Расчет основных конструктивных размеров вспомогательного аппарата

Тепловую нагрузку аппарата определяют, составляя тепловой баланс абсорбера:

Q=G1(It1-It2)n=G2(It3-It4)

Где Q - тепловая нагрузка аппарата,, G2 - количество горячего и холодного теплоносителя, кг/ч, It2 - энтальпия горячего теплоносителя при температурах входа и выхода из аппарата, кДж/кг;- к.п.д. теплообменника, практически равен 0,95-0,97, It4 - энтальпия холодного теплоносителя при температурах входа и выхода из аппарата, кДж/кг;

Энтальпию потоков находят из приложений 28, 29 [6]

(10,76-5,8)0,95=G2(6,5-3,2)(10,76-5,8)0,95=1721660,1=366310,65кг/ч

отсюда,

=1721660,1 кДж/ч

Поверхность теплообмена определяют из уравнения теплопередачи.

=K∙F∙tср,

отсюда,

F=Q/K∙tcp,

где, поверхность теплообмена, м2коэффициент теплопередачи, кДж/(м2∙ч ∙град)средняя логарифмическая разность температур, К

Коэффициент теплопередачи К принимаем на основании практических данных равным 125 Вт/ м2∙К

Средняя разность температур в случае противотока выражается уравнением

∆Тв, ∆Тн - высшая и низшая разности температур между потоками у концов теплообменника, К

Схема теплообмена следующая:

Т1=353К горячий поток Т2=323К

Т3=318К горячий поток Т4=298К

=1721660,1/125∙24,7=557,6м2

По полученным результатам выбираем кожухо-трубчатый теплообменник с плавающей головкой, имеющий следующие размеры:

Dкожуха=1,4мтруб=0,025∙0,002мтруб=6маппарата=6м

Число ходов =4

Площадь самого узкого сечения в межтрубном пространстве =0,153м2кожуха - диаметр кожуха, маппарата - высота всего аппарата,м труб - длина труб, м труб - диаметр труб, м [6]

Механический расчет

Основные размеры колонных аппаратов определяют на основании технологических и гидродинамических расчетов

Расчет ветрового момента

Разбиваем колонну по высоте на два расчетных участка тогда равнодействующие ветровых нагрузок на эти участки будут:

Рх=В∙с∙q∙H∙D

где В∙- коэффициент увеличения скоростного напора ветра за счет динамического воздействия вызванного порывами ветра:

В=1,64

с - аэродинамический коэффициент обтекания (для круглых аппаратов с=0,6)- значение ветрового напора по высоте- наружный диаметр колоннывысота расчетного участка

Р1=В∙с∙q1∙H1∙D= 1,64∙0,6∙350∙10∙5=17220Н

Р2=В∙с∙q2∙H2∙D= 1,64∙0,6∙470∙7,2∙5=16650Н

Равнодействующая нагрузок на площадки

Р`=В∙с∙`q`∙F

с`=c∙φ=1,4∙0,36=0,5 приведенный аэродинамический коэффициент- площадь вертикальной проекции

Р`1=В∙с`∙q1∙ F1= 1,64∙0,5∙490∙14=5620Н

Р`2=В∙с`∙q2∙ F2= 1,64∙0,5∙525∙14=6030Н

У основания колонны ветровой момент

М=Р1h1+P2h2+ Р`1h`1+P`2h`2=17220∙5+16650∙15+5620∙10+6030∙15=0,48∙106н∙м

Расчет сечений на устойчивость рассчитываем сечение у основания колоны

доп=π∙D(S-c)∙φ.c[σ]= 3,14∙5010(12-2)∙0,73∙134=15,4∙106Н

Мдоп= (π/14)∙D2(S-c)∙φ.н[σ]= 0,224∙50102(12-2)∙0,91∙134=1,37∙109Н/Qдоп+М/Мдоп=1270∙106/(15,4∙106)+0,48∙109/1,37∙109=0,108+0,35=0,458<1,0

Условия устойчивости удовлетворяется по [7].

Определение толщины стенки сферических неотбортованных днищ вертикального сварного абсорбера. Используется материал сталь марки Ст 3.

Расчет толщины верхнего днища. Находим условное меридиальное изгибающиеся напряжение в место соединения днища с обечайкой:

где, sид - изгибающее напряжение днища.

Рв - внутреннее давление системы

Номинальную расчетную толщину днища для внутреннего диаметра - Dв=2,94 м при sу = 222,2 Мн/м2 выбираем, равной для ближайшего меньшего значения s2 = 210 Мн/м2 - S11=60 мм.

Толщину стенки с учетом прибавок Ск и Со находим по формуле:

= S11= - Cк+Со = 60+1+1=62 мм,

где, Cк=1; Cо=1 - прибавки к толщине стенок.

Расчет толщины нижнего днища. Расчетное давление в нижней части аппарата с учетом гидростатического давления определяется по формуле:

Рн=Рс+grжHж 10-6,

где, Нж =1,5м - высота жидкости;

Рн= 6,3+9,81*1020*1,5*10-6=6,315 Мн/м2.

Условное меридиальное изгибающее напряжение в месте соединения днища с обечайкой: