Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств
Назначение и область применения проектируемого аппарата, технические характеристики, устройство и принцип работы. Выбор конструкционных материалов и механические расчеты: расчет цилиндрической обечайки, эллиптического днища и фланцевого соединения.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.10.2014 |
| Размер файла | 286,7 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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
В данном проекте представлены результаты расчета ректификационной колонны с клапанными тарелками непрерывного действия для разделения смеси пропан-бутан, спроектированного с соблюдением ГОСТОВ, нормалей, и использованием справочной литературы. Приводится технико-экономическое обоснование выбора той или иной аппаратуры.
Курсовой проект содержит расчетно-пояснительную записку, состоящую из 38 страниц, 9 рисунков, 8 литературных источников и 1 листа формата А1 графической части.
Спроектированная ректификационная колонна отвечает требуемым техническим характеристикам, приведенным в задании на курсовой проект, и соответствует всем необходимым стандартам.
Содержание
Введение
1. Назначение и область применения проектируемого аппарата
2. Технические характеристики
3. Описание и обоснование выбранной конструкции
4. Устройство и принцип работы
5. Выбор конструкционных материалов
6. Механические расчеты
6.1 Расчет цилиндрической обечайки
6.2 Расчет эллиптического днища
6.3 Расчет фланцевого соединения
6.4 Расчет на прочность укрепления отверстий
6.5 Расчет опор аппарата
Заключение
Список используемых источников
Введение
Целью механического расчета химического и нефтехимического оборудования является определение размеров отдельных элементов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию машин и аппаратов за счет достаточной механической прочности, плотности разъемных соединений, устойчивости к сохранению формы и необходимой долговечности.
Конструкция аппарата должна предусматривать возможность внутреннего осмотра, очистки, промывки и продувки. Внутренние устройства, препятствующие осмотру, должны быть съемными. Рубашки допускается выполнять приварными. Аппараты должны иметь люки-лазы для внутреннего осмотра, расположенные в удобных для обслуживания местах. При наличии у аппарата съемных крышек или днищ и фланцевых штуцеров, обеспечивающих возможность внутреннего осмотра, лазы и люки в аппаратах не обязательны. Кожухотрубчатые теплообменники (за исключением испарителей с паровым пространством), а также аппараты с рубашкой для криогенных жидкостей допускается выполнять без лазов.
Для возможности проведения гидроиспытаний аппарат должен иметь штуцера для наполнения и слива воды, а также для поступления и удаления воздуха (можно использовать технологические). На вертикальных аппаратах эти штуцера должны быть расположены с учетом возможности гидроиспытаний в горизонтальном положении.
Для подъема и установки аппарата на нем требуется предусмотреть строповые устройства. Допускается для этих целей использовать имеющиеся на аппарате элементы (горловины, штуцера, уступы и др.), если прочность их при этом не вызывает сомнений, что должно быть проверено расчетом.
1. Назначение и область применения проектируемого аппарата
Ректификационная колонна - цилиндрический вертикальный сосуд постоянного или переменного сечения, оснащенный внутренними тепло - и массообменными устройствами и вспомогательными узлами, предназначенный для разделения жидких смесей на фракции, каждая из которых содержит вещества с близкой температурой кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр, внутри которого располагаются контактные устройства -- тарелки или насадки.
Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию во всем мире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты). Ректификация -- это процесс многократного испарения и конденсации, в ходе которого исходная смесь разделяется на 2 или более компонентов, и паровая фаза насыщается легколетучим (низкокипящим) компонентом, а жидкая часть смеси насыщается тяжелолетучим (высококипящим) компонентом.
Ректификационные колонны применяются в процессах дистилляции, экстрактивной ректификации, экстракции жидкостей, теплообмена между паром и жидкостью и в других процессах. Один и тот же принцип действия ректификационной колонны используется как в относительно простых лабораторных приборах, так и в сложных промышленных установках нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях.
2. Технические характеристики
Сосуды и аппараты, применяемые в химической и смежной отраслях промышленности, принято считать тонкостенными, если толщина их стенки не превышает 10% внутреннего диаметра. Такие сосуды и аппараты эксплуатируются при давлении не более 10 МПа. Диаметр промышленных ректификационных колонн может достигать 16 метров, а высота -- 90 метров и более.
Тонкостенные сосуды и аппараты обычно состоят из цилиндрической обечайки (корпуса), крышки и днища. Обечайки изготавливаются вальцовкой из листового проката или из сварных труб большого диаметра.
Крышки чаще всего делают эллиптическими или сферическими, а днища - плоскими, коническими, эллиптическими или сферическими. Для увеличения жесткости конструкции обечайки иногда укрепляются специальными кольцами жесткости.
Расчет элементов тонкостенных сосудов и аппаратов из углеродистых и легированных сталей, работающих при однократных и многократных статических нагрузках под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным давлением и под действием осевых и поперечных усилий и изгибающих моментов, производится по ГОСТ 14249-89.
При проектном расчете определяют исполнительную толщину стенки по максимальному значению расчетной толщины для рабочих условий или условий испытаний.
При поверочном расчете для рабочих условий и условий испытаний определяются допускаемые давления. Они должны быть не менее расчетного и пробного давлений соответственно.
Специфические условия эксплуатации химического оборудования, характеризуемые широким диапазоном давлений и температур при агрессивном воздействии среды, определяют следующие основные требования к конструкционным материалам:
- высокая химическая и коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах при рабочих параметрах;
- высокая механическая прочность при заданных рабочих давлениях, температуре и дополнительных нагрузках, возникающих при гидравлических испытаниях и в период эксплуатации аппаратов;
- хорошая свариваемость материалов с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений;
- низкая стоимость и не дефицитность материалов.
Технические характеристики рассчитываемого аппарата:
1. Аппарат предназначен для разделения смеси пропан-бутан
2. Высота аппарата 12 м.
3. Диаметр аппарата 0,6 м.
4. Объем аппарата 2,7 м3.
5. Рабочее давление 0,05 МПа
6. Среда в аппарате - токсичная, взрывоопасная, коррозийная
7. Тип тарелок - клапанные
8. Количество тарелок - 20.
Физико-химические свойства компонентов исходной смеси:
Пропан: Бутан:
Молярная масса 44,1 г/моль Молярная масса 58,12 г/моль
Плотность 2,01 кг/м3 при 20?Плотность 2,7 кг/ м3 при 0?
Температура кипения -420С Температура кипения -0,50С
Бесцветный газ без запаха Бесцветный газ со специфическим запахом
3. Описание и обоснование выбранной конструкции
Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр, внутри которого располагаются контактные устройства - тарелки или насадки. Соответственно различают ректификационные колонны тарельчатые и насадочные.
Промышленные ректификационные колонны могут достигать 80 метров в высоту и более 6,0 метров в диаметре, такие аппараты используют при давлении не более 10 МПа. В ректификационных колоннах в качестве контактных устройств применяются тарелки, которые дали название химическому термину, и насадки. Насадка, заполняющая колонну, может представлять собой металлические, керамические, стеклянные и другие элементы различной формы. Конденсация осуществляется на развитой поверхности этих элементов.
Согласно ряду нормальных диаметров ( ГОСТ Р 53684-2009) колонные аппараты изготавливают диаметрами:
0,4м 0,6м 0,8м
1,0м 1,2м 1,4м 1,6м 1,8м
2,0м 2,2м 2,4м 2,6м 2,8м
3,0м 3,2м 3,4м 3,6м 3,8м
4,0м 4,5м
5,0м 5,5м
6,0м 6,4м
7,0м
8,0м
ГОСТ Р 53684-2009 - Аппараты колонные. Технические требования
Настоящий стандарт распространяется на колонные аппараты, предназначенные для применения в технологических установках нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других смежных отраслей промышленности для проведения тепло - и массообменных процессов при контакте пара (газа) и жидкости (возможно присутствие нескольких жидких фаз), также и в присутствии дисперсной твердой фазы (в промывных аппаратах) и устанавливает основные технические требования к их проектированию, изготовлению, контролю, испытаниям и приемке.
4. Устройство и принцип работы
На основании проведенного анализа существующих конструкций выбираем окончательную конструкцию аппарата.
Конструируем аппарат высотой 12 метров, работающий под давлением 0,05 МПа и согласно ряду нормальных диаметров колонных аппаратов, диаметром 0,6 метра. Колонна будет состоять из цилиндрической обечайки, эллиптических крышки и днища. Обечайки изготавливаются вальцовкой из листового проката или из сварных труб большого диаметра. В качестве контактных устройств, примем клапанные тарелки.
Рисунок 1 - Принципиальная схема ректификационной установки
1 - емкость для исходной смеси; 10 - холодильник кубовой жидкости;
2, 9 - насосы; 11 - емкость для сбора кубовой жидкости.
3 - теплообменник-подогреватель;
4 - кипятильник ;
5 - ректификационная колонна;
6 - дефлегматор;
7 - холодильник дистиллята;
Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она нагревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на питающую тарелку, где состав жидкости равен составу исходной смеси. Стекая вниз по колонне жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипени кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом флегмой - жидкостью получаемой в дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из верхней части колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8. Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубового остатка (обогащенный труднолетучим компонентом).
Конструкцию контактных устройств внутри колонны примем - клапанные тарелки. Клапанные тарелки имеют отверстия диаметром 2 - 5 мм. Высота слоя жидкости на тарелке составляет 25 - 30 мм и определяется положением верхних концов переливных труб или сливной перегородки. Клапанные тарелки отличаются простотой устройства и высокой эффективностью.
Рисунок 2 - Схема клапанной тарелки
Газ (пар) проходит в отверстия тарелки (рис 2) и распределяется в жидкости в виде мелких струек; лишь на некотором расстоянии от дна тарелки образуется слой пены и брызг - основная область массообмена и теплообмена на тарелке.
5. Выбор конструкционных материалов
Сталь 12Х18Н10Т находит широкое применение в самых различных областях. Сталь коррозионно-стойкая аустенитного класса. Так, из нее изготавливают конструкции, работающие с агрессивными средами (азотной кислотой и другими окислителями). Такую сталь применяют при производстве теплообменного, емкостного и другого оборудования. Сплав 12Х18Н10Т имеет такой химический состав: железо (в основном), углерод (менее 0,12%), хром (17-19%), марганец (менее 2%), никель (от 9 до 11%), сера (менее 0,02%), кремний (не более 0,8%), а также титан (примерно 0,8%).
Рассматриваемая нами сталь стойко выдерживает влияние коррозии при температуре до 900 градусов. Сталь 12Х18Н10Т хорошо поддается горячей обработке. Однако при деформации литого металла есть необходимость проявлять осторожность, во избежание проявления различных дефектов. Преимущества: высокая пластичность и ударная вязкость.
Сталь 12Х18Н10Т хорошо сваривается как ручной, так и автоматической сваркой. При ручной сварке используются электроды двух типов: ЦЛ-11 и ЦЛ-9.
6. Механические расчеты
6.1 Расчет цилиндрической обечайки
Цилиндрическая обечайка - цилиндрическое кольцо либо короткая труба, которые преимущественно получают вальцовкой при толщине листа до 40 мм, гибкой и раскаткой - при большей толщине листа. Для изготовления (чаще всего с использованием сварки) длинномерных труб, котлов, резервуаров, баков и других листовых металлоконструкций.
Рисунок 3 - Цилиндрическая обечайка
Допустимое напряжение при гидравлических испытаниях, МПа, определяем по формуле:
, (1)
где - предел текучести материала при 20°С, таблица II [4].
Расчетную толщину стенки цилиндрической обечайки Sр, м, определяем по формуле:
, (2)
где - давление испытания, 2МПа; - диаметр аппарата; - коэффициент прочности сварного шва, - ручная дуговая электросварка, таблица 1.7[4].
Исполнительную толщину стенки S, мм определяем по формуле:
, (3)
где с - прибавка к материалу, с = 2мм.
мм
Допускаемое давление при испытаниях:
(4)
Давление испытания принимаем 2МПа и оно должно быть меньше допустимого давления испытания по условию:
(5)
Давление испытания меньше допускаемого давления при испытаниях, что удовлетворяет условию.
Наружное давление:
, (6)
где - атмосферное давление; -остаточное давление.
Определяем коэффициенты для дальнейших расчетов:
, (7)
где - коэффициент запаса устойчивости, в рабочем состоянии [4];
Е - модуль упругости для стали, МПа, таблица VII [4].
- коэффициент, определяемый по номограмме, рисунок 1.14[4],
, (8)
где - расчетная длина обечайки
Расчетная толщина стенки , учитывая коэффициент, будет равна:
, (9)
где - допускаемое напряжение.
Принимаем максимальное значение
Исполнительная толщина с поправочной расчетной толщиной равна:
(10)
Допускаемое наружное давление из условия прочности в рабочем состоянииМПа определим по формуле:
(11)
Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости МПа, определим по формуле:
(12)
Допускаемое осевое сжимающее усилие рассчитывается по формуле (13), где допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности:
(13)
Допускаемое наружное давление из условия прочности при испытании МПа, определяется:
(14)
Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости при испытании , МПа, определяется:
, (15)
где - коэффициент запаса устойчивости при испытании, [4].
Допускаемое наружное давление при испытании :
(16)
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости:
(17)
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности и из условия устойчивости в пределах упругостиМПа, рассчитывается:
(18)
Для данной цилиндрической обечайки с такими нагрузками условие устойчивости примет вид:
(19)
Условие устойчивости выполняется.
6.2 Расчет эллиптического днища
Расчетную толщину стенки ,мм рассчитываем по формуле:
(20)
(21)
Принимаем конструктивно S равным 6мм.
Допускаемое давление при испытаниях:
(22)
(23)
Рисунок 4 - Эллиптическое днище
Давление испытания меньше допускаемого давления при испытаниях, что удовлетворяет условию.
Допускаемое наружное напряжение днища:
, (24)
где - коэффициент, определяемый по формуле (25).
(25)
Толщина стенки приближенно определяется:
Принимаем =8мм, по ГОСТу.
Допускаемое наружное давление следует рассчитать по формуле:
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности и из условия устойчивости в пределах упругости определяется:
(26)
Условие устойчивости для рабочего состояния:
(27)
Условие устойчивости для рабочего состояния выполняется.
6.3 Расчет фланцевого соединения
Фланцевые соединения - наиболее широко применяемый вид разъемных соединений в химическом машиностроении, обеспечивающий герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки. Соединение состоит из двух фланцев, болтов и прокладки, которая устанавливается между уплотнительными поверхностями и позволяет обеспечить герметичность при относительно небольшом усилии затяжки болтов.
Рисунок 5 - Фланцевое соединение: 1- фланцы, 2- болт, 3- прокладка
Конструктивные размеры фланца:
Для D=600мм и Р=2 МПа, выбираем фланец приварной встык, тип уплотнительной поверхности фланцевого соединения - шип-паз.
Рисунок 6 - Фланец приварной встык с уплотнительной поверхностью типа «шип-паз»
Толщина втулки фланца для конструкции приварной встык, принимается исходя из условия:
(28)
Принимаем .
Толщина S1 у основания втулки приварного встык фланца:
, (29)
где - коэффициент, принимается по рисунку1.39[4] и равно
Высота втулки фланца:
, (30)
где i уклон втулки ( ).
Высота втулки фланца принимаем .
Диаметр болтовой окружности фланцев:
, (31)
где u - нормативный зазор между гайкой и втулкой (u = 4-6 мм), принимаем u = 5мм [4], - наружный диаметр болта, выбираем по таблице 1.40[4].
Принимаем диаметр болтовой окружности 680мм.
Наружный диаметр фланца:
, (32)
где - конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца, принимаем по таблице 1.41[4].
Наружный диаметр прокладки:
, (33)
где е - нормативный параметр, зависящий от типа прокладки и принимаемый по таблице 1.41[4].
Средний диаметр прокладки:
, (34)
где - ширина прокладки, принимаемая по таблице 1.42[4].
Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения:
, (35)
где - рекомендуемый шаг расположения болтов, выбираемый в зависимости от давления по таблице 1.43[4].
(36)
Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения принимаем шт.
Высота (толщина) фланца ориентировочно:
(37)
где - принимается согласно рисунку 1.40[4]; - эквивалентная толщина втулки;
(38)
Расчетная длина болтов:
, (39)
где - расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки (определяется конструктивно);
, (40)
где и - толщина фланца и прокладки соответственно.
Принимаем .
Болтовая нагрузка, необходимая для обеспечения герметичности соединения определяется исходя из схемы нагружения, рисунок 1.41[4]. Расчет сводится к определению нагрузок для двух различных состояний: при монтаже - и в рабочих условиях - .
Болтовая нагрузка в условиях монтажа:
, (41)
где - равнодействующая внутреннего давления; - реакция прокладки
Равнодействующая внутреннего давления:
(42)
Реакция прокладки:
, (43)
где - коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки (таблица 1.44.) [4], (таблица 1.44) [4]; - эффективная ширина прокладки.
(44)
Принимаем максимальное значение болтовой нагрузки в условиях монтажа равное .
Коэффициент жесткости фланцевого соединения:
, (45)
где - линейная податливость болтов; - угловая податливость фланца; - линейная податливость прокладки.
Линейная податливость болтов:
, (46)
где - модуль упругости материала болтов; - расчетная площадь поперечного сечения болта.
Угловая податливость фланца:
, (47)
где , - безразмерные параметры; и - коэффициенты; Е - модуль упругости материала фланца.
(48)
(49)
(50)
(51)
Линейная податливость прокладки:
, (52)
где - коэффициент обжатия прокладки; - толщина прокладки; - модуль упругости материала прокладки, таблица 1.44[4].
Болтовая нагрузка в рабочих условиях:
(53)
Приведенный изгибающий момент:
(54)
Принимаем мах приведенный изгибающий момент
Условие прочности болтов:
, (55)
(56)
Условие прочности болтов при монтаже фланцевого соединения и его рабочем состоянии выполняется.
Проверка прокладки на прочность:
, (57)
где - допускаемое давление на прокладку, таблица 1.44[4].
Условие прочности прокладки выполняется.
Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером S1:
, (58)
где - безразмерный параметр определяемый по формуле:
(59)
Максимальное напряжение в кольце фланца:
(60)
Условие прочности втулки фланца для сечения, ограниченного размером So, рисунок 1.37:
, (61)
где и - соответственно тангенциальное и меридиональное напряжение во втулке фланца от внутреннего давления; - допускаемое напряжение для фланца в сечении So,
(62)
- тангенциальное
(63)
- меридианальное
(64)
Отсюда, условие прочности втулки фланца для сечения, ограниченного размером So будет равно:
Условие прочности втулки фланца для сечения, ограниченного размером So выполняется.
Условие герметичности фланцевого соединения определяется углом поворота фланца:
(65)
Условие герметичности фланцевого соединения выполняется.
6.4 Расчет на прочность укрепления отверстий
Расчетный диаметр отверстия не требующего укрепления, при наличии избыточной толщины стенки:
, (66)
где .
Так как расчетный диаметр одиночного отверстия не удовлетворяет условию , а точнее , то необходим следующий расчет:
(67)
Расчетная толщина стенок штуцера,мм равна :
(68)
Тогда исполнительная толщина будет равна:
(69)
Принимаем S1 равным 5 мм.
Расчетная длина штуцера:
(70)
Расчетную длину штуцера принимаем равную 40мм.
Ширина зоны укрепления:
(71)
Расчетный диаметр отверстия определяется :
(72)
Условие укрепления одиночных отверстий путем утолщения стенки сосуда материалом штуцера:
, (73)
где для внешней части штуцера, т.к. используется один материал[4].
Так как условие не выполняется, необходима установка накладного кольца. Размер накладного кольца: ,
Рисунок 7 - Конструкция укрепления отверстия накладным кольцом.
Условие укрепления одиночных отверстий путем утолщения стенки сосуда за счет установки накладного кольца:
(74)
Условие укрепления одиночных отверстий путем утолщения стенки сосуда за счет установки накладного кольца выполняется.
6.5 Расчет опор аппарата
Установка аппарата на фундамент осуществляется преимущественно с помощью опор. Непосредственно на фундаменты устанавливаются лишь аппараты с плоским днищем, предназначенные главным образом для работы под налив.
Так как нам дан вертикальный аппарат с эллиптическим днищем, мы рассчитаем для него конкретную опору с наружными стойками под болты.
Рисунок 8 - Опора для цилиндрического аппарата с эллиптическим днищем
Объем аппарата с эллиптическими крышкой и днищем рассчитаем по формуле:
(75)
Масса корпуса аппарата для аппарата с эллиптическими крышкой и днищем рассчитаем по формуле:
, (76)
где - комплекс[6], рассчитываемый по формуле (77)
(77)
С учетом всего оборудования аппарата, необходимо принять общую массу аппарата, массу корпуса аппарата принимаем .
Объем массы жидкости в аппарате:
(78)
где - коэффициент, [6]; - плотность жидкости в аппарате.
Проверим обечайку на прочность от напряжения сжатия:
, (79)
где - максимальный вес аппарата в пересчете на Ньютоны;
(80)
Обечайка прошла проверку на прочность от напряжения сжатия и удовлетворяет условию.
Проверим устойчивость формы цилиндрической опоры аппарата по формуле:
(81)
Форма цилиндрической опоры аппарата прошла проверку и удовлетворяет условиям устойчивости.
Проверяем прочность сварного шва, соединяющего опорную обечайку с корпусом аппарата:
(82)
Прочность сварного шва, обеспечивающего соединение опорной обечайки с корпусом аппарата, обеспечивается.
Рассчитаем размеры нижнего опорного кольцо:
- внутренний диаметр:
(83)
- наружный диаметр:
(84)
Диаметр болтовой окружности , рассчитаем по формуле:
(85)
Опорную площадь кольца рассчитаем по формуле:
(86)
Момент сопротивления опорной площади кольца равен:
(87)
Проверим прочность фундамента под опорным кольцом:
, (88)
где для бетона марки 200 (таблица 1.8)[6].
Фундамент отвечает условиям прочности.
С целью расчета диаметра фундаментальных болтов проверим устойчивость аппарата от опрокидывания, для чего найдем минимальное напряжение под опорным кольцом по формуле:
, (89)
где - вес аппарата без учета оборудования в пересчете на Ньютоны.
, (90)
где - масса аппарата без учета оборудования.
Так как , установка фундаментальных болтов не обязательна, но в целях обеспечения большей устойчивости и безопасности, исходя из , принимаем 10 болтов М24.
Рисунок 9 - Конструкция опорного узла для цилиндрических вертикальных аппаратов
Расчетная толщина опорного кольца для опорного узла определяется приближенно по формуле:
, (91)
где - расстояние от выступающей части кольца до внутреннего диаметра цилиндрической опоры:
(92)
Расчетную толщину опорного кольца принимаем , так как минимально допустимое значение 12мм.
Заключение
В данном курсовом проекте приведен расчет ректификационной колонны для разделения смеси пропан-бутан. В результате проведенного расчета были определены такие конструктивные данные, как: расчетные и исполнительные толщины элементов аппарата, размеры фланцевых соединений, укрепление отверстий, а также был выполнен подбор и расчет опор аппарата. Были проведены необходимые расчеты проверки на устойчивость и прочность.
Ректификационная колонна спроектирована согласно заданию и с учетом методических указаний. Выбор аппарата и сопутствующих частей произведен по каталогам ГОСТ. Погрешность расчетов не превышает 5%.
