Определение веса колонного аппарата и осевой сжимающей силы

Вес колонны находится для каждого расчетного условия, т.е. для υ = 1; 2; 3.

Для определения общего веса колонны G рассчитывается вес каждого участка G_i, который сосредоточен в середине участка (см. рисунок 5.7).

Осевая сжимающая сила F находится как сумма весов всех участков, т.е.

F= G = G_i (5.1)

Вес каждого участка, в зависимости от условий работы, складывается из веса корпуса аппарата G_к, веса изоляции G_из, веса рабочей жидкости G_р.ж. или веса воды G_в, веса внутренних устройств G_вн.у., веса внешних устройств. В курсовом проекте принимаем, что вес внешних устройств (площадок, штуцеров фланцев, люков, лазов) составляет приблизительно 18 % от собственного веса стального корпуса G_к и опоры.

Данные величины могут быть рассчитаны по ниже приведенной методике, а также по формулам, приведенным в Приложении Д1.

Кроме этого вес каждого участка и общий вес колонны для каждого расчетного состояния может быть определен компьютерным расчетом, методика которого и пример расчета приведены в Приложении Е.

При этом разработаны программы расчета для следующих исходных данных:

- аппарат постоянного поперечного сечения:

а) с тарелками;

б) с насадкой и решетками под насадку;

- аппарат переменного поперечного сечения с тарелками.

В случае применения компьютерного расчета в данном подразделе необходимо:

- заполнить таблицу 5.5;

Таблица 5.5 – Исходные данные для расчета

Тип аппарата	Тип массообменных устройств	Изоляция
Материал изоляции	Толщина изоляции, Sиз, мм	Плотность изоляции, Н/м3
Постоянного или переменного поперечного сечения	Тарелки (указать название) или насадка (указать название)

- указать, какой вариант в соответствии с таблицей 5.5 компьютерного расчета применяется;

- в приложении к пояснительной записке привести все исходные данные, промежуточные вычисления и результаты компьютерного расчета, а в тексте сделать соответствующую ссылку на них;

- в пояснительной записке привести методику расчета (пункты 5.5.1, 5.5.2), основные формулы: 5.1 - 5.5 и необходимые рисунки;

- представить результаты расчета в таблицах 5.8 и 5.9.

5.5.1 Методика расчета веса колонного аппарата и осевой сжимающей силы.

Определение веса колонного аппарата и осевой сжимающей силы осуществляется по следующей методике для трех расчетных условий (см. рисунок 5.11).

Для рабочих условий () вес i-го участка колонного аппарата рассчитывается по формуле (5.2)

G_i¹ = G_к.i + G_из.i + G_р.ж.i + G_вн.y.i + 0,18∙G_к., (5.2)

где G_к,i - вес стального корпуса и опорной обечайки колонны на i-м участке, Н;

G_из,i – вес изоляции на i-м участке, Н;

G_р.ж,i – вес рабочей жидкости на i-м участке, Н;

G_вн.y.i – вес внутренних устройств на i-м участке, Н;

0,18∙G_к.i - вес штуцеров, площадок, люков, который в КП принимаем равным 18% веса G_к.i.

Вес материала корпуса и опоры аппарата определяется по формуле

G_k.i = G_цил.i + G_дн.i, (5.3)

где G_цил.i – вес металла цилиндрической части i-го участка аппарата, Н;

G_дн.i – вес металла днища i-го участка аппарата, Н.

Теплоизоляционный материал выбирается по таблице 5.6, в зависимости от рабочей температуры, после чего определяется толщина изоляции S_из по рисунку 5.12, исходя из диаметра аппарата и рабочей температуры.

Таблица 5.6 – Свойства теплоизоляционных материалов

Материал	Теплостойкость, 0С	Удельный вес изделия γиз., Н/м3
Диатомовый кирпич и изделия марки 550
марки 650 марки 750
Пенодиатомовый кирпич
Новоасбозурит
Асбослюда марки А с диатомитом
Асботермит
Шлаковая вата	600÷700	200÷300
Стеклянная вата
Войлок, кошма

Рисунок 5.12 – Толщина теплоизоляции

В качестве внутренних устройств могут выступать либо тарелки, либо насадки.

При определении веса тарелок сначала они распределяются группами (рисунок 5.13) по высоте аппарата в зависимости от расположения люков и штуцеров ввода сырья, вывода продукта и т.д. (см. раздел 3). Тип и общее количество тарелок задается в задании. Далее конструктивно определяется количество тарелок на каждом участке и определяется их вес. Данные по весам различных тарелок приведены в электронном приложении к курсовому проекту.

Рисунок 5.13 – Группа тарелок в корпусе колонного аппарата

Для определения веса насадки, сначала определяется высота слоя насадки на каждом участке (рисунок 5.14), а затем уже рассчитывается ее вес.

Для условий испытаний () вес i-го участка рассчитывается следующим образом

G_i² = G_k.i + G_из.i + G_в.i + G_вн.y.i + 0,18·G_к.i , (5.4)

где G_в.i - вес воды на i-м участке, Н.

Для условий монтажа () в КП принимаем, чтоаппарат пустой, без изоляции, но с обслуживающими площадками и штуцерами.

Вес i-го участка в этом случае определяется по формуле

G_i³ = G_к.i+ 0,18·G_к.i... (5.5)