Использование энергосберегающих технологий для кристаллизации сульфата натрия (стр. 9 из 12)

Р _и = р _г + р _ж = 10*10 ⁴ + 5,9*10 ⁴ = 15,9 * 10 ⁴ Па

0,16 МПа

Напряжение в стенке обечайки при гидравлическом испытании аппарата определяется по формуле (15,24) [3]:

σ = [Д _в + ( S – C )] p _и / 2( S – C )

_ш = [ 2,2 + (3 – 1,8) * 10 ^-3] 0,16 / [2(3 – 1,8) * 10 ^-3 * 0,95] = 154,5 МПа, что < σ _т / 1,2 = 220 / 1,2 = 183,3 МПа

5.1.3 Расчет конического днища сепаратора

Исходные данные:

Материал днища – сталь 1Х18Н10Т; внутренний диаметр Д _в = 2200 мм; днище коническое неотбортованное с углом конуса 2 α = 150 ⁰ и , с центральным отверстием d = 0,05 м;

_ш = 0,95;

Давление на днище р = 5,432 * 10 ⁴ Па

0,05 * 10 ⁶ МПа ; С ₁ = 1,0 мм, С ₂ = 0

Расчет:

Фактор формы днища при α = 75 ^о определяем по графику (16.8) [3] при R _б/Д _в = 0,01 и у = 9;

Эскиз днища смотреть рисунок 8.3

Рис. 8.3 Эскиз днища сепаратора

Расчетную толщину днища определяем по формуле (16.7) [3]:

S ´ = (Д _в р у / 2 σ _ид

_ш ) + с = 2,2 * 0,05 * 9/( 2*146 * 0,95) + с = ( 0,0036 + с) м = (3,6*10 ^-3 + с) м.

Прибавку с при с ₃ = 0,4 мм (таб. 2.15) [3] определяем по формуле (15,15) [3]

С = с ₁ + с ₂ + с ₃ = (1 + 0 + 0,4) * 10 ^-3 = 1,4 * 10 ^{-3 м ;}

S ´ = (3,6 + 1,4)10 ^-3 = 5 * 10 ^{-3 м .}

Принимаем ближайший размер по таблице 16,19 [3], но не менее, толщину стенки обечайки S = 5 мм. Площадь поперечного сечения укрепляющего кольца в нижней части обечайки определяем по формуле:

= 2,2 ² * 0,05 * tg 75 ^о / (8*146) = 0,00077

При соотношении размеров конечного сечения кольца по фигуре (16.11) [3] расчетная толщина будет: S _к =

= = 0,016 м. (см рис. 8.4)

Размеры укрепляющего кольца S _к = 16 мм; 3 S _к = 16*3 = 48 мм

2 S = 5*2 = 10 мм.

S _к> S

5.1.4 Расчет трубной решетки греющей камеры

Эскиз расчетный смотреть рис.8. 5

Рис. 8.5 К расчету трубной решетки греющей камеры

Исходные данные:

Давление в трубном пространстве р _m = р _с + р _ж = 1295 * 9,81 * 6 + 0,04 * 10 ⁶ = 76223,7 Па

Давление в междутрубном пространстве р _м = 0,3 Мпа;

Длина трубок L = 6000 мм;

Матерная труб – сталь 1Х18Н10Т;

Матерная трубной решетки – сталь 0 х 13;

Диаметр – Д _в = 800 мм = 0,8 м;

Диаметр труб – ф 38 х 2 мм.

σ _ид = 177,0 МПа для стали 1Х18Н10Т – σ _ид = 146 МПа – для стали

С = 1,8 * 10 ^{-3 м}

Расчет

Расчетную высоту наружной части решетки при

= 1 определим по формуле (23.1) [3]:

h ´ _t = k Д _в

+ с = 0,43 * 0,8 + 0,0018 = 0,0078 + 0,0018 = 0,0096 = 9,6 мм.

Коэффициент прочности решетки определяем по формуле (22,5) [3]

= = = 0,99

Расчетную высоту средней части решетки при

= 0,99 определим по формуле (23.1) [3]:

h ´ ₁ = k Д _в

+ с = 0,99 * 0,8 + 0,0018 = 0,0181 + 0,0018 = 0,0199 = 19,9 мм.

5.1.5 Расчет компенсатора кожуха греющей камеры

Исходные данные:

Диаметр внутренний кожуха Д _в = 800мм;

Длина L = 6000 мм;

Давление р _m = 0,076 Мпа;

Р _м = 0,3 МПа

Температура:

t _m = 90 ⁰C

t _к = 132,9 ⁰С

S _к = 10 мм, с _к = 1,5 мм

Трубы ф 38 *2 мм; с _т = 1,2 мм

Z = 187 шт.

Материал корпуса сталь 1Х18Н10Т

Компенсатора сталь – 1Х18Н10Т,

σ _тк (132,9 ⁰С) = 152 МПа Е _к (132,9 ⁰С) = 1,91 * 10 ⁵ Па

σ _тт (90 ^оС) = 146МПа Е _м (90 ^оС) = 2,00 * 10 ⁵ Па

_к^t = 17,2 * 10 ^-6 1/ ^оС _м^t = 17,2 * 10 ^-6 1/ ^оС

Расчет:

Площадь поперечного сечения корпуса (стр.320)[3]:

F _k =

(Д _в + S _к) S _к = 3.14(0,8+0,010)*0,010 = 254,34*10 ^{-3 м 2}

Площадь поперечного сечения труб (стр.320)[3]:

F _т =

( d _H – S _m) S _mZ = 3.14(38-2)2 * 187 = 42276,96 мм ² = 0,042 м ² = 420 * 10 ^{-4 м 2}

Сила взаимодействия между корпусом и трубами за счет температурных напряжений определяется по формуле (24.1) [3]:

Суммарную силу, растягивающую корпус и трубы, от давления среды в трубном и междутрубном пространстве при расчетном диаметре трубной решетки Д _в определяем по формуле (24.2) [3]:

Р = 0,785[(Д _в² – d _н²Z ) p _m + d _в²Zp _m] = 0,785[(0.8 ² – 0.038 ²*187)*0.3*10 ⁶ + 0.038 ²*187*0.076 ]= 87128,4 Н;

Максимальное напряжение в корпусе определим по формуле (24.5) [3]:

σ _max^k = P ^t / F _k + PE _k^t/ ( E ^t * F _k+ E _m^tF _m) = (2.27 / 254,34 * 10 ^-4 ) + (8*7128,4 *191*10 ⁵) / (1,91*10 ⁵ *254,34 * 10 ^-4 + 2,0*10 ⁵ * 420*10 ^-4) = 95,82 МН/м ², что < σ _тк^то /1,2 = 220 * 10 ⁶ / 1,2 = 183,3 * 10,6 Н/м ² ,

т.е. условия (24.5) [3] выполнено .

Максимальное напряжение в трубах определим по формуле (24.6) [3]:

σ _max^т = P ^t / F _т + PE _т^t/ ( E ^t * F _k+ E _m^t+ F _m )= 2,27 / 420*10 ^-4 – (87128,4*191*10 ⁵)/ (191*10 ⁵ * 254,34 *10 ^-4 + 2,0*10 ⁵*420*10 ^-4) = 93,21 МН/м ²,

< σ _{т т}⁹⁰/1,2 =

= 121,7 МН/м ²

условие (24.6) [3] выполнено, значит, компенсатор не требуется.

5.1.6 Расчет обтюрации греющей камеры

Исходные данные:

Диаметр внутренний Д _в = 800 мм,

Давление р _п = 0,16 Мпа

Температура t _c = 90 ^оС

Прокладка – ПОН -1(ГОСТ-481-80)

Материал уплотняемых поверхностей – сталь 1Х18Н10Т,

Эскиз расчетная схема рис.8.6

Расчет:

На основании таб. 19.2 стр. 242 [3] для лучшей герметичности рекомендуется прокладка прямоугольной формы (тип 1) при давлении 0,16 МПа. Тип обтюрации I , II , III – A , VI – A , V для давления < 10 МПа.

Из таблицы (19,13;19,3 и 19,18) [3] имеем диаметр прокладки:

Д = Д _в + 10 = 800 + 10 = 810 мм

S = 4 мм

h = 2S + 1 = 2*4 + 1 = 9 мм

h ₁ = 2,5 S = 2,5 * 4 = 10 мм

q = 1,2 σ _T = 1.2 * 50*10 ⁶ = 60*10 ⁶ Н/м ²

Расчетную ширину уплотнения определил по формуле (19.2) [3]:

в´ = 0,33 Др _и / ( σ _т – 0,33 р _и – 1,1 q ) = 0,33*0,810*0,16*10 ⁶ / (220*10 ⁶ – 0,33*0,16*10 ⁶ – 1,1 * 60*10 ⁶) = 0,2 * 10 ^{-3 М ;}

Принимаем в = 5 мм; в _э = в = 5 мм [3] (таблица 19.17)

Рис. 8.6. Обтюрация тип IV – А

Диаметр прокладки:

Д _п = Д + в = 810 + 5 = 815 мм

Расчетная осевая сила сжатия прокладки (19.1) [3]

Р´ _п = 3Д _пв _эq = 3*0,815*5*10 ^-3 * 60*10 ⁶ = 0,734 * 10 ⁶ Н= 0,734 МН

5.1.7 Расчет растягивающего усилия в болтах, числа болтов для крепления крышки

Из расчета 8.1.6. имеем

Р´ _п = 0,734 * 10 ⁶ Н

Д _в = 0,8 м

Д _п = 0,815 м

В = 0,0 05 м

Р _б = Р´ _с + Р´ _п = 0,102 * 10 ⁶ + 0,734 * 10 ⁶ = 0,836 * 10 ⁶ Н,

где Р´ _с – расчетная сила от давления среды при К = 1, определяется по формуле (20.3) [3]:

Р´ _с = 0,96КД ²_пр _и = 0,96 * 1*0,815 ² * (0,16*10 ⁶) = 0,102 МН

Расчетный диаметр болтов (20,5) [3]

d _б´= 0,25 (

) = 0,25 ( )= 0,0076 м

Принимаем d _б = М10 из таб. 20.7 [3]

Рассчитаем число болтов при К = 1 определится по формуле (20.9) [3]

Z ´ =

= 1,2*0,836*10 ⁶ / (1*78,5*10 ^-6 220*10 ⁶ * 0,9) = 64,5

Принимаем Z = 68 (кратное 4 и четное)

Наружный диаметр болтовой окружности (20.10) [3]:

Д _б´ = Д _вн + 2,2 d _б + 0,01 = 0,8 + 2,2*0,010 + 0,01 = 0,832 м. принимаем Д _б = 840 мм

Шаг болтов t =

Д _б / Z = 3,14 * 840 / 68 = 38,8 мм

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Введение

Химические волокна, наряду с другими полимерными материалами, приобрели исключительно важное значение в народном хозяйстве.