Методы и средства инженерно-экологической защиты атмосферы Москвы

Проектируемая установка будет расположена в помещении лаборатории НИИОГАЗ. На данный момент в лаборатории уже есть генератор горячего воздуха, однако я выполняю расчет с целью удостовериться в его пригодности для данной установки. Расчет выполнен в п.п.2.2.1.

6.1 Технологическая схема и компоновка оборудования

На генераторе горячего воздуха (далее ГГВ) воздух подогревается до температуры 4000С с помощью элетрических ТЭНов, работающих от 220В. Далее, воздух проходит по трубопроводу и напитывается пылью - шлифовальным порошком М7 размером 2-3 мкм. Пыль приготавливается на предприятии НИИОГАЗ путем дополнительного измельчения шлифовальной пыли. Уменьшение фракции пыли осуществляется с целью проверки работы фильтрующих элементов.

Подача пыли осуществляется с помощью тарельчатого пылепитателя конструкции НИИОГАЗ. Место запыленного потока ввода в пылепитатель выполнено в виде трубки Вентури. Это способствует увеличению скорости воздушного потока и лучшему развеиванию частиц. Далее, запыленный поток попадает в керамический фильтр, где очищается. Пыль остается на поверхности керамических фильтрующих элементов, а очищенный воздух вытягивается вентилятором дальше из фильтра по воздуховодам в общую систему вентиляции здания. С целью понижения температуры воздуха, используется газоохладитель, который забирает воздух с комнатной температурой и подмешивает его к горячему воздуху.

6.2 Материальные и тепловые расчеты схемы

В лабораторной установке, по заданию на проектирование, используются следующие вещества:

Воздух горячий, запыленный - 40 м3/час;

Пыль шлифовальная - 800 г/час

Материальный расчет схемы:

Чистый воздух температурой 2000С входит в генератор горячего воздуха, где подогревается до температуры 4000С, далее следует в пылепитатель, где напитывается пылью с расходом 800 г/час. Запыленный газ входит в фильтр объемом 40 м3/час со скоростью 5,5 м/с. При этом, запыленность газа составляет 20 г/м3. В процессе фильтрации газ очищается до степени запыленности 0,001 г/ м3, что практически равно нулю. Таким образом, в бункере-накопителе оседает пыли, г:

M = G*Nз = 40*20 = 800 г/час;

где G - производительность по очищаемому газу, м3/час;

Nз - запыленность газа, г/ м3;

Далее очищенный воздух направляется по газоходу к задвижке, которая регулирует подсос холодного воздуха с целью снижения температуры воздуха. Далее, разбавленный воздух направляется в общую систему вентиляции НИИОГАЗ.

6.3 Выбор конструктивного материала и защита от коррозии

Введение

На стадии проектирования химических производств решается комплекс взаимосвязанных задач, направленных на создание надежных и высокоэффективных агрегатов. Одной из таких задач является выбор конструкционных материалов, средств защиты оборудования от коррозии, решению которой и посвящен данный раздел. Также важно, чтобы противокоррозионное обеспечение надежности аппаратов и установок в целом решалось с учетом рационального использования, экономии материалов, внедрения и использования материалов с улучшенными антикоррозициоными характеристиками, сопровождающимися высокими прочностными показателями. Выбор конструкционных материалов для химического оборудования определяется условиями его работы и в первую очередь степенью агрессивности среды. Агрессивность часто и является основным фактором пригодности того или иного материала.

Химической коррозии металлы подвергаются в средах, не проводящих электрический ток. Такими средами являются сухие газы и жидкие не электролиты. И те, и другие должны быть безводными.

Газовая коррозия - это частный и наиболее распространенный случай химической коррозии. Газовой коррозии обычно подвержены металлические конструкции, работающие в условиях воздействия агрессивных газовых сред при высоких температурах. Под газовой коррозией понимают также и многочисленные случаи разрушения металлов, вызываемого окислением их при высокой температуре в отсутствии агрессивных газов.

Поверхность металла даже при обычных температурах, соприкасаясь с воздухом, покрывается слоем окисных соединений. Предполагают, что реакция окисления металла протекает по схеме Ме+1/2О2=МеО, причем реакция протекает в сторону образования окисла при условии, когда парциальное давление кислорода воздуха больше, чем упругость диссоциации МеО, в противном случае реакция протекает в обратном направлении. Упругость диссоциации окислов металлов зависит от рода металлов, так и от температурных условий.

Повышение температуры, как правило, вызывает увеличение скорости окисления металлов.

Скорость газовой коррозии, помимо температурных условий, в большей степени зависит от многих факторов, таких как состав газовой среды, природа сплава, способы термической и механической обработки металла, наличие напряжений в металле, скорость движения газового потока и др.

Технологическая схема и компоновка оборудования

На генераторе горячего воздуха (далее ГГВ) воздух подогревается до температуры 4000С с помощью электрических ТЭНов, работающих от 220В. Далее, воздух проходит по трубопроводу и напитывается пылью - шлифовальным порошком М7 размером 2-3 мкм. Пыль приготавливается на предприятии НИИОГАЗ путем дополнительного измельчения шлифовальной пыли. Уменьшение фракции пыли осуществляется с целью проверки работы фильтрующих элементов.

Подача пыли осуществляется с помощью тарельчатого пылепитателя конструкции НИИОГАЗ. Место запыленного потока ввода в пылепитатель выполнено в виде трубки Вентури. Это способствует увеличению скорости воздушного потока и лучшему развеиванию частиц. Далее, запыленный поток попадает в керамический фильтр, где очищается. Пыль остается на поверхности керамических фильтрующих элементов, а очищенный воздух вытягивается вентилятором дальше из фильтра по воздуховодам в общую систему вентиляции здания. С целью понижения температуры воздуха, используется газоохладитель, который забирает воздух с комнатной температурой и подмешивает его к горячему воздуху.

Фильтр керамический

Введение. В керамическом фильтре происходит процесс очистки высокотемпературного газа от пыли. Газ попадает по патрубку внутрь корпуса аппарата из генератора горячего воздуха, далее запыленный газ очищается на двух керамических фильтрующих элементах с предполагаемой степенью очистки >99%. Очищенный газ выходит из патрубка в верхней части фильтра, где смешивается с воздухом температурой 20-250С и далее попадает в общую систему вентиляции здания. Шлифовальная пыль (смесь мелких металлических и минеральных частиц) остается на фильтрующих элементах, с которых периодически стряхивается импульсами обратной продувки воздухом и ссыпается в бункер-накопитель в нижней части фильтра.

К аппарату предъявляются требования механической прочности, износостойкости, термостойкости и долговечности.

Характеристика условий эксплуатации аппарата и возможных коррозионных процессов.

Через аппарат проходит 40 м3/час горячего запыленного воздуха температурой 4000С. Пыль является химически неактивной.

Коррозионная активность атмосферы, в условиях которой расположена установка:

- загрязненность атмосферы - невысокая;

- бункер расположен внутри здания.

Технологические параметры:

Давление - не более 6 МПа;

Температура - 4000С.

Загрузка запыленного воздуха происходит со скоростью 5,5 м/с, вследствие чего возможен несущественный абразивный износ стенок. Пыль не представляет коррозионной опасности.

Период пуска или аварийной остановки не представляет повышенной опасности, невозможно возникновение деформации материала и вследствие этого не предъявляется повышенных требований механической прочности.

Характеристика конструктивных особенностей разрабатываемого аппарата.

Объем 10 м3.

Габаритные размеры:

- высота 2295 мм;

- длина 785 мм;

- ширина 450 мм.

Масса фильтра

- 200 кг, из которых

- корпус фильтра - 184 кг;

- опорные и ограждающие конструкции - 16 кг.

Механическое воздействие пыли на стенки аппарата незначительно вследствие их малой массы и скорости. Внутренние напряжения отсутствуют, концентраторами напряжения могут быть места с повреждениями поверхности - царапины, микротрещины и т.д. Кроме них на развитие и локализацию коррозионных процессов оказывают влияние следующие конструктивнее особенности аппарата: места сварки. Это наиболее опасные места аппарата в коррозионном отношении, однако, предусмотренная система аэрации позволяет избежать залеживания продукта, что приводит к исчезновению одного из опасных факторов.

Для контроля за коррозией и ремонта крышка фильтра выполнена разъемной на фланцевом соединении. Конструкция аппарата оптимальна, надежна, достаточно проста в изготовлении и эксплуатации.

Выбор конструктивного материала

С целью увеличения надежности аппарата и выполнения условий долговечности эксплуатации и износостойкости аппарат, не подверженный коррозионному воздействию изготовляем из жаростойкой стали Ст.5сп (ГОСТ 380-94). В качестве прокладок используется «Паронит ПМБ» (ГОСТ 481-80) и графитовая фольга «Графлекс»(ТУ 57-1-1326778-92). Фильтрующие элементы выполнены из керамики. Опоры аппарата выполнены из Ст.3.

Таблица №1: «Материалы, используемые для изготовления фильтра керамического для очистки высокотемпературных газов»

Наименование материала	Условия эксплуатации (среда - запыленный воздух)	Скорость коррозии мм/год	Изготовляемые детали
	C, %	t, °C	P, МПа
Сталь Ст.5сп	100	400	<=6	<0,1	Обечайка, крышка, днище, штуцера
Сталь Ст.3	-	20-25	атм.	<0,01	Опоры, ограждающие конструкции

6.4 Мероприятия по промышленной и экологической безопасности

Введение

Проектируемая установка очистки газа является лабораторной. Ее цель - исследование свойств керамических фильтров. Помещение лаборатории находится в здании НИИОГАЗ. Преимущества керамических фильтров в том, что нет необходимости предварительного охлаждения загрязненного газа перед фильтром. Вся установка является лабораторной и моделирует реальные условия очистки воздуха.

Схема №1: Система очистки горячего газа.

На генераторе горячего воздуха (далее ГГВ) воздух подогревается до температуры 4000С с помощью электрических ТЭНов, работающих от 220В. Далее, воздух проходит по трубопроводу и напитывается пылью - шлифовальным порошком М7 размером 2-3 мкм. Подача пыли осуществляется с помощью тарельчатого пылепитателя конструкции НИИОГАЗ. Место запыленного потока ввода в пылепитатель выполнено в виде трубки Вентури. Это способствует увеличению скорости воздушного потока и лучшему развеиванию частиц.

Далее, запыленный поток попадает в керамический фильтр, где очищается. Пыль остается на поверхности керамических фильтрующих элементов, а очищенный воздух вытягивается вентилятором дальше из фильтра по воздуховодам в общую систему вентиляции здания. С целью понижения температуры воздуха, используется подмес воздуха с комнатной температурой.

Промышленная безопасность

1. Пожаро- и взрывоопасные свойства используемых веществ.

1.1. Физико-механические свойства.

Используемые вещества:

Стандартная шлифовальная пыль (ГОСТ 3647--80) - порошок. Фракционный состав пыли - частицы размером 2ч3 мкм, насыпной вес - 3,86 т /м3.

1.2 Пожаро- и взрывоопасные свойства.

Шлифовальный порошок М7 - не взрывоопасен, не пожароопасен.

1.3.Средства обнаружения и тушения пожаров.

В административных и производственных корпусах в качестве средства обнаружения пожара используем извещатель пожарный тепловой ИП-104-1. Принцип действия - выдает сигнал тревоги (размыкание контактов) при повышении температуры окружающей среды выше установленной нормы; температура срабатывания 70С.

Противопожарное водоснабжение относится к одному из основных средств пожаротушения и включает в себя:

- сеть противопожарного водопровода в НИИОГАЗ;

- пожарные гидранты и краны.

Первичные и стационарные средства пожаротушения предусмотрены в соответствии с ППБ 01-43 (углекислый огнетушитель ОУ-5, огнетушитель пенистый химический ОХП-10, а также имеется противопожарный водопровод, песок, кошма).

1.4. Оценка пожаровзрывоопасности производственных помещений и зданий.

Обоснование категорий помещения и здания по взрывной и пожарной опасности в соответствии с НПБ 105-03.

Оборудование находится в закрытом помещении. Помещение относится к категории «Г», так как присутствуют негорючие вещества и материалы в горячем состоянии. Степень огнестойкости здания II - основные элементы выполнены из несгораемых материалов.

1.5 Вредные свойства перерабатываемых веществ.

Так как очищаемые отходящие газы поступают в герметичный аппарат, то в рабочем режиме не будет вредного воздействия на рабочий персонал (в цеху присутствие людей лишь эпизодическое). В лаборатории используется система вентиляции, являющаяся частью общеобменной вентиляции НИИОГАЗ. Радиус санитарно-защитной зоны здания не устанавливается, поскольку в здании нет опасных производств.

Используемый в процессе газоочистки горячий запыленный воздух находится в течение всего процесс испытаний фильтра в аппаратах и трубопроводах, поэтому контакт с персоналом лаборатории не возможен, так как фильтр керамический герметично закрыт, трубопроводы так же герметичны.

