Проект реконструкции отделения "белой фильтрации" для ЗАО "Крымский Титан" (стр. 7 из 18)

Стали легированные конструкционные (ГОСТ 4543-71) содержат легирующих компонентов от 2,5 до 10% и применяются для изготовления обечаек, днищ, фланцев, трубных решеток, крепежных и других деталей аппаратов, работающих в интервале температур от -40 до +560°С при давлении до 10 МПа, а также для изготовления тяжело нагруженных деталей машин (шестерен, коленчатых валов, осей, штоков, роторов центрифуг, пружин и т. д.).

На заводах используют следующий сортамент:

сталь толстолистовая по ГОСТ 11269-65 (25ХГСА, ЗОХГСА, 30ХГСН2А) и тонколистовая по ГОСТ 1542-71;

поковки из сталей марок 20Х, 15ХМ, 30ХМА, 40Х;

трубы по ГОСТ 550—58 и МРТУ 14-4-21-67 из стали 15ХМ.

В зависимости от химического состава и свойств сталь делится по ГОСТ 4543-71 на три категории: качественная; высококачественная - А; особо высококачественная - Ш.

Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные (ГОСТ 5632-72) применяют для изготовления элементов машин и аппаратов, работающих в интервале температур от -253 до +600°С при повышенных давлениях и агрессивных средах. Сталь поставляется в виде листов (ГОСТ 7350-66).

Двухслойные стали (ГОСТ 10885-64) находят все большее применение, так как позволяют экономить дорогостоящие высоколегированные стали. Они представляют собой листы, состоящие из двух гомогенно соединенных слоев: основного из недифицитной стали и плакирующего (защитного) из высоколегированной стали. Толщину основного слоя определяют по расчетам на прочность, а толщину плакирующего слоя принимают обычно равной 2- 5 мм.

В настоящее время наиболее распространены двухслойные стали, с основным слоем из сталей 10, ВСтЗсп2 -ВСтЗспб, 15К, 20К, 16ГС, 09Г2С, 10ХСНД, а плакирующим - из сталей 08X13, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 10Х14П4Н4Т, 10Х17Н13МЗТ, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15МЗТ, 06ХН28МДТ.

В соответствии с ГОСТ 10885-64 двухслойные листы поставляют толщиной от 4 до 160 мм.

Конструкционные материалы, используемые в установке:

Рама и опоры фильтра изготавливаются из стали марки Ст3, так как они не вступают в контакт с агрессивной средой.

Ресивер фильтра изготавливается из полипропилена, так как фильтрат, с которым он контактирует, является агрессивной средой.

Листы фильтровальные изготавливаются из полипропилена, так как суспензия гидратированной двуокиси титана является агрессивной.

Трубы Ду 20, предназначенные для соединения фильтровальных листов с ресивером изготавливаются из полипропилена, так как они работают в агрессивной среде.

Все узлы присоединения к вакуумной системе изготавливаются из сплава 06ХН28МДТ.

Всасывающие трубы для отвода фильтрата изготавливаются из хромоникелевой стали марки X 8, так как среда агрессивная.

Корпус ванны изготавливается из углеродистой стали марки Ст. 3,так как он не контактирует с агрессивной средой, а само корыто изнутри гуммируется.

Все задвижки изготавливаются хромоникелевым литьём из стали марки Х12.

4. Конструкторский раздел

4.1. Определение основных параметров фильтра

Зная полную поверхность фильтрации F₀=772,7 м² выбираем по ГОСТ 5748-68 стандартную установку фильтрации на листовых вакуум – фильтрах с площадью фильтрации F=192м².Фильтрование на них производится в две стадии. Поэтому для заданной производительности необходимо установить по 4 фильтра на каждую стадию.

Техническая характеристика фильтра:

поверхность фильтрации одного листа f=5,7м²

количество листов в пакете n=34шт

объём ресивера V=1.65м³

масса фильтра в сборе m=8160кг

габаритные размеры д×ш×в-8200×1960×2800мм

4.2. Расчет переливного устройства ванны

Расход через переливное устройство ванны набора осадка

При вакууме 0,6кг/см² ÷ 0,789кг/см²

сопротивление осадка ά _ср.=578,2∙10³м/кг;

сопротивление фильтрующей перегородки R_ф.п. = 517,5∙10⁹1/м

масса твердой фазы, отлагающейся при получении единицы объема фильтра g_т=214,6кг/м³

объем фильтрата, полученный с единицы поверхности в период опускания пакета в ванну:

V¹=0,0057м³/м²

Отношение объема отфильтрованного осадка к объему полученного фильтра:

U=

Где С=16,3 - содержание твердой фазы в суспензии, % к массе

Ρ_ж=1800кг/м³ – плотность жидкой фазы суспензии

U=

Толщина осадка, отложившегося на фильтре в период опускания, в среднем на высоте листа:

δ_ос=U∙V¹=0,5∙0,0057=0,0028м

При опускании пакета в ванну из нее через перелив будет вытесняться объем суспензии:

V_пер=

;

где δ_р=0,03м – толщина фильтровального листа

V_пер=

;

Время опускания пакета:

τ=

где h=1,5м – высота фильтровального листа,

U_крана=0,3м/мин – скорость опускания крана

Общий расход суспензии, уходящей в перелив из наборной ванны в период опускания

Q_пер =

,

где Q_подачи=72м³/ч=0,02м³/с – производительность насоса

Расход через переливное устройство промывной ванны

Принимаем толщину набранного осадка δ_ос=0,04м

Объем вытесненной из ванны суспензии

V_пер=

=

Общий расход суспензии, уходящей в перелив:

Q_пер=

=

Ширина переливной кромки

Расчет ведем по формуле:

Q=m_o∙b∙√2g∙H^3/2,

где Q=0,052н³/с - максимальный расход

M_о=0, 46 - коэффициент расхода

В - ширина водослива

H=0,07м-предельно допустимый напор, определяемый конструкцией и размерами фильтра:

b=

=

4.3. Диаметр сливных штуцеров из переливных карманов

Принимаем 2 штуцера D=150мм

Расчет ведем по формуле:

Q₁= μ ∙ ω ∙ √2gH

Где μ=0,65-коэффициент расхода

ω=0,785∙0,15²=0,0176м²-площадь поперечного сечения штуцера

Q₁=

расход

H – напор над осью штуцера:

H=

4.4. Расчет трубопроводов отвода фильтра

Расход фильтрата при наборе осадка

Мгновенная начальная скорость фильтрования:

U_мгн=

,

Где ΔР=0,7∙98,1км/м^с-перепад давлений

Μ=0,67∙10^-с км ∙ с/м²-коэффициент вязкости:

U_мг=

По исходным данным:

скорость набора осадка 0,1÷0,14м³/м²∙ч,

скорость промывки 0,045÷0,050м³/м²∙ч,

скорость набора промежуточного фильтровального слоя 36м³/ч, или 0,188м³/м²ч.

Таким образом, U_мгн является максимальной скоростью и последующие расчеты выполняем по ней.

Расход фильтрата через один лист:

q = f∙U_мгн,

где f=5,7м²-поверхность фильтрации одного листа:

q=5,7∙0,085∙10^-3=0,48∙10^-3м³/с

Расход фильтрата от пакета:

Q_ф=n∙q,

Где n=34шт - количество листов фильтровальных:

Q_ф=34∙0,48∙10^-3=16,5∙10^-3м³/с=60м³/ч

Скорость фильтрата в каналах фильтровального листа

Количество каналов в листе - 4

Диаметр канала- d=12мм.:

U=

=

Cскорость фильтрата в трубопроводе к вакуум-ресиверу

Диаметр трубопровода D=150мм

U=

= =0.93м/с

4.5.Расчет ресивера

Площадь поперечного сечения очищающей зоны ресивера[(5) стр. ]:

F_оч=

,

где [U₁]=1,0м/с - допускаемая скорость воздуха в очищающей зоне

F_оч=

Площадь поперечного сечения ресивера[(5) стр. 41]:

F_р=1, 25∙F_оч,

F_р=1, 25∙0, 64=0,8м

Диаметр ресивера:

d=

,

d=

4.6. Расчёт фланцевого соединения

Расчет фланцевого соединения заключается в определении диаметра болтов их количество и размеров элементов фланцев.

Основной величиной при расчете болтов является расчетное растягивающее усилие в них.

Исходные данные:

Диаметр патрубка D = 150мм

1. При рабочих условиях расчетное растягивающее усилие в болтах определяют по формуле[(6) стр. 76]: