Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Исходные данные для расчета

 Расход обводненного растворителя Gp = 1кг/с ;

 Начальная температура обводненного растворителя : t_1н= 15˚С;

 Конечная температура обводненного растворителя : t1к = 65˚С

 Нагрев осуществляется насыщенным паром, давлением р=0,1 МПа, с температурой t_2н = 99,1˚С.

3.2.3 Расчет ведем согласно [6]

Расчетная схема теплообменника показана на рисунке 3.3.

Схема распределения температур в теплообменнике

 Qn = 99,1˚C ↔ Qn = 99,1˚C

 t_1н = 15˚C → t_1кон = 65˚C

˚C ˚C

 Средний температурный напор при противотоке :

 ; ˚С

 3.2.5 Определение тепловой нагрузки

 Q=G_P∙C_P∙(t_1k-t_1н), (3.35.)

 где С_Р =3268,2 Дж/кг∙К – теплоемкость обводненного растворителя

 Q=1∙3268,2∙(65-15) = 163410 Вт

 

Выбор теплообменника

 По рекомендации /6/ принимаем коэффициент теплопередачи от пара к жидкости К_ор = 250 Вт/м²К.

 Ориентировочную поверхность теплообменника определяем по формуле :

 F_ор= , (3.36.)

 где К=250 Вт/м²К – минимальное ориентировочное значение коэффициента теплопередачи.

 F =

 Принимаем теплообменник типа ТУ имеющий следующие характеристики [6]:

 D=325 мм ; =20x2 мм; z=1

 F=12,5 м² ; L=2,0м

 

Уточненный тепловой расчет теплообменника

 Скорость движения обводненного растворителя в межтрубном пространстве определяем по формуле :

ω_P =  (3.37.)

 где м² – площадь проходного сечения по межтрубному пространству

кг/м³ – плотность обводненного растворителя

 ω_P = м/с

 Критерий Рейнольдса : Re_p = , (3.38.)

где γ = 0,364∙10^-6 м²∙с - кинематическая вязкость обводненного растворителя.

Rе_р

 Критерий Прандтля.

Рr = , где Вт/м∙К – теплопроводность обводненного растворителя

Рr =

 Коэффициент теплопередачи к обводненному растворителю

 =

 

= Вт/м²∙К

 Коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара, согласно [6],

 = 10000 Вт/м²∙К

 Коэффициент теплопередачи определяем по формуле :

 К= , где (3.39.)

 

 Где λ =46 Вт/м∙К – теплопроводность углеродистой стали

- термическое сопротивление обводненного растворителя

- термическое сопротивление со стороны пара (конденсата)

Тогда К=  Вт/м²К

Требуемая поверхность теплообменника составляет :

F=  F= м²

Согласно [6] следует, что подходит кожухотрубчатый теплообменник с U-образными трубками длиной L=2,0 м и номинальной поверхностью =12,5 м² .

При этом запас Δ= =25%

 3.3. Прочностной расчет основных элементов оборудования

Расчет ректификационной колонны

3.3.1.1 Целью расчета является определение толщины стенки обечайки корпуса аппарата, работающего под внутренним давлением.

 

Исходные данные для расчета

- внутренний диаметр обечайки D=0,5 м

- рабочая температура Т=100˚С

- рабочее давление Р= 0,02 МПа

- материал обечайки сталь ВСт3сп

 

Расчет обечайки аппарата

 Толщина обечайки корпуса аппарата определяется из условия прочности и устойчивости. Расчет ведем согласно [7],

Исполнительная толщина обечайки аппарата

 S≥Sp+С(3.40.)

Где Sp – расчетная толщина обечайки , м;

С=С₁+С₂+С₃ – суммарная прибавка к расчетной толщине стенки, м;

С₁= 0,002м – прибавка для компенсации коррозии и эрозии.

С₂= С₃=0 – прибавка для компенсации минусового допуска и технологического допуска соответственно.

Расчетная толщина обечайки аппарата определяется по формуле :

Sp = , где φ =1 – коэффициент прочности сварного шва (3.41.)

[σ] = 149 МПа – допускаемое напряжение для стали ВСт3сп при t=100˚C

Sp =

S ≥ 0,0011+0,002 = 0,0032 м

Принимаем толщину стенки обечайки S=5 мм

Пробное давление определяем по формуле :

Р_пр = 1,25∙р∙ , (3.42.)

где [σ]²⁰ = 154 МПа – допускаемое напряжение для стали

ВСт3сп при t=20˚C

 Р_пр = 1,25∙0,02∙  МПа.

Давление при гидроиспытании определяем по формуле :

Р_г.u = Р_пр +P_{г ,} где P_г = =1000∙9,81∙9,5=0,09 МПа (3.43.)

 Р_г.u =0,08+0,09=0,17 МПа

Проверяем выполнение условия :

 Р_г.u < P∙1,35  Р_г.u < 0,02∙1,35  МПа 1,02>0,028 (3.44)

 Условие не выполняется, следовательно нужно производить расчет при гидроиспытании.

 Толщина стенки обечайки при гидроиспытании определяется по формуле:

 Sp₁ = , (3.45.)

 где  - допускаемое напряжение при гидроиспытании. (3.46.)

МПа – предел текучести для стали ВСт3сп при t = 20˚C

МПа, тогда Sp₁ =

 S≥0,0013+0,002=0,0033 м

 Исходя из конструктивных соображений принимаем толщину стенки обечайки S=0,009 м, так как обечайка изготавливается из трубы ø529x9 мм.

 Проверяем выполнение условия устойчивости обечайки по формуле:

где F – осевая сжимающая сила МН; (3.47.)

- допускаемая осевая сжимающая сила, МН;

 М – изгибающий момент, действующий на колонну от ветра МН∙м;

- допускаемый изгибающий момент от ветровой нагрузки, МН∙м;

 

Допускаемая осевая сжимающая сила рассчитывается по формуле :

, (3.48)

где  - допускаемая осевая сжимающая сила из условия

прочности, МН; (3.49.)

-допускаемая осевая сжимающая сила из условия устойчивости Мн; (3.36)

 Допускаемая осевая сжимающая сила из условия местной устойчивости в пределах упругости определяется по формуле :

(3.50.)

 Допускаемая осевая сжимающая сила из условия общей устойчивости в пределах упругости определяется по формуле :

; (3.51.)

Где Е=1,91∙10⁵ МПа – модуль продольной упругости

=2,4 – коэффициент запаса прочности.

= 2,83∙ℓ_пр/(D+S–c) – гибкость ,(3.52.)

 где ℓ_пр = 23,4 – приведенная расчетная длина обечайки

 ℓ_пр = 2∙9,=19 м (3.53.)

= , тогда

=

МН

= min =0,44 МН

= π∙(0,5+0,009-0,002)∙(0,009-0,002)∙149=1,7 МН

 =  МН

 Допускаемый изгибающий момент определяется по формуле  :

,  (3.54.)

 

Где  = 0.25π∙D∙(D+S-c)∙(S-c)∙  - допускаемый изгибающий момент из условия прочности , МН∙м (3.55.)

 

- допускаемый изгибающий момент из

 условия устойчивости в пределах упругости, МН∙м

=0,25∙3,14∙0,5∙(0,5+0,009-0,002) ∙(0,009-0,002) ∙149=0,21 МН∙м

= МН∙м

 МН∙м

 Осевая сжимающая сила в рабочих условиях определяется по формуле:

, где

- вес обечайки колонны, МН(3.56.)

 (3.57)

= 7850 кг/м³ – плотность углеродистой стали ;

= 0,0025 м³ – объем днища;

= 0,0118 МН- вес внутренних устройств (3.58.)

 = 0,0014 МН – вес среды в аппарате

 = 2∙0,31∙0,008∙7850∙9,81=381,96Н=0,000381 МН

= 0,011 Мн – вес изоляции

 = МН

 = 0,0139+0,000381+0,0118+0,0014+0,011=0,03848 МН

 Для определения изгибающих моментов, для разных состояний аппарата воспользуемся программой расчета изгибающего момента от ветровой нагрузки

 « STR 3» на ЭВМ. Данные расчета приведены на рисунке 3.2.

 Подставляя полученные данные в формулу (3.47) получаем

- условие устойчивости аппарата в рабочих условиях :

 получим <1

Устойчивость обечайки при S= 0,009 м обеспечивается