Шлифовальная пыль представляет собой смесь из более или менее мелких (от крупного порошка до тончайшей муки), большей частью весьма острых металлических и минеральных частиц, с преобладанием первых. Отходящие газы содержат взвешенные частицы пыли, отрицательно воздействующие на дыхательную систему персонала, находящегося в рабочей зоне при утечке. Мелкая сухая шлифовальная пыль, если она переходит в воздух, вдыхается работниками лаборатории и вызывает в дыхательных органах те же патологические изменения, которые вообще являются последствием проникновения туда острых и твердых пылевых частиц.

Она прежде всего раздражает слизистые оболочки дыхательного горла и бронхов и таким образом дает повод к возникновению хронических катаральных состояний этих органов; но затем пылевые частицы постепенно проникают в легочную ткань и вызывают, в большинстве случаев, то хроническое заболевание легких "одышка шлифовальщиков" (Grinder 's Asthma) и которое прежде, не без основания, отожествляли с чахоткой, потому что оно имеет с нею большое сходство и нередко действительно осложняется настоящей чахоткой. Для защиты предусмотрены индивидуальные средства защиты - респираторы, также в лаборатории установлена система вентиляции.

2. Выбор электрооборудования. Защита от поражения электрическим током.

2.1 Класс взрывоопасной зоны и выбор электрооборудования.

Согласно “Правилам устройства электротехнических установок” производство (линия очистки газа) пожаро-взрывобезопасно, так как используются не горючие и не взрывоопасные вещества.

По ПУЭ в производстве используется электрооборудование общего назначения - электрооборудование, выполненное без учета требований, специфических для определенного назначения, определенных условий эксплуатации.

2.2 Защита от удара электрическим током.

Помещение, в котором располагается данная очистная линия, относится к категории помещений без повышенной опасности, так как относительная влажность в нем составляет 40-60%, температура воздуха 20-28С, в воздухе помещения не содержится едких газов и паров, уменьшающих сопротивление изоляции. Следовательно, в помещении отсутствуют условия, которые могли бы создать повышенную и особую опасности.

Чаще всего причиной поражения человека электрическим током становится прикосновение к токоведущим частям электрооборудования или прикосновение к нетоковедущим частям аппаратов, которые могут оказаться под напряжением в результате пробоя изоляции и замыкания тока на корпус. В связи с этим необходимо предусмотреть меры защиты человека от поражения электрическим током.

В качестве мер защиты от поражения током при прикосновении к нетоковедущим частям оборудования выберем защитное заземление. Защитное заземление - это преднамеренное соединение нетоковедущих частей аппарата, которые могут оказаться под напряжением, с заземляющим устройством.

2.2. Дерево опасности отравления человека шлифовальной пыль и дерево опасности ожога горячим воздухом.

3. Фильтр керамический

Фильтр керамический состоит из корпуса, крышки, двух керамических фильтровальных элементов и устройства для обратной продувки элементов.

Размеры керамического фильтра: высота 1300 мм, с ножками 2152 мм, длина 360 мм, длина 235 мм. Фильтр оснащен системой самоочистки. Клапанная секция продувает аппарат с давлением 6 МПа, стряхивая пыль в бункер-накопитель. В целях ремонта и замены фильтрующих элементов крышка выполнена разъемной на фланцевом соединении.

Существует вероятность поражения человека горячим воздухом в случае, каких - либо неисправностей или нарушения техники эксплуатации.

На данный аппарат не распространяются «Правила устройства и эксплуатации сосудов, работающих под давлением», поскольку он работает под атмосферным давлением Р = 0,01 МПа и периодически нагружается давлением 6 МПа при регенерации, а следовательно в нем нет избыточного давления.

Внутренний осмотр эксплуатируемого фильтра производят не реже чем 1 раза в 2 года.

При регламентном режиме работы фильтра возможны следующие виды опасности: отключение вентилятора, либо ГГВ, что может привести к скоплению перенагретого горячего воздуха в фильтре. В этом случае следует отключить все оборудование и подождать, пока воздух не остынет и далее вытянуть его с помощью вентилятора.

Аварийный режим: разгерметизация - происходит утечка горячих газов, которые могут быть опасными для здоровья работников лаборатории. Необходимо отключить ГГВ, потом выключить вентилятор.

При повышении давления взрыв произойти не может.

При уменьшении давлении, произойдет нарушение технологического процесса, необходимо восстановить рабочее давление при помощи вентилей регулирующих подачу газов в аппарат.

Экологическая безопасность.

1. Оценка экологической опасности для биосферы веществ, участвующих в технологическом процессе.

Характеристики отходящих газов:

Наименование	Единицы измерения	Величина
Объем газов от лаборатории	М3/ч	40
Температуpa отходящих газов	0С	400
Содержание вредных веществ в газе
-после газоочистки (не более)	г/м3	0,001
-до очистки (не более)	г/м3	20

2. Защита от шума и вибрации

Допустимый уровень звука на рабочем месте - 80 дБА. При работе с данным оборудованием уровни шума и вибрации не превышают допустимых значений, поэтому необходимости в использовании каких-либо средств защиты нет.

3. Безопасность в чрезвычайных техногенных ситуациях.

3.1. Оценка вероятности возникновения ТЧС.

Для работы разрабатываемой системы газоочистки, как уже говорилось ранее, использована шлифовальная пыль.

Состав и температура газа контролируются на участке после ГГВ и после фильтра, в случае превышения заданных температур и концентраций пыли в воздухе, они регулируются. Поэтому концентрация компонентов в газе на выбросе соответствует ПДК.

Вероятность возникновения ТЧС в лаборатории практически равна 0, так как используемая система контроля не позволяет развиваться ни одной аварийной ситуации, а они в свою очередь не приводят к каким-либо разрушениям.

3.2.Оценка механической устойчивости здания цеха, в котором располагается проектируемое оборудование, к воздействию ударной волны.

Оценка устойчивости здания к воздействию ударной волны.

Так как в разрабатываемой лаборатории источников аварийного разрушения нет, а вероятность возникновения ударной волны из вне ничтожно мала. Смещение оборудования невозможно.

Однако, в случае полного разрушения оборудования, появятся следующие опасные факторы: 5-10 м3 воздуха температурой 4000С, а также 100-200 грамм шлифовальной пыли. В этом случае возможны ожоги. От работников помещения требуется как можно быстрее покинуть помещение, прекратить подачу электроэнергии к лаборатории и подождать, пока вредные факторы исчезнут, (воздух охладится, пыль осядет). Далее следует произвести мокрую уборку помещения от пыли.

Общие выводы

Данная установка не представляет реальной опасности в регламентном режиме работы. Вещества, используемые в реакторе, по пожаро- и взрывоопасности являются безопасными. Помещение, где находится оборудование, относится к классу «Г». Применяются индивидуальные средства защиты персонала от действия запыленного воздуха. Чистота воздуха в производственном помещении обеспечивается приточно-вытяжной вентиляцией. Экологической опасности данное производство для биосферы практически не представляет, так как это безотходное производство. Вероятность возникновения чрезвычайных техногенных ситуаций снижена до минимальной.

Карта предварительного поиска опасностей.

Краткая характеристика процесса и проектируемого аппарата	Линия очистки газа
Взрыв горючей смеси в аппарате	0
Пожар	1
Электрический ток	1
Давление (разрушение аппарата, работающего под давлением)	1
Разрежение	0
Шум	0
Вибрация	0
Утечки:	1
а) токсичных веществ	1
б) биологических	0
в) взрывоопасных	0
Движущиеся части	0
Статическое электричество	0
Нагрев и охлаждение	0
а) высокая температура	1
б) низкая температура	0
Радиация:	0
а) термическая	0
б) электромагнитная	0
в) ионизирующая	0
г) ядерная	0
Коррозия	1

6.5 Организация и экономика производства

Рассматриваемая установка является лабораторной. В ее состав входят: печь лабораторная, аппарат для фильтрации горячих отходящих газов на основе керамических фильтров, вентилятор, труба Вентури, запорная и регулирующая арматура, система трубопроводов. Целью проектирования является исследование фактических свойств керамических фильтров на уменьшенной, лабораторной модели. Экономическим обоснованием данного проекта является введение новой, инновационной технологии очистки высокотемпературных газов.

Термостойкость данного типа керамических фильтров (лабораторной исследование производится при температуре газа 400°С) позволяет избежать использования дорогостоящей системы охлаждения газа перед фильтром. Кроме этого, преимуществами фильтра являются тонкая очистка отходящих газов (>99%) и стойкость к агрессивным различным средам. Все это позволяет использовать фильтр в практически любых промышленных производствах, где требуется очистка газа.

Расчет экономического эффекта не может быть выполнен по методике предотвращенного экологического ущерба, так как установка является лабораторной и моделирует технологию. То, каким образом данная технология будет использована, неизвестно. Таким образом, производим расчет стоимости установки.

Издержки на производство данной установки можно рассматривать как издержки на модернизацию оборудования, следовательно, отнесем их к капитальным затратам на модернизацию устаревшего оборудования.

Стоимость оборудования рассчитаем укрупнено по стоимости материалов в переделе (данные по стоимости возьмем из прайс-листов дилеров оборудования).

Массу аппаратов рассчитаем по следующим зависимостям:

M - масса аппарата, кг

V - объем металла или кирпича, м3

с=7800 кг/м3, плотность металла

с=350 кг/м3, плотность кирпича КПД 400-И.

D1, D2 - внешний и внутренний диаметр аппарата

H - высота аппарата

D1=60 мм

D2=40 мм

H=2295 мм

Расчеты капитальных затрат сведены в таблицу.

Производительность по очищенному газу G=40 м/час

Таблица№1: «Капитальные затраты»

Статьи затрат	Расход, т	Цена за 1т, тыс. руб*	Сумма, тыс.руб
1. Фильтр керамический	0,2	186,6	37.32
2. ГГВ, кирпич	0,2	28,6	5,7
3. ГГВ, изоляция	0,04	34,5	1,38
4. Прочие неучтенные расходы			54
Итого цена оборудования	98,4
Затраты на транспортировку	20%	19.7
Затраты на монтаж и пусконаладочные работы	30%	29.5
Итого: Капитальные затраты экологического назначения		147,6

*-цена материала с учетом изготовления

Для сравнения, можно привести комплекс объектов по мокрой очистке газов от пыли с использованием установки шведской фирмы Boliden стоимостью 407 млн. руб. Производительность установки составляет 170 тыс. куб. м. газа в час. Данная установка эксплуатируется в ЗАО "Карабашмедь" (г. Карабаш Челябинской обл.).

Стоимость промышленной установки, как правило, превышает стоимость лабораторной в 50-80 раз. Следовательно, стоимость промышленной установки по оценке может составить 12 млн. рублей.

Соответственно, в случае подтверждения ожидаемых свойств системы, будет получен высокоэффективный и экономичный комплекс очистки отходящих высокотемпературных газов.

7. Разработка аппарата - керамический фильтр

7.1 Назначение

Назначение данного аппарата - проверка технологических характеристик керамических фильтрующих элементов. По сравнению с традиционными, средства керамической фильтрации дают существенные выгоды. Инертная природа керамических материалов делает их стабильными при высоких температурах и устойчивыми к коррозии.

Альтернативные методы очистки горячего газа дают возможность использовать циклоны, электростатические фильтры, гранулированные слои и фильтрацию с помощью металлокерамики и металловолокна. Каждая из этих технологий имеет ограничения максимальной температуры, они эффективны при малых размерах конструкций, имеют устойчивость к агрессивным газам.

В существующих экономических условиях и условиях окружающей среды требуются высокоэффективные и надежные технологии фильтрации больших объемов газов, осуществляемы в крайне сложных условиях. Традиционные средства фильтрации нуждаются в доработках, так как предполагают дополнительную подготовку газа перед очисткой и множественные средства безопасности.

Керамические фильтрующие элементы.

Техническое описание.

Керамические фильтрующие элементы представляют собой керамические волокна, связанные керамическим цементирующим составом в прочную монолитную структуру. Эти волокна имеют 2,5 нм в диаметре, что намного меньше, чем большинство волокон, используемых в традиционных фильтрах. Цементирующие составы проникают в волокна в процессе формирования и отвердевания. Пористость среды в керамических фильтрах - в среднем 0,85-0,95, что позволяет сочетать прочность материала и эффективность процесса фильтрации.

Размеры:

Внешний диаметр 60 мм

Внутренний диаметр 40 мм

Длина 1000 мм

Эффективная поверхность 0,19 м²

Характеристики

Пористость 87,5-91,0% пор.

Химический анализ

(после печи SiO2-52,2%, Al2O3-47,8%

Плотность 300-400 г/л

Температурные границы 900°С

Импульсный очищающий цикл.

Аккумулированные частицы удаляются с поверхности фильтрующего элемента посредством импульсов сжатого воздуха. Отделенные твердые частицы падают в нижнюю часть фильтрующего резервуара, откуда удаляются через вращающийся клапан. Импульсы воздуха подаются через распределительные трубы на все фильтрующие элементы.

Кондиционирование.

Кондиционирование фильтрующих элементов происходит впервые 10-20 циклов очистки реверсивными импульсами. В этот период только часть пыли удаляется во время очистки, а остаток образует непостоянный слой пыли на поверхности элемента, называемый кондиционным слоем. Во время накопления кондиционного слоя значение падения давления повышается до наступления равновесия, после чего оно стабилизируется.

Повышение значения падения во время кондиционирования является свойством пыли. На рисунке 1 изображен процесс кондиционирования в виде графика, где осью ординат является падение давления внутри фильтра, а осью абсцисс - количество циклов очистки или время. На графике каждый элемент зигзага линии падения давления представляет собой один цикл очистки.

Рис. 1

После кондиционного периода процесс фильтрации осуществляется на внешнем слое элемента фильтра. Этот слой является комбинацией плотной керамической волоконной основы и твердых частиц, отфильтрованных от основы во время кондиционирования. Подобная организация является оптимальной: пыль фильтрует сама себя, что дает высокую эффективность фильтрации без возникновения ненужной разницы давления.

Керамическая фильтрация - возможности и преимущества.

- жаростойкость;

Плотная керамическая волоконная основа, составляющая фильтрационную среду, изготовлена из алюмосиликатного материала. Его температура плавления составляет примерно 1600°С. Материал стабилен при температуре до 900°С. Коррозийноустойчив к воздействию практически всех видов агрессивных веществ: стабильность при высоких температурах.

В результате практически всех процессов по ликвидации вредных выбросов в атмосферу образуется вредный горячий газ с твердыми частицами и другими загрязнителями. Использование керамических фильтров позволяет инженеру самому определять температуру, при которой происходит эвакуация частиц.

Преимущества установки температуры:

- Не используется дополнительный воздух. В традиционных методах охлаждение газов до рабочей температуры фильтра происходит посредством добавления воздуха. Это повышает объем газа, который должен быть отфильтрован (в данном случае разрабатывается лабораторная установка, соответственно, мы используем подмес воздуха);

- Очистка кислого газа. Скрубберы сухой и влажной очистки работают гораздо эффективней и более надежно, если очищаемые газы не содержат взвешенные твердые частицы;

- Использование катализатора. Используемые катализаторы (например, для эвакуации летучих органических соединений или превращения SO2 в SO3) работают при температуре примерно 400°С и быстро отравляются мелкими частицами;

- Регенерация тепла. Теплообменники работают более надежно и эффективно при отсутствии в газе взвешенных твердых частиц;

- Конденсация пара. Многие выбросы содержат пары, например, оксиды серы, что ведет к коррозии;

- Преобразование диоксина. Фильтрация при высоких температурах удаляет центр парообразования при преобразовании диоксина, в то время как газ охлаждается при критической температуре.

7.2 Технологическая характеристика аппарата

Производительность аппарата по запыленному воздуху - 40 м3/час.

Рабочее давление - атмосферное, изредка аппарат нагружается давлением 6 МПа.

7.3 Обоснование конструкции и описание

Фильтр состоит из прямоугольного сварного корпуса, который разделен решеткой на камеры запыленного и очищенного газа, пирамидального бункера. Нижняя часть бункера заканчивается отверстием для выгрузки уловленной пыли. На боковой поверхности бункера смонтирован люк для ревизии аппарата. В камере очищенного газа - в верхней части аппарата - смонтирован патрубок для выхода газа. Верхняя часть корпуса имеет съемную крышку, состоящую из четырех частей.

В разделительной решетке корпуса монтируются 2 керамических фильтрующих элемента, которые герметично закрепляются на решетке с помощью прижимных планок.

В камере чистого газа над рядами фильтровальных элементов расположены 2 раздающих импульсных труб, которые крепятся к стенке корпуса с помощью болтов.

С внешней стороны корпуса, раздающие трубы соединяются с клапанной секцией.

Клапанная секция состоит из ресивера сжатого воздуха и мембранных клапанов. Ресивер снабжен штуцерами для установки манометра, для слива конденсата и подвода сжатого воздуха.

Фильтр также снабжен прибором управления процессом регенерацией, затвором для выгрузки пыли и пневмовибратором, установленным на наружной боковой поверхности бункера. Эти изделия являются покупными и не входят в состав проекта.

Корпус аппарата и его составные части выполнены из жаропрочной стали Ст.5сп (ГОСТ 380-94).

Фильтр работает следующим образом:

Запыленный высокотемпературный газ поступает через входной патрубок в корпус фильтра. При этом наиболее крупные, а также скоагулированные частицы пыли теряют скорость и падают в бункерную часть фильтра. Остальные частицы осаждаются на наружной поверхности фильтрующих элементов. Газ, пройдя через стенку элемента, очищается, поступает в камеру очищенного газа и выводится из фильтра через выходной патрубок.

По мере накопления пыли, на наружной поверхности элементов происходит их регенерация. Этот процесс осуществляется следующим образом: от прибора управления процессом регенерации поступает электрический сигнал длительностью 0,1 - 0,2 с на электромагнит пневмораспределителя. При срабатывании пневмораспределителя открывается мембрана клапана. Сжатый воздух из ресивера клапанной секции давлением 6 МПа мгновенно устремляется в импульсную раздающую трубу и далее через отверстия в трубе внутрь каждого элемента. Происходит обратная продувка поверхности элемента за счет высокой скорости сжатого воздуха, в результате чего агрегаты частиц пыли стряхиваются и попадают в бункер фильтра.

Таким образом, регенерируется один ряд элементов, далее через определенный промежуток времени регенерируется следующий ряд элементов, т.е. регенерация фильтровальной поверхности происходит по временной циклической программе, задаваемой прибором управления, без отключения газовой нагрузки на фильтр.

Изготовление, испытание, приемка и поставка фильтра производится в соответствии с ОСТ 26 291-94 “Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия”, ОСТ 26-14-2007-89 «Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Общие технические требования» и ГОСТ Р 51562-2000 «Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Фильтры рукавные. Пылеуловители мокрые. Требования безопасности. Методы испытаний».

7.4 Техническое обслуживание и ремонт

Для долгосрочной и безаварийной работы фильтра должны приниматься следующие меры:

систематическая проверка состояния обечайки и изоляции фильтра;

постоянный надзор за работающим фильтром;

проведение предупредительных ремонтов и своевременное устранение всех неисправностей.

Для фильтра рекомендуются следующие виды технического обслуживания:

а) ежедневное техническое обслуживание:

произвести внешний осмотр фильтра перед началом работы;

опустошить бункер-накопитель пыли в конце работы;

б) еженедельное техническое обслуживание:

выполнить работы ежедневного обслуживания;

произвести осмотр герметичности фланцевых соединений;

проверить устойчивость аппарата;

проверить крепление и герметичность установки фильтрующих элементов внутри фильтра (при выключенном генераторе горячего воздуха).

7.5 Технологические расчеты

7.5.1 Определение необходимого количества фильтрующих элементов

Определение необходимого количества фильтрующих элементов.

Площадь фильтрации одного фильтрующего элемента, м²:

f=р*dн*h;

где dн - наружный диаметр фильтрующего элемента;

h - высота фильтрующего элемента;

f=3,14*0,06*1=0,19 м2;

Необходимая общая поверхность фильтрующих элементов, м2:

F = G/(3600*Vф);

где G - производительность по очищаемому газу, м3/час;

Vф - скорость фильтрации, м/с;

F=40/(3600*0,03)=0,32 м2;

Необходимое количество фильтрующих элементов, шт:

N=F/f

N=0,32/0,19=1,68 шт;

Принимаем количество фильтрующих элементов, шт:

N=2 шт

7.5.2 Определение размеров корпуса аппарата

Для простоты, выбираем коробчатую форму обечайки, таким образом, сечение корпуса будет иметь прямоугольную форму.

Наружный диаметр фильтрующего элемента равен 60 мм. Размещая фильтры в установке, принимаем межосевое расстояние между ними равным 210 мм на основании ранее проведенных исследований из зарубежного опыта.

Таким образом, размеры обечайки 360х235 мм, что является оптимальным и учитывает особенности процесса регенерации.

7.5.3 Расчет технологических потоков

Запыленный газ входит в фильтр объемом 40 м3/час со скоростью 5,5 м/с. При этом, запыленность газа составляет 20 г/ м3. В процессе фильтрации газ очищается до степени запыленности 0,001 г/ м3, что практически равно нулю. Таким образом, в бункере-накопителе оседает пыли, г:

M=G*Nз= 40*20= 800 г/час;

где G - производительность по очищаемому газу, м3/час;

Nз - запыленность газа, г/ м3;

7.5.4 Расчет патрубков аппарата

Расчет диаметра входного патрубка, м:

Площадь входного патрубка, м2:

Sвх=G/(Vвх*3600);

Sвх=40/(5,5*3600)=0,002 м2;

Диаметр входного патрубка, м:

Расчет диаметра выходного патрубка, м:

Площадь выходного патрубка, м2:

Sвых = Sвх;

Sвых = 0,002 м2;

Диаметр выходного патрубка, м:

м;

7.5.5 Расчет гидравлического сопротивления фильтра

Гидравлическое сопротивление фильтра складывается из следующих показателей:

ДHобщ = ДHвхода + ДHф.э. + ДHвыхода;

Здесь:

ДHобщ - общее гидравлическое сопротивление фильтра;

ДHвхода - гидравлическое сопротивление на входе в фильтр;

ДHф.э - гидравлическое сопротивление на фильтре;

ДHвыхода - гидравлическое сопротивление на выходе из фильтра;

Гидравлическое сопротивление на входе в фильтр.

ДHвхода = (1/n2 + N - 2M/n) * гw02/2g;

где M - коэффициент количества движения;

N - коэффициент кинетической энергии;

М = (2m+1)2*(m+1)/(4m2*(m+2));

N = (2m+1)3*(m+1)3/(4m4*(2m+3)*(m+3));

m принимаем = 10;

М и N принимаем 1,0 по [1] ;

n = Fвх/Fвых;

где Fвх - площадь сечения входа;

Fвых - площадь сечения выхода ;

n = 0,12;

S = ДH*2g/гw02 = 1/n2 + N - 2M/n ;

где S - коэффициент сопротивления;

S = 0,015 +1 - 0,25 = 0,76

ДH = 0,76*0,52*79/19,6 = 15,9 Па;

Гидравлическое сопротивление на фильтре.

Гидравлическое сопротивление двух элементов принимаем 1000 Па - из ранее проведенных лабораторных исследований.

Гидравлическое сопротивление на выходе из фильтра.

В данном случае происходит внезапное сужение. Диаметр выходящей трубы = 50 мм, площадь выходного канала

Fв = 0,00196 м²;

Площадь камеры (площадь стенки, через которую выходит канал)

Fк = 0,23*0,2 = 0,046 м2;

Коэффициент сопротивления

S = 0,5*(1 - Fв/Fк) = 0,5*(1- 0,00196/0,046) = 0,478;

ДHвыхода = 0,478*0,52*32,1/19,6 = 4 Па;

Общее гидравлическое сопротивление:

ДHобщ = 15,9 + 1000 + 4 = 1020 Па.

7.5.6 Проверка способности ГГВ лаборатории удовлетворить потребности лаборатории (расчет ТЭНов)

Уравнение теплового баланса генератора горячего воздуха:

qвозд = qтэн - qст ,

где qвозд - теплота затрачиваемая на прогрев воздуха;

qтэн - тепловой поток с поверхности ТЭНов;

qст - потеря тепла через стенки.

Теплота, затрачиваемая на прогрев воздуха, может быть описана как:

qвозд = cвозд mвозд (dtвозд / dt),

откуда:

qвозд = cвозд gвозд tвоздвозд

где dtвозд/dt - скорость изменения температуры воздуха.

cвозд - теплоемкость воздуха при температуре 400С, Дж/кггр;

gвозд- необходимый расход горячего воздуха, м3/ч;

tвозд- требуемая температура воздуха, С;

возд- плотность воздуха при температуре 400С, кг/м3;

cвозд= 1068 Дж/(кггр);

gвозд= 40, м3/ч;

tвозд= 400, С;

возд= 0,522, кг/м3;

Таким образом,

qвозд = 1068404000,522/3600=2500 Вт.

Потери теплоты через стенки генератора горячего воздуха рассчитываются по уравнению теплопередачи:

qст = Кст (Твозд - Тос),

где Тос - температура окружающей среды.

Кст = kcт sст ,

где sст - площадь стенок камеры ГГВ:

sст = 1,51,012 + 1,50,52 + 1,010,52=5,54 м2;

kст - коэффициент теплопередачи через стенки:

kст=1/(1/1+ст/ст+утепл/утепл+1/2);

где ст - толщина стали стенок ГГВ:

ст = 0,065 м;

утепл - толщина утеплителя:

утепл = 0,05 м;

ст - коэффициент теплопроводности кирпичной кладки (огнеупорный кирпич) стенок ГГВ:

ст = 0,5 Вт/(мгр);

утепл - коэффициент теплопроводности утеплителя:

утепл = 0,034 Вт/(мгр);

1 - общий коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенок ГГВ;

2 - общий коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенок ГГВ.

Общие коэффициенты теплоотдачи методически оцениваются одинаково - как сумма коэффициентов теплоотдачи конвекцией (кон) и излучением (изл),

общ = кон + изл ,

где первая составляющая:

кон = nu / hст ,

где - коэффициент теплопроводности воздуха;

hст - определяющий размер стенок камеры ГГВ - их высота:

hст = 1,01 м;

nu - коэффициент подобия Нуссельта:

Для омывания газами вертикальных поверхностей:

nu = 0,15(grвоздprвозд)1/3,

где pr - число Прандтля характеризует собой свойства среды;

gr = ghст3t/2 - число Грасгофа,

где g - ускорение свободного падения;

t - температурный перепад между средой и омываемой ею поверхностью;

- функция, связывающая изменение плотности среды с температурой. Для газов можно принять:

= 1/t;

- коэффициент кинематической вязкости среды.

Для внутренней поверхности стенок:

pr1 = 0,678 (при t = 400 С)

Учитывая, что при t = 400С

возд = 63,0910-6 м2/c ,

получим:

nu1=0,15(gr1pr1)1/3=0,15(0,1551060,678)1/3=47,18

Откуда, учитывая, что при t = 400С

возд = 5,2110-2 Вт/(мгр),

получим

кон1 = nu1возд/hст=47,185,2110-2/1,01 = 2,43 Вт/(м2гр)

Значение коэффициента теплоотдачи излучением принимаем равным 6 в первом приближении.

Следовательно, общий коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенок ГГВ составляет

1 = кон1 + изл1 = 2,43 + 6= 8,43 Вт/(м2гр).

Аналогично, для внешней поверхности стенок ГГВ:

pr1 = 0,703 (при t = 20 С)

Учитывая, что при t = 20С

возд = 15,0610-6 м2/c ,

получим:

nu2=0,15(gr2pr2)1/3=0,15(3,73881090,703)1/3=207

Откуда, учитывая, что при t = 20С

возд = 2,5910-2 Вт/(мгр),

получим

кон2 = nu2возд/hст=2072,5910-2/1,85 = 2,898 Вт/(м2гр)

Значение коэффициента теплоотдачи излучением принимаем равным 6. Следовательно, общий коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности стенок ГГВ составляет:

2 = кон2 + изл2 = 2,898 + 6 = 8,9 Вт/(м2гр).

Коэффициент теплопередачи через стенки ГГВ составит:

kст=1/(1/8,43+0,065/0,5+0,05/0,034 +1/8,9)=0,54;

откуда потери теплоты через стенки ГГВ:

qст = 0,54 ( 400 - 20 ) 5,54 = 1144 Вт.

Тепловой поток с поверхности ТЭНов описывается с помощью уравнения конвективной теплопередачи:

qтэн = Ктэн (Ттэн - Твозд),

где Ттэн - температура ТЭНов;

Твозд - температура циркулирующего воздуха.

Ктэн - коэффициент, рассчитываемый по формуле:

Ктэн = тэн sтэн ,

где sтэн - площадь поверхности ТЭНов:

sтэн = lтэн dтэн ,

где lтэн - длина ТЭНов;

dтэн - диаметр ТЭНов,

lтэн = 0,75 м - из конструктивных соображений (длина канала в печи);

dтэн= 0,085 - подбираем по каталогу производителя.

Откуда:

sтэн = 0,75 0,085 = 0,2 м2;

тэн - коэффициент теплоотдачи ТЭНов. Данный коэффициент рассчитывается по критериальному уравнению:

nu = 0,238 ref0,6 ,

где ref - число Рейнольдса, вычисляемое:

ref = dтэн / ,

где - скорость потока воздуха:

= 6,17 м/c

dтэн - диаметр ТЭНов - их определяющий размер:

dтэн = 0,085 м;

- коэффициент кинематической вязкости, для воздуха при температуре 400С :

= 63,06 10-6 м2/с.

Таким образом:

ref = 6,17 0,085 / 63,0610-6 = 8300,

Следовательно:

nu = 0,238 8300,6 = 53,5 ,

Откуда:

тэн = nu / dтэн ,

где - коэффициент теплопроводности воздуха, при температуре 400С:

= 0,052 Вт/(мгр),

Значит:

тэн = 53,5 0,052 / 0,085 = 32,7 Вт/(м2 гр).

Таким образом:

Ктэн = 32,7 0,2 = 6,5 Вт/гр

и

qтэн = 6,5 (700 - 20) = 2795 Вт.

В соответствии с расчетом, минимальная требуемая мощность ТЭНов

qmin= qвозд+ qст=2500+1144=3644 Вт.

Необходимый прогрев воздуха обеспечивается тремя ТЭНами, каждый из которых расположен в отдельном канале ГГВ.

7.6 Механические расчеты

7.6.1 Определение прочности соединения деталей

При соединении отдельных деталей (как из металлических, так и неметаллических материалов) между собой сваркой или пайкой прочность их большей части меньше, чем цельного материала. Поэтому при расчёте на прочность узлов и деталей, имеющих сварные или паяные соединения (швы), в расчётные формулы вводятся соответствующие коэффициенты прочности швов ш, величина которых характеризует прочность соединения в сравнении с прочностью основного материала.

Для стали высоколегированной Ст.5сп (ГОСТ 380-94) применяется сварка ручная электродная. Тип шва - стыковой двусторонний.

7.6.2 Коррозионный расчет

При конструировании химической аппаратуры важно учитывать все виды возможного коррозионного разрушения материалов в агрессивной среде при заданных рабочих параметрах её.

При выполнении прочностных расчётов необходима оценка общей поверхностной коррозии выбираемого конструкционного материала, характеризуемого проницаемостью П мм/год.

При заданных условиях технологического процесса (концентрации среды, температуры её, а иногда и давления) была выбрана минимальная проницаемость среды П.

Скорость коррозии <=0,1 мм/год;

При работе аппарата n лет (берем 10 лет) прибавка на коррозию составит:

С=n*0,1= 1 мм;

7.6.3 Расчет коробчатой обечайки, работающей под давлением

Исходные данные для расчета:
1.	Тип обечайки (стенки)	Коробчатая
2.	Размеры обечайки (стенки),см	23,5х35,0х110,0
3.	Толщина обечайки (стенки),см	0,8
4.	Прибавка на коррозию, см	0,01
5.	Коэффициент прочности сварного шва	0,95
6.	Давление расчетное, кгс/см2	2,03
7.	Температура расчетная, °С	400
8.	Материал обечайки (стенки)	Ст.5сп
9.	Допускаемое напряжение при расчетной температуре, кгс/см2	1370
10.	Установка ребер жесткости	да
11.	Тип поперечного ребра	полоса
12.	Длина ребра расчетная, см	36
13.	Расстояние между ребрами	35
14.	Материал ребер жесткости	Ст.5сп
15.	Допускаемое напряжение при расчетной температуре, кгс/см2	1370

Номинальная толщина гладкой плоской прямоугольной стенки или ее элемента, ограниченного ребрами, определяется по формуле

где B - ширина плоской прямоугольной стенки;

коэффициент, зависящий от способа закрепления стенки или

её элемента по периметру;

l - большая сторона прямоугольной стенки или её элемента.

b - меньшая сторона прямоугольной стенки или её элемента

p принимаем равным 2,03 кг/см2 из конструктивных соображений;

- допускаемое напряжение при расчетной температуре,

кгс/см2, обуславливается свойствами материала;

с - прибавка на коррозию;

Принимаем толщину стенки коробчатой обечайки 8 мм.

