18955

Абсорбер с насадкой

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В данной курсовой работе по «Расчету и конструированию оборудования» на тему «Абсорбер с насадкой» рассмотрены такие разделы как: обоснование выбора конструкции аппарата (задание по УИРС), описание конструкции аппарата, подобраны конструкционные материалы основных узлов

Русский

2014-12-19

4.39 MB

22 чел.


Содержание

Содержания...…………………………………………………………….………

Аннотация………………….………………………………….…………..……..

Нормативные ссылки…………………………………………………………..

Сокращения и обозначения…………………………………………………...…

Введение…………………………………………………………………………

Назначение конструкции и устройства аппарата………………………………

Описание конструкции аппарата…………………………………………………

Выбор конструкционных материалов и способов изготовления аппарата……

Проверочный расчет элементов аппарата на ЭВМ………………………………

Заключение …………………………………………………………………………

Список используемой литературы………………………………………………..

Аннотация

 В данной курсовой работе по «Расчету и конструированию оборудования» на тему «Абсорбер с насадкой» рассмотрены такие разделы как: обоснование выбора конструкции аппарата (задание по УИРС), описание конструкции аппарата, подобраны конструкционные материалы основных узлов, а также подобрана защита конструкционных материалов от коррозионного воздействия используемой среды, определены оптимальные конструктивные размеры аппарата, произведен расчет на прочность основных элементов аппарата и проверочный расчет на прочность элементов аппарата с использованием ЭВМ и сделаны выводы. Объем пояснительной записки составляет 25  страниц выполненных на формате А4 и графическая часть 2 листа на формате А1.  Количество приведенных литератур 28.

 

Нормативные ссылки

В данной курсовой работе использовались следующие нормативные ссылки

ГОСТ 22645-77 - Конвейеры ленточные. Роликоопоры. Типы и основные размеры

ГОСТ 25672-83 - Конвейеры ленточные. Приемосдаточные испытания

ГОСТ 25722-83 Конвейеры ленточные. Наименование частей

ГОСТ 23360-78 - Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки

ГОСТ20-85 - Ленты конвейерные для тяжелых условий эксплуатации

ГОСТ 22644-77 - Конвейеры ленточные. Основные параметры и размеры


Сокращения и обозначения

В данной курсовой работе использовались следующие определения:

- Объемная производительность,

- линейная нагрузка от ходовой части конвейера, Н/м;

А – эмпирический коэффициент;

- линейная нагрузка от насыпного груза, Н;

- коэффициент сопротивления движению ходовой части на прямолинейных участках.

- для катков на подшипниках качения;

- коэффициент, учитывающий интерференцию упругих волн;

- коэффициент участия в колебательном процессе массы перемещаемого груза;

- коэффициент участия в колебательном процессе ходовой части конвейера

- масса груза, находящегося на конвейере, кг;

- масса ходовой части конвейера, кг;

- число зубьев приводной звездочки;

- производительность, т/ч;

- скорость конвейера, м/с;

- угол естественного откоса груза (щебня) в покое;

- коэффициент угла наклона конвейера;

- высота борта, м;

- коэффициент использования высоты борта.

- начальное натяжение цепи, Н;

- горизонтальная проекция полной длины загруженной ветви конвейера, м;

- то же для незагруженной ветви конвейера, м;

Введение

Проектирование вообще, и химических производств, в частности, выделилось в самостоятельную отрасль инженерного труда сравнительно недавно. Это явилось следствием значительного увеличения объема проектных работ. В последние годы круг обязанностей проектных организаций все более расширяется. Им поручено ведение авторского надзора за строительством и монтажом спроектированных производств, составление заказных спецификаций на типовое оборудование, разработка и согласование чертежей нетипового оборудования с машиностроительными заводами, участие в пуске производства.

Основной целью проекта является разработка документации, необходимой для сооружения промышленного объекта, обеспечивающего выпуск требуемой для народного хозяйства продукции определенного качества в заданном объеме и в установленные сроки с наилучшими технико-экономическими показателями при соблюдении необходимых санитарно-гигиенических условий труда.

При проектировании химических производств ведущая роль принадлежит инженеру-технологу и инженеру-механику. Инженер-технолог разрабатывает технологическую схему производства, а инженер-механик подбирает типовое и разрабатывает нетиповое оборудование. Аппараты и машины химических производств предназначаются для осуществления в них какого-либо одного или одновременно нескольких химических, физических или физико-химических процессов (химическая реакция, испарение, конденсация, кристаллизация, выпарка, ректификация, абсорбция, адсорбция, сушка, смешивание, измельчение и т. д.).

В зависимости от назначения оборудование называется чаще всего по протекающему в нем технологическому процессу: реактор, кристаллизатор, сушилка, смеситель, мельница и т. д. Перерабатываемые в машинах и аппаратах вещества могут быть в различном агрегатном состоянии (твердом, жидком, газообразном), различной химической активности (по отношению к конструкционным материалам — от инертных до агрессивных, для обслуживающего персонала — от безвредных до токсичных и в эксплуатации — от безопасных до взрывопожароопасных).

Технологические процессы протекают в оборудовании при весьма разнообразных условиях. Так, например, одни аппараты работают при температуре минус 250 °С, а другие — при температуре 900° и выше. Наряду с атмосферным; давлением, большое количество аппаратов должно работать при избыточном давлении до 300 МПа и выше. Есть аппараты, которые должны работать при глубоком вакууме (остаточное давление 10-2 Па и менее). Характер работы оборудования может быть непрерывный и периодический.

Конструирование химического оборудования необходимо производить с максимальным использованием стандартизованных и нормализованных узлов и деталей, проверенных в изготовлении и хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации.

Отдельные элементы оборудования, так же, как и машины или аппараты в целом, должны быть технологичными в изготовлении, удобными в сборке, разборке, эксплуатации, транспортабельными и ремонтоспособными. Форма их должна быть простой, предпочтительно обтекаемой и одновременно удовлетворяющей требованиям технической эстетики. Применения фланцевых, резьбовых и других разъемных соединений в аппаратах по возможности следует избегать, поскольку такие соединения сложнее, дороже в изготовлении и менее надежны   в   эксплуатации,   чем   неразъемные   (сварные,   паяные). Крышки, люки и другие узлы с разъемными соединениями должны предусматриваться в аппаратах только в тех случаях, когда это связано с технологическим процессом (периодической загрузкой или выгрузкой), а также с необходимостью частого осмотра внутренних устройств или специфическими условиями эксплуатации аппарата.

Конструкция аппарата или машины разрабатывается исходя из основных технических требований, предъявляемых к оборудованию, и условий его эксплуатации. К числу основных требований относятся  назначение и среда,  техническая   характеристика  (производительность,   емкость,    поверхность    теплообмена,    потребляемая мощность, частота вращения ротора и т. д.), параметры технологического процесса (давление и температура),  а также надежность и безопасность.

После детального ознакомления с техническими требованиями, патентными и другими материалами, изучения работы аналогичных машин или аппаратов в эксплуатационных условиях конструирование следует начинать с выбора основного конструкционного материала, отвечающего основным условиям технологического процесса, характеризуемым средой, давлением и температурой. При этом необходимо стремиться к экономии конструкционного материала, уменьшению массы элементов и всего аппарата или машины, но без ущерба для их надежности, и безопасности эксплуатации. Для агрессивных сред в ряде случаев представляется целесообразным и экономически оправданным, а иногда единственно возможным изготовление корпусов аппаратов из двухслойных металлов или применение внутри аппарата защитного слоя из химически стойкого металлического или неметаллического материала, наносимого на основной конструкционный металл.

После выбора конструкционного материала составляется расчетная схема рассматриваемого элемента, определяются его основные габаритные размеры, и производится расчет по главным критериям работоспособности. Расчет следует производить на самые неблагоприятные условия, возможные в эксплуатации (при работе, пуске, остановке, различных испытаниях и т. д.).

Многие из рассматриваемых элементов, независимо от вида и типа машины или аппарата, являются общими для оборудования химических производств. К таким общим элементам рассматриваемого оборудования относятся обечайки, днища, фланцевые соединения, укрепление отверстий в оболочках, узлы сопряжения оболочек, узлы уплотнений, валы, диски, быстроходные оболочки, тихоходные барабаны и др.

1. Назначение конструкции и устройство аппарата.

Абсорбцией называют процесс поглощения растворимого компонента газовой смеси жидким поглотителем. Абсорбцию применяют в промышленности для получения готового продукта (производство кислот), разделение газовых смесей (получение бензола из коксового газа), улавливание вредных (H2S, СО, влага) и ценных (рекуперация спиртов и др.) компонентов. При абсорбции происходит контакт жидкости и газа; при этом масса одного из компонентов газовой фазы переносится в жидкую фазу или наоборот (десорбция). При наличии разности концентрации или парциальных давлений между фазами (движущая сила процесса) происходит процесс массопередачи, который прекращает  при движении состояния равновесия. Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной  диффузии.

Насадочные колонны широкое распространение в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой –– твердыми телами различной формы. В насадочной колонне (рис.ХI-12) насадка 1 укладывается на опорные решетки 2, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Последняя с помощью распределителя 3 равномерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерного распределения жидкости по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом –– большей плотностью укладки насадки в центральной части колонны, чем у ее стенок. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам. Поэтому для улучшения смачивания насадки в колоннах большого диаметра насадку иногда укладывают слоями (секциями) высотой 2-3 м и под каждой секцией, кроме нижней, устанавливают перераспределители жидкости 4.

В насадочной колонне жидкость течет по элементу насадки главным образом в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки, и насадочные аппараты можно рассматривать как разновидность пленочных. Однако в последних пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата, а в насадочных абсорберах –– только по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит через расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью.

Основными характеристиками насадки является ее удельная поверхность а23) и свободный объем e 33). Величину свободного объема для непористой насадки обычно определяют путем заполнения насадки водой. Отношение объема воды к объему, занимаемому насадкой, дает величину e.  

Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности насадочных колонн, прежде всего за счет увеличения поверхности контакта фаз, которая в этом случае определяется не только (и не столько) геометрической поверхностью насадки, а поверхностью пузырьков и струй газа в жидкости, заполняющей весь свободный объем насадки. Однако при работе колонны в таком режиме ее гидравлическое сопротивление относительно велико.

В режимах подвисания и эмульгирования целесообразно работать, если повышение гидравлического сопротивления не имеет существенного значения (например, в процессах абсорбции, проводимых при повышенных давлениях). Для абсорберов, работающих при атмосферном давлении, величина гидравлического сопротивления может оказаться недопустимо большой, что вызовет необходимость работать в пленочном режиме. Поэтому наиболее эффективный гидродинамический режим в каждом конкретном случае можно установить только путем технико-экономического расчета.

В обычных насадочных колоннах поддержание режима эмульгирования представляет большие трудности. Имеется специальная конструкция насадочных колонн с затопленной насадкой, называемых эмульгационными (рис.XI-14). В колонне 1 режим эмульгирования устанавливают и поддерживают с помощью сливной трубы, выполненной в виде гидравлического затвора 2. Высоту эмульсии в аппарате регулируют посредством вентилей  3. Для более равномерного распределения газа по сечению колонны в ней имеется тарелка 4. Эмульгационные колонны можно рассматривать как насадочные лишь условно. В этих колоннах механизм взаимодействия фаз приближается к барботажному.

Пределом нагрузки насадочных абсорберов, работающих в пленочном режиме, является точка эмульгирования, или инверсия. В обычных насадочных колоннах пленочный режим неустойчив и сразу переходит в захлебывание. Поэтому эту точку называют точкой захлебывания насадочных колонн. С увеличением скорости орошения снижается предельная скорость газа. В точке инверсии скорость газа уменьшается также с увеличением вязкости жидкости и снижением ее плотности. При одинаковых расходах газа и жидкости скорость газа, соответствующая точке инверсии, выше для более крупной насадки.

Четвертый режим –– режим уноса, или обращенного движения жидкости, выносимой из аппарата газовым потоком. Этот режим на практике не используется.

Выбор насадок. Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1) обладать большой поверхностью в единице объема; 2) хорошо смачиваться орошаемой жидкостью; 3) оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку; 4) равномерно распределять орошающую жидкость; 5) быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движущихся в колонне; 6) иметь малый удельный вес; 7) обладать высокой механической прочностью; 8) иметь невысокую стоимость.

Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, т.к., например, увеличение удельной поверхности насадки влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. В промышленности применяют разнообразные по форме и размерам насадки (рис.XI-15), которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям, являющимся основными при проведении конкретного процесса абсорбции. Насадки изготавливают из разнообразных материалов (керамика, фарфор, сталь, пластмасса и др.), выбор которых диктуется величиной удельной поверхности насадки, смачиваемостью и коррозионной стойкостью.

