Расчет олеумного абсорбера

                                                                                          (2.53)

принимаем диаметр  равным 0,400 м.

б) Определяем потери на трение.

Находим критерий Рейнольдса

                                                                                    (2.54)

режим турбулентный.

Абсолютная  шероховатость трубопровода D = 2 × 10^–4 м.

Тогда            С = D / d                                                                     (2.55)

C = 2 × 10^–4 / 0,4 = 0,0005.

Далее получим 1/С = 2000.

В трубопроводе имеет место смешанное трение и расчет l проводим по [8, стр.16]

                                                                     (2.56)

Сумма коэффициентов  местных сопротивлений во всасывающей  линии

S I = I₁ + I₂ + I₃ = 1,88.

Потерянный  напор во всасывающей линии

                                                                       (2.57)

.

Сумма коэффициентов  местных сопротивлений в нагнетательной линии 

S = 10,2.

Потерянный  напор в нагнетательной линии

                                        (2.71)

Общие потери напора h_п = 0,23 + 1,30 = 1,53 (м).

в) Выбор насоса.

Находим напор  насоса

                                                                    (2.72)

Полезная мощность насоса

                                                                     (2.58)

Принимая h_пер = 1 и h_н = 0,4, мощность на валу

                                                                       (2.59)

.

Окончательно  принимаем, для обеспечения подачи требуемого количества кислоты на орошение, центробежный насос Х–280/29.

 

2.5.2. Расчет и  выбор теплообменника

Рассчитываем  кожухотрубчатый теплообменник (холодильник)

Исходные данные :

G_K = 537344 кг/ч = 149,3 кг/с

t_{нач.кисл.} = 64⁰С

t_{кон.кисл.} = 40⁰С

r = 1871 кг/м²

с = 1,43 × 10³ Дж/(кг×С)

m = 1,3 × 10^-3  Па×с

t_{нач.воды.} = 20⁰С

t_{кон.воды.} = 40⁰С

 

1) Определяем  тепловую нагрузку:

Q = G × C ( t_н – t_к ) = 149,3 × 1,43 × 10 ³ (64 - 40) = 5122679 Вт

2) Определяем  расход воды из уравнения теплового  баланса

где 4180 Дж/(кг×К) – теплоемкость воды, С, при ее средней температуре;

        t_г = 0,5( t_н – t_к) = 30 ⁰ С. Физические характеристики воды при этой температуре:

r_В = 996 кг/м³;

l_В =  0,618 Вт/(м×К);

m_В = 0,000804 Па×с.

3) Среднелогарифмическая   разность температуры в теплообменнике

4) Выбор теплообменника

Кислоту целесообразно направить в трубное пространство , а  охлаждающую воду – в межтрубное .

Такой режим  возможет в теплообменниках, у которых  число труб n, приходится на один ход по трубам диаметром d₁ = 20x 2 мм, равно

Минимальное ориентировочное  значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному течению теплоносителей равно К_ор = 800 Вт/(м²×К).

При этом ориентировочное  значение поверхностности теплообмена  составит

Как видно из табл. 2.3 [3] теплообменники с близкой поверхностью имеют диаметр кожуха 800 мм (285 м²). При этом аппарат с числом ходов z = 4 имеют соотношение n/z ( n/z = 104, n = 404, z = 4,                 d = 25 x 2 мм).

 

 

 

 

 

3 Расчеты аппарата на прочность  и герметичность

 

3.1 Определение толщины стенки аппарата, крышки

3.1.1 Расчет толщины  стенки аппарата

 Расчет толщины стенки аппарата выполняется как расчет на прочность цилиндрической обечайки.

 

                            S                          D

 

 

Рисунок 4 – Цилиндрическая обечайка

Обечайка нагружена  внутренним избыточным давлением 0,1 МПа

Рабочая температура 85⁰С

Материал –  Ст3 листовой прокат

Диаметр аппарата D_a = 6020 мм

Допускаемое напряжение при расчетной температуре  для цилиндрической обечайки [s] = =150 МПа.

Допускаемое напряжение при испытании для  цилиндрической обечайки [s] = 180 МПа.

Учитывая поправку С = С₁ + С₂ = 1 + 0,8 = 1,8 мм, где

С₁ – прибавка на коррозию, мм;

С₂ – прибавка на допуск, мм

j = 0,9 – коэффициент сварного шва.

Расчетная толщина  стенки обечайки:

Исполнительная  толщина стенки обечайки:

S = S_P + C = 2,2 + 1,8 =  4 (мм).

Принимаем толщину  стенки S = 10 мм , т.к. это минимальная толщина в номенклатуре завода–изготовителя:

0,009 < 0,1 , т.е.  условие применимости формул выполняется.

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

 

3.1.2 Расчет крышки  аппарата

 

Расчет крышки аппарата производится как расчет на прочность конической обечайки, нагруженной  внутренним избыточным давлением.

Давление 0,1 МПа

Температура 85⁰С

Материал сталь  Ст3 листовой прокат ГОСТ 380–88

Допускаемое напряжение [s] = 150 МПа; [4, табл. 1.4]

Половина угла при вершине конической обечайки 70⁰.

Коэффициент прочности  продольного шва 0,95

Сумма прибавок к толщине 1,8 мм

 

Определим отношение  определяющих параметров [s] и Р с учетом коэффициента j_ш:

                                (3.5)

Номинальную расчетную  толщину стенки конической обечайки определяем по формуле 

                      (3.6)

 

Исполнительная  толщина:

S = S_кр + С = 6,15 + 1,8 = 7,95 (мм).                           (3.7)

Принимаем S = 10 мм, т.к. толщина не должна быть меньше номенклатурной и меньше толщины, сопрягаемой детали.

Допустимое  внутреннее избыточное давление:

            (3.8)

 

Условие применимости формул

                                                                                                  (3.9)

Таким образом, при толщине конической обечайки 10 мм обеспечивается ее применимость.

3.2 Укрепление отверстий

3.2.1 Укрепление  отверстий цилиндрической обечайки

Наибольший  диаметр отверстия, не требующего укрепления в обечайке корпуса, определяется по формуле:

                                   (3.10)

где S_P – расчетная толщина стенки обечайки, S_P = 2,2 мм,

мм.

Так как диаметр  штуцера выхода абсорбента  равен 400 мм, а диаметр штуцера люка равен 800 мм, то укрепление  не требуется. Укрепление отверстия для штуцера входа газа требуется, т.к. диаметр штуцера 1600 мм.

3.2.2 Укрепление  отверстий  днища (крышки) корпуса

Штуцер для  выхода газа 1400 мм  в аппарате  крышкой диаметром  6020 мм. В днище  корпуса располагается отверстие выхода абсорбента 500 мм.

Определяем  расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления:

• для штуцера выхода газа:

                 мм,                 (3.11)

где х –  расстояние от центра укрепляемого отверстия  до оси крішки, мм.

Из расчетов видно, что для отверстий штуцеров на крышке не нужно укрепление.

2. Расчет фланцевого соединения

Выбираю фланец плоский  приварной по       ОСТ 26-426-79

Расчёт фланцевого соединения приведён в приложении А.

 

                                                           S

 

                                                     h_B                    S_o

                                                                              D

 

                h_ф                          d

 

 

 

                                                     b                     D_с.п.

                                                                        D_н.п.

                                                                        D_б

                                                                       D_н

Рисунок 5 –  Плоский приварной фланец

 

3.4 Расчет  опоры аппарата

 

Расчет плоского днища выполняем по формуле 

,

где =850 мм – меньшая сторона прямоугольной плоской стенки или ее элемента, ограниченного ребрами, м; м;

- коэффициент., зависящий от  способа закрепления стенки или  ее элемента по периметру ( - большая сторона прямоугольной стенки или ее элемента; м

Значение К  находим по графику рис15.22 , построенному по табличным данным для конструкционных материалов, имеющих величину коэффициента Пуассона .

К=0,5

МПа

Р=0,04 МПа

Тогда номинальная  расчетная толщина гладкой прямоугольной  плоской стенки равна

= 7,3 мм.

Принимаю толщина гладкой прямоугольной плоской стенки 20мм 
ВЫВОД

 

В данном курсовом проекте рассмотрено абсорбционное отделение сернокислотного цеха. Произведены расчеты материального баланса, определены основные размеры аппарата, выполнены расчеты на прочность.

Разработанный олеумный  абсорбер, работающий в схеме производства серной кислоты по методу двойного контактирования – двойной абсорбции дает возможность достигать степени поглощения серного ангидрида после двух ступеней абсорбции 99,99% при сравнительно небольших расходах на производственный процесс, хотя конечно же в направлении снижения затрат на производство еще очень много предстоит сделать.

В абсорбционном  отделении абсорбция происходит не полностью, а\в абсорбционных газах содержится около 0,003 % серного ангидрида. Для улавливания этих остатков используется санитарная установка, и расходы на производство увеличиваются.

Однако, общий  вывод такой, что данная установка  вполне соответствует требованиям, предъявляемым в химической промышленности к аппаратам такого типа.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Васильев Б.Т., Отвагина М.И., Технология серной  кислоты. М.: Химия, 1985. – 384 с.

2. Мельник Б.Д.  Инженерный справочник по технологии  неорганических веществ. Графики и номограммы. Изд. 2-е, переработанное и доп. – М.: Химия, 1975. – 542 с.

3. Дытнерский Ю.И. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии Пособие по проектированию. – М.: Химия, 1983. – 272 с.

4. Лащинский  А.А. Конструирование сварных  химических аппаратов: Справочки. – Л.: Машиностроение. Ленинград, 1981. – 382 с.

5. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. – М.: Машиностроение, 1970. – 752 с.

6. Расчет и  конструирование машин и аппаратов  химических производств: Примеры и задачи: Учебн. Посбоия для студентов Втузов /М.Ф. Михалев, Н.П. Третьяков и др., Под общ. Ред. М.Ф. Михалева.

7. Рамм В.Н.  Абсорбция газов. – М.: Химия, 1976.

8. Амелин А.Г.  Технология серной кислоты. –  М.: Химия, 1983.

9. Загальні методичні вказівки до виконання випускної роботи бакалавра за професійним напрямком 0902 „Інженерна механіка зі спеціальності 7.09.0220 „Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів”/Укл.: А.П.Врагов, Л.Г.Кірний. – Суми;СумДУ,1999-37с.

10. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры  и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издание восьмое, переработанное и дополненное. Л.: Химия, 1976. – 552 с.

11. Справочник сернокислотчика, под ред. К.М. Малинина, М.: Химия, 1971. – 744 с.

					ПОХНП. АО. 00.00.00 ПЗ	Лист
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата

 

 

 

					ПОХНП. АО. 00.00.00 ПЗ
Изм	Лист	№ докум.	Подпись	Дата
Разраб.					Абсорбер  олеумный Пояснительная записка	Лит			Лист	Листов
Пров.		.							4	48
Н.контр.
Утв.