Для увеличения жесткости конструкции, укрепляем стенку обечайки двумя поперечными ребрами.

Расчетный момент сопротивления поперечного укрепляющего ребра:

В качестве поперечных ребер на боковой стенке обечайки используется сварное сечение из 2 полос.

Номинальная расчетная площадь продольного ребра

По определенному расчетом находим поперечное сечение укрепляющего ребра. Для прямоугольном сечении при

рекомендуемом соотношении толщины к высоте равном 1/5, расчетная толщина ребра sp определяем по формуле:

sp = 0,62 = 0,87 см

Следовательно, высота ребра h равна:

h = s'p*5 = 4,35 см

Принимаем h = 4,5 см;

Номинальная расчетная площадь поперечного ребра:

Момент инерции номинальной расчетной площади поперечного сечения ребер относительно оси, проходящей через центр тяжести их, параллельно стенке:

для поперечного ребра

Площадь поперечного сечения части плоской стенки, приходящейся на одно ребро

(расчетная длина стенки принимается l=30s):

Момент инерции площадей Fc относительно оси, проходящей через центр тяжести их, параллельно стенке:

для поперечного сечения

Расстояние от стенки корпуса до центра тяжести площади составного поперечного сечения:

для поперечных ребер

Моменты сопротивления составных поперечных сечений ребра с частью стенки, приходящейся на одно ребро:

- для продольного сечения

Максимальное напряжение на изгиб в укрепляющих ребрах должно отвечать требованию

Напряжение на изгиб при действии давления 2,03 кгс/см2:

для продольных ребер:

Условие прочности выполнено.

7.6.4 Расчёт прокладочной обтюрации

Обтюрация (уплотнение неподвижных разъёмных соединений) достигается сжатием с определённой силой, обеспечивающей герметичность уплотняемых поверхностей непосредственно друг с другом или через посредство расположенных между ними прокладок из более мягкого материала. Во фланцевых соединениях сжатие производится с помощью болтов или шпилек.

Для обеспечения лучшей герметичности и уменьшения необходимой для этого силы сжатия уплотняемых поверхностей там, где это допускается по температурным, коррозионным и другим условиям, помещается прокладка.

Материал прокладки паронит.

Расчётная сила осевого сжатия, требуемая для обеспечения герметичности, н:

b - ширина прокладки

Lв - длина крышки;

Bв - ширина крышки;

q - удельная нагрузка на прокладку;

b=20 мм;

Lв=360 мм;

Bв=235 мм;

Среднюю длину уплотняемой поверхности определяем по формуле:

Lcp = 2(Lв + b) + 2(Bв + b);

Lcp =2*(0,36+0,02)+2*(0,24+0,02)= 1,28 м;

Эффективную ширину уплотнения определяем по таблице [19.17,1] для b>10 мм

bэ = 3,16*

bэ=14,1 мм

Удельную нагрузку на прокладку определяем из таблицы [19.18,1]:

q = 30 Мн/м2; - для паронита;

Расчетную силу осевого сжатия прокладки определяем по формуле:

Pn = Lcp* bэ* q;

Pn = 1,28*0,0141*30*106= н;

7.6.5 Расчёт фланцевого соединения

Необходимо определить расчётное растягивающее усилие в болтах, диаметр и число их, а также диаметр болтовой окружности для наружного фланцевого соединения с обтюрацией.

Фланец цельный прямоугольный плоский приварной.

Расчетную силу от давления среды при коэффициенте k=1,3 (Поскольку тип фланца 1) определяем по формуле:

Pc = 1,2*k*Lп*Bп*ри;

Где Lп и Bп - средние продольный и поперечный размеры уплотнения (в прямоугольных соединениях), равные соответственно 0,38 и 0,26 м;

Ри=0,2 Мн/м2;

Pc=1,2*1,3*0,38*0,26*0,2=3,08*104 н;

Расчетное усилие в болтах определяем по формуле:

Pб= Pc+ Pn;

Pб=3,08*104+54*104=57*104 н;

Расчетный диаметр болтов определяем по формуле:

Dб = , м;

Dб ==0,013 м

Поскольку Dб м < 0,022 м, определяем Dб подбором.

Принимаем Dб=М12 (Fб=74,7*10-6 м2; k=0,4 по таблицам [20.7,2] и [20.8,2])

Расчетное число болтов определяем по формуле:

Расчетные расстояния между крайними осями болтов определяем по формуле

Lб = Lпн + 1,6*dб ;

Lб = 0,4 + 1,6*0,012=0,42 м;

Bб = Впн +1,6*dб;

Bб = 0,28 +1,6*0,012=0,3 м;

Принимаем Lб = 0,42 м, Bб = 0,3 м;

Принимаем количество болтов на крышке = 10 штук.

Заключение

На пороге III тысячелетия нет необходимости доказывать остроту и масштабность, а значит, и опасность сложившейся в мире экологической ситуации. Виновником экологического кризиса на Земле стал человек. Он же является как субъектом, так и объектом последнего. Никакому иному биологическому виду не удалось уничтожить столь большое число других

видов, необратимо изменить экологическую ситуацию на планете. Но нельзя остановить продвижение человечества вперед, вряд ли возможен отказ от создаваемой им искусственной биосферы, от созданных им условий жизни. Что делать? Какими путями двигаться человечеству дальше? Какие приоритеты считать основными? Что важнее экология или научно - технический прогресс? Проблема выживания, проблема сохранения естественной биосферы может быть решена только путем компромиссов и поисков оптимальных решений, выход в коэволюции (совместной, взаимосвязанной эволюции биосферы и человеческого общества). Выживание человека в условиях глобального экологического кризиса, несомненно, зависит от научных знаний, внедрения в практику новых технических достижений. Но эти достижения не смогут принести ожидаемых результатов без опоры на нравственное воспитание и определенные культурные традиции. К сожалению, осознание важности экологического образования и воспитания пришло лишь в последние годы. В тоже время технократические установки настолько сильны, что выход из экологического кризиса по-прежнему ищется в привычных путях: создание «экологически чистых» производств, принятие природоохранных законов, контроль за производством и т. п., - иными словами, коль скоро экологический кризис порожден техническим прогрессом, то надо просто внести соответствующие коррективы в направление этого прогресса. Экологический кризис мыслится как нечто внешнее по отношению к человеку, а не как-то, что заключено в нем самом.