конструкционный цилиндрический обечайка фланцевый
Список используемых источников
1. Беляев В. М., Миронов В. М. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли. Ч. I: Тонкостенные сосуды и аппараты химических производств: Учеб. пособие / Том. политех. ун-т. - Томск, 2003. - 168 с.
2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии[Текст] / Дытнерский Ю.И. -Л.: Химия, 1981. -512 с.
3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973.-752 с.
4. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. Ленинград 1984. -301 с.
5. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии[Текст] / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.Л. -Л.: Химия, 1981. -586 с.
6. Поникаров И.И. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки (Примеры и задачи). Москва 2008. -717 с.
7. Щербаков В.Н. Конструирование и расчет элементов оборудования. Часть 2 - Тонкостенные сосуды и аппараты. Красноярск 2005. -164 с.
8. Щербаков В.Н. Конструирование и расчет элементов оборудования. Методические указания к выполнению курсовой работы. Красноярск 2006. -32 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Рассмотрение общего устройства реакционного химического аппарата и выбор конструкционных материалов. Расчет стенки обечайки корпуса, рубашки, днища, отверстий аппарата исходя из условий его эксплуатации. Выбор фланцевого соединения, болтов и опоры.
курсовая работа [544,4 K], добавлен 04.08.2014Конструктивные особенности, назначение и условия работы аппарата. Определение размеров проката, развертки эллиптического днища и цилиндрической обечайки. Сборка свариваемых элементов. Выбор приспособлений и механизмов для проведения сварочных работ.
курсовая работа [230,4 K], добавлен 22.04.2011Расчет аппарата на прочность элементов корпуса при действии внутреннего давления. Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки корпуса, находящейся под рубашкой, из условия устойчивости. Расчет укрепления отверстия для люка. Эскиз фланцевого соединения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.12.2013Расчет обечайки нагруженной избыточным внутренним давлением. Расчет эллиптического днища нагруженного наружным давлением. Коэффициент прочности предельного сварочного шва. Проверка прочности при гидроиспытаниях. Исполнительная толщина стенки днища.
реферат [85,4 K], добавлен 28.01.2013Расчёт цилиндрических обечаек согласно ГОСТ 14249-89. Расчет горизонтальных аппаратов с различными видами днищ. Оценка требуемых свойст и размеров опор для вертикальных аппаратов. Конструирование фланцевого соединения. Определение размеров отверстий.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 17.09.2012Конструкция и принцип действия реактора для агрессивной среды; определение его геометрических размеров. Расчет цилиндрической обечайки, эллиптического отбортованного днища и крышки под действием внутреннего и внешнего давления. Оценка прочности аппарата.
курсовая работа [711,5 K], добавлен 19.06.2014Определение толщины стенок цилиндрической обечайки, эллиптического и конического днищ емкостного аппарата, нагруженного внутренним избыточным давлением. Расчет на прочность и жесткость фланцевый разъем аппарата. Болтовая нагрузка в условиях монтажа.
контрольная работа [328,4 K], добавлен 09.01.2015Расчет сферического днища корпуса химического реактора, нагруженного внутренним избыточным давлением: эллиптической крышки аппарата, сферического днища аппарата, цилиндрической обечаек реактора, конической обечайки реактора, массы аппарата и подбор опор.
курсовая работа [349,3 K], добавлен 30.03.2008Выбор конструкционных материалов. Расчёт корпуса, крышки и днища на прочность. Определение удельной тепловой нагрузки. Расчёт массы пустого и заполненного аппарата, напряжений от внутреннего давления, затвора и суммарных осевых податливостей днища.
курсовая работа [277,1 K], добавлен 03.11.2013Определение свариваемости применяемых материалов: сталь 17ГС по ГОСТ 5520-79. Узел приварки нижней обечайки, нижнего эллиптического днища и опорной обечайки. Определение режимов сварки, подбор присадочных материалов. Расчет режимов электрошлаковой сварки.
курсовая работа [841,6 K], добавлен 30.10.2011
