Использование энергосберегающих технологий для кристаллизации сульфата натрия (стр. 8 из 12)
Требования, предъявляемые к приборам и средствам автоматизации [21,стр.119-120] производствах химических волокон, в первую очередь определяются свойствами сред, параметры которых измеряется. Для большинства стадий производства химических волокон следует учитывать запыленность газообразных сред, температуру и концентрацию веществ, вызывающих коррозию в газовых и жидкостных потоках, а также запыленностью и содержание SO 2,SO 3, CS 2 в атмосфере помещений, где устанавливается оборудование контроля и регулирования. Влияние температуры сред и концентрации веществ, вызывающих коррозию, учитывается при подборе соответствующих материалов для узлов датчиков, соприкасающихся со средой. При измерении концентрации запыленных сред применяются специальные способы очистки и подготовки пробы газа на анализ. Чтобы избежать коррозии щитовых средств контроля и автоматизации, а также сохранить их эксплуатационные характеристики в условиях запыленности и загрязненности атмосферы производственных помещений, необходима максимально возможная централизация управления с очисткой и кондиционированием воздуха, подаваемого в диспетчерские пункты. Это позволяет снизить расходы на эксплуатацию приборов и увеличит срок их службы.
5. Механические расчеты
5.1 Расчет элементов испарителя – кристаллизатора
5.1.1 Расчет допускаемого внутреннего давления для цилиндрической обечайки теплообменника испарителя – кристаллизатора
Исходные данные:
Длина обечайки Н ц = 6000 мм;
Внутренний диаметр – 800 мм;
Толщина стенки S = 10 мм.
В межтрубной пространстве находится водяной насыщенный пар с температурой t c = 132,9 0С при Р с = 0,3 МПа. Материал кожуха – листовой прокат из стали 1 х 18Н10Т.
Прибавка к расчетной толщине стенки С = 1,5 мм.
Швы – сварные с двусторонним сплошным проваром, выполнены вручную (см. рис.8.1)
Расчет:
Расчетная температура стенки t = t c = 132,9 0С;
Допускаемое напряжение:
В рабочем состоянии [
] = 
* = 1 * 152 = 152 МПа, Где * = 152 МПа – для стали 1Х18Н10Т при температуре 132,9 0С. [3] 
= 1 – для листового проката, при гидравлических испытаниях[
] = Т20/1,1= 
= 263,6 МПа,где
Т20 = 290 МПа – предел текучести стали 1 Х 18 Н10Т при + 20 0С.Расчетное давление (см. рис. 8.1 ) – Р *р = Р с = 0,3 МПа
Пробное давление при гидравлическом испытании (Р р
0,5 МПа и Нс < 8 м).р и = max 1,25 р р [
] 20 / [ ] = 1,25 * 0,3 * 
= 0,43 Мпа =0,43МПаР р = 0,3 МПа
где [
] 20 = 20* = 177 Мпа – допускаемое напряжение стали 1 х 18Н10Т при температуре + 20 0С ( = 1) [3]Коэффициент прочности сварных соединений обечайки для заданного типа швов
= 0,93. [3]Допускаемое внутреннее давление в рабочем состоянии:
[ p ] = 2
[ ] ( S – C ) / ( D + S – C ) = 
= 2.97 МПа;При гидравлических испытаниях:
[ p ] = 2
[ ] и ( S - C ) / ( Д + S – C ) = 
= 5.15 МПаУсловия применяемости формул соблюдается, т.к. ( S - C ) / Д =
= 0,0106 <0,1. Таким образом р р < [ p ], (0,3 МПа <2,97 МПа) и р и <[ р и], ( 0,43 МПа < 5,15 МПа)
Рис. 8.1. Схема расчетная обечайки. Рис. 8.2. Схема расчетная обечайки теплообменника сепаратора
5.1.2 Расчет обечайки сепаратора
Исходные данные:
Материал обечайки – сталь 1Х18Н10Т.
σ в = 550 МН/м 2; σ Т = 220 МН/м 2 [3].
Проницаемость материала обечайки в среде – 0,03 мм/год (с 1 = 1 * 10 -3; с 2 = 0).
Среда – водный раствор осадительной ванны – жидкость
ж = 1295 кг/м 3Р с – вакуум 450 мм. рт. ст.
t с = 60 0С
Диаметр Д = 2200 мм;
Н = 6000 мм;
Продольный сварной ручной электродуговой шов – стыковой двух сторонний. (
ш = 0,95). [3]Аппарат 2-го эксплуатационного класса 2-й группы (
= 1,0). [3]Расчет:
Эскиз к расчету смотреть рисунок 8.2.
Гидростатическое давление в нижней части обечайки при уровне жидкости в сепараторе Н ж = 1 м определяется по формуле [3]:
р ж =
жg Н ж = 1295 * 9,81 * 1 = 12704 Па 
0,013 МПаРасчетное внутреннее давление среды р с = 760 – 450 = 310 мм.рт.ст., или
р с =
* 1,013 * 10 4 = 4,132 * 10 4 ПаРасчетное давление в сепараторе р = р с + р ж = 4,132 * 10 4 + 1,3*10 4 = 5,432 * 10 4 Па
Допускаемое напряжение для стали 1х18Н10Т по пределу прочности [3] из ф. 14.1 и таб. 14.1:
σ д = ( σ в / n в) *
=( 550*10 6 / 2,6) * 1,0 = 211,5 * 10 6 Н/м 2Допускаемое напряжение для стали 1Х18Н10Т по пределу текучести (ф 14,2) [3]:
σ д = ( σ т / n т) *
= 220 * 10 6 * 1,0 / 1,5 = 146,7 * 10 6 Н/м 2Второе, как меньшее является расчетным.
Так как ( σ д/ р) *
ш = (146,7 * 10 6 / 0,05432 * 10 6 ) * 0,95 = 2565,6150,то величиной р в знаменателе формулы (15.1) [3] пренебрегаем.
Расчетную толщину стенки обечайки определяем по формуле (15.1)
S ´ = (Д в р / 2 σ д
ш) + с = 2,2 * 0,05432*10 6 / 2 * 146,7 * 10 6 * 0,95 = ( 0,4 * 10 -3 + с)м;Прибавку с при с 3 = 0,8 * 10 -3 м (таб. 2.15) [3] определяем по формуле (15.15) [3]
С = с 1 + с 2 + с 3 = (1+0+0,8) 10 -3 = 1,8 * 10 -3 м ;
S ´ = (0,4+1,8)10 -3 = 2,2 * 10 -3 м , принимаем S = 3 мм.
Проверим напряжение в стенке обечайки при гидравлическом испытании аппарата водой р ж =
жg Н ж = 1000 * 9,81 * 6 = 58860 Па 0,059 МПа. Жидкость - вода. Расчетное давление испытания определяем по формуле (15,25) [3] и таб. (14.5) [3]: