;

Определим соотношение:

Проверим выполнение условия:

отсюда принимаем следующую формулу для расчёта ;

Определим допустимый изгибающий момент:

где - коэффициент изгиба;

Проверим выполнение условия устойчивости колонны под действием ветровых и сейсмических нагрузок при максимальных и минимальных значениях.

Определим общий минимальныймомент, действующий на аппарат от действия ветровых и сейсмических нагрузок:



Проверим выполнение условия устойчивости колонны:

0,28<1 - устойчивость колоны обеспечена.

Определим общий максимальный момент, действующий на аппарат от действия ветровых и сейсмических нагрузок:

Проверим выполнение условия устойчивости колонны:

0,85<1 - устойчивость колоны обеспечена.

10. Окончательный выбор опоры



По результатам расчёта принимаем опору типа 3 (цилиндрическую).

Определение устойчивости опоры.

Условие устойчивости опоры имеет вид:

Определим напряжение сжатия в стенке при максимальной нагрузке от силы тяжести аппарата:



Определим напряжение на изгиб в той же стенке при тех же условиях:

Вычислим отношение:

Для этого отношения коэффициенты и [4, стр. 418, рис. 15.8]

Определим предельно допускаемое напряжение сжатия в обечайке опоры:

Определим предельно допустимое напряжение изгиба в обечайке опоры:

;



0,56<1 - условие выполняется, следовательно, устойчивость обеспечена

Определим максимальное напряжение сжатия в сварном шве, соединяющем цилиндрическую опору с корпусом аппарата, МПа

МПа

27,7 МПа<71,9 МПа - условие выполняется.

Список литературы

аппарат прочность колонный тарельчатый

1. Тимонин А.С. «Основы конструирования и расчёта технологического и природоохранного оборудования». Справочник. Калуга. Изд. Бочкарёва, 2001, Т 1,2, стр. 750.

2. Лащинский А.А. «Конструирование сварных химических аппаратов». Справочник. Л. «Машиностроение», 1981, стр. 382.

3. Михалев М.Ф. «Расчёт и конструирование машин и аппаратов химических производств». Л. «Машиностроение», 1984, стр. 299.

4 Лащинский А.А., Толчинский Н.В. «Основы конструирования и расчёта

химической аппаратуры». Справочник. М. - Л. «Машиностроение»,

1970, стр. 752.

Размещено на Allbest.ru

...