Определение диаметра штуцеров
Диаметры штуцеров определяем из уравнения расхода:
1)Штуцер для вывода пара из колонны. Скорость примем равной 10 м/с:
2) Штуцер для подачи флегмы в колонну. Скорость подачи флегмы примем равной 1 м/с:
3) Штуцер для отвода кубового остатка. Скорость примем равной 1 м/с:
4) Штуцера для присоединения кипятильника. Из-за незнания объемного потока расхода жидкости, поступающей в кипятильник, диаметры штуцеров можно определить по формулам (7, с.48):
5) Штуцер для подачи исходной смеси. Скорость потока примем 1 м/с:
[3. стр. 63]
| Сводная таблица штуцеров | |||||||||
| Штуцер | dy, мм | dн, мм | D1, мм | Dб, мм | Dф, мм | h, мм | dб, мм | z | H, мм |
| Штуцера выпарного аппарата | |||||||||
| 1 | 400 | 426 | 465 | 495 | 535 | 24 | M20 | 16 | 235 |
| 2 | 40 | 45 | 80 | 100 | 130 | 13 | М12 | 4 | 150 |
| 3 | 40 | 45 | 80 | 100 | 130 | 13 | М12 | 4 | 150 |
| 4 | 65 | 76 | 110 | 130 | 160 | 13 | М16 | 4 | 150 |
| 5 | 100 | 108 | 148 | 170 | 205 | 15 | М16 | 4 | 160 |
| 6 | 50 | 57 | 90 | 110 | 140 | 13 | М12 | 4 | 150 |
Расчет опоры
Химические аппараты устанавливают на фундаменты чаще всего с помощью опор. Поскольку в нашем случае отношение 
, мы выбираем опору для вертикальных аппаратов типа II (5, с.672).
Толщина цилиндрической стенки опоры принимается равной или несколько меньше, чем толщина стенки корпуса аппарата. Примем:
Масса однополочной тарелки (ситчатой) равна 75 кг [5. Стр. 616]
Масса элиптического днища 75,3 кг [5. Стр. 598]
|
|
|
Массу крышки примем равной массе днища
Масса обечайки
Моб=2*π*R*H*S*ρст=2*3,14*17*0,6*7700*0,010=4935 кг
Для удобства расчета, считаем, что колонна заполнена водой
M=Σmi=75*36+75.3*2+4935+3.14+0.62*17*1000=39830 кг
Примем массу штуцеров, теплоизоляции и люков равной 15 тонн.
Для колонны массой 55 тонн (с запасом) выбираем [5, стр. 673]
M=39830+15000=54830 кг
Выбираем 4 опоры ОВ-II-Б-1600
4*10*1600=64000 кг
Четыре опоры выдерживают 64000 тонны.
Расчет эллиптического днища (крышки)
Толщина стенки эллиптического днища:
Радиус кривизны в вершине днища:
Примем эллиптическое днище с Н = 0,25D.
Днище сварное, состоит из двух частей:
Нормативное допустимое напряжение для стали марки Х17Н13М2Т σ’=240 МН/м2 (5, с.84), коэффициент η принимаем равным 1.
Получаем:
Учитывая коэффициент запаса прочности 2,4 и тот факт, что днище ослаблено вваренным штуцером, мы принимаем:
s = 10 мм
Расчет тепловой изоляции
Рассчитываем изоляцию кубового кипятильника. В качестве материала для тепловой изоляции выбираем стекловату , λ = 0,055 Вт/м*К (1, с.529, табл.XXVIII).
Исходное уравнение:
Термическое сопротивление стадии конденсации греющего пара и кондуктивность стенки практически не влияют на толщину слоя изоляции, поэтому уравнение преобразуется к виду:
|
|
|
Рассчитаем коэффициент 
:
Получаем:
Коэффициент 
рассчитываем по формуле:
Потери в окружающую среду:
Подставляем полученные значения в уравнение:
Принимаем 
.
Расчет центробежных насосов
Центробежные насосы применяются для подачи исходной смеси на тарелку питания и для откачки продуктов разделения из колонны.
1) Центробежный насос для перекачки исходной смеси:
Геометрическая высота подъема смеси Нгеом = 8,5 м ( так как жидкость подается в середину колонны)
Температура 20°С
Располагаем 2 отвода под углом 90° и 2 прямоточных вентиля.
Диаметр трубопровода dпит = 50 мм
Режим течения:
Вязкости ацетона и бензола (1, с.516, табл.IX):
Вязкости ацетона и бензола (1, с.516, табл.IX):
λ=0,0032+0,221/Re0.237=0.0032+0.221/422190.237=0.0209
Сумма коэффициентов местных сопротивлений (1, с.520-521):
Полный напор, развиваемый насосом:
Мощность насоса:
По каталогу принимаем (14, с.10):
| Марка | Q, м3/с | H, м ст. жидкости | n, c-1 | ηн | Электродвигатель | ||
| тнп | Nн квт | ηд | |||||
| X8/I8 | 2,4-10^-3 | 11,3 | 48,3 | 0,4 | А02-31-2 | 3 | - |
2) Центробежный насос для перекачки флегмы:
Геометрическая высота подъема смеси Нгеом = 20 м
Располагаем 2 отвода под углом 90° и 2 прямоточных вентиля.
|
|
|
Диаметр трубопровода dпит = 40 мм
Режим течения:
Вязкости ацетона и бензола (1, с.516, табл.IX):
Коэффициент гидравлического сопротивления λ=0,0032+0,221/Re0.237=0.0032+0.221/478860.237=0.0204
Сумма коэффициентов местных сопротивлений (1, с.520-521):
Полный напор, развиваемый насосом:
По каталогу принимаем (14, с.9):
| Марка | Q, м3/с | H, м ст. жидкости | n, c-1 | ηн | Электродвигатель | ||
| тнп | Nн квт | ηд | |||||
| Х8/30 | 2,4-10^-3 | 24 | 48,3 | 0,5 | - | - | - |
Подбор емкостей
Рассчитаем размеры емкостей из условия непрерывной работы установки в течение 6 часов. Коэффициенты запаса примем равными 0,7.
1) Емкость для хранения исходной смеси:
2) Емкость для хранения дистиллята:
3) Емкость для хранения кубового остатка:
По каталогу принимаем емкости (10, табл.6):
| Условное обозначение | Условное давление, МПа | D | Sк/Sd | l | L* | B* | H* | Масса, кг | Объем, м3 | |
| мм
 Мы поможем в написании ваших работ! | ||||||||||