В качестве насадки используют также засыпаемые навалом в колонну куски кокса или кварца размерами 25-100 мм. Однако вследствие ряда недостатков (малая удельная поверхность, высокое гидравлическое сопротивление и др.) кусковую насадку в настоящее время применяют редко.

Широко распространена насадка в виде тонкостенных керамических колец высотой, равной диаметру (кольца Рашига), который изменяется в пределах 15-150 мм. Кольца малых размеров засыпают в абсорбер навалом. Большие кольца (размерами не менее 50´50 мм) укладывают правильными рядами, сдвинутыми друг относительно друга. Этот способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную таким образом насадку –– регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, засыпанной в абсорбер навалом: обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа. Однако для улучшения смачивания регулярных насадок необходимо применять более сложные по конструкции оросители.

Хордовая деревянная насадка обычно используется в абсорберах, имеющих значительный диаметр. Основное ее достоинство –– простота изготовления, недостатки –– относительно небольшая удельная поверхность и малый свободный объем.

Пластинчатые тарелки. Эти тарелки, в отличие от тарелок, рассмотренных выше, работают при однонаправленном движении фаз, т. е. каждая ступень работает по принципу прямотока, что позволяет резко повысить нагрузки по газу и жидкости, в то время как колонна в целом работает с противотоком фаз. В колонне с пластинчатыми тарелками жидкость (движение которой показано на рисунке сплошными стрелками) поступает с вышележащей тарелки в гидравлический затвор клапан / с изменением расхода газа своим весом автоматически регулирует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохода газа и тем самым поддерживает постоянной скорость газа при его истечении в барботажный слой. При этом с увеличением скорости газа в колонне гидравлическое сопротивление клапанной тарелки увеличивается незначительно. Высота подъема клапана ограничивается высотой кронштейна-ограничителя 2 и обычно не превышает 8 мм. Пластинчатые клапаны работают так же, как и круглые. Они икВют форму неравнобокого уголка, одна из полок которого (более длинная) закрывает прямоугольное отверстие в тарелке. Круглые клапаны имеют диаметр 45—50 мм, отверстия под клапаном делают диаметром 35—40 мм при шаге между ними 75—150 мм. Высота подъема клапанов 6,5—8 мм.

Балластные тарелки отличаются по устройству от клапанных тем, что в них между легким круглым клапаном / и кронштейном-ограничителем 2 установлен на коротких стойках, опирающихся на тарелку, более тяжелый, чем клапан, балласт 3. Клапан начинает подниматься при небольших скоростях газа. С дальнейшим увеличением скорости газа клапан упирается в балласт и затем поднимается вместе с ним. Балластные тарелки отличаются более равномерной работой и полным отсутствием провала жидкости во всем интервале скоростей газа.

Достоинства клапанных и балластных тарелок: сравнительно высокая пропускная способность по газу и гидродинамическая устойчивость, постоянная и высокая эффективность в широком интервале нагрузок по газу. Последнее достоинство является особенностью клапанных и балластных тарелок по сравнению с тарелками других конструкций. К недостаткам этих тарелок следует отнести их повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное весом клапана или балласта. Известны разновидности клапанных и балластных тарелок, отличающиеся конструкцией клапанов (балластов) и ограничителей.

Пластинчатые тарелки. Эти тарелки, в отличие от тарелок, рассмотренных выше, работают при однонаправленном движении фаз, т. е. каждая ступень работает по принципу прямотока, что позволяет резко повысить нагрузки по газу и жидкости, в то время как колонна в целом работает с противотоком фаз. В колонне с пластинчатыми тарелками жидкость (движение которой показано на рисунке сплошными стрелками) поступает с вышележащей тарелки в гидравлический затвор.

За последние годы стали применяться спиральные насадки, выполненные из металлических лент и проволоки, различные металлические сетчатые насадки, а также насадки из стеклянного волокна.

При выборе размеров насадки следует учитывать, что чем больше размеры ее элемента, тем выше допустимая скорость газа (и соответственно –– производительность абсорбера) и ниже его гидравлическое сопротивление. Общая стоимость абсорбера с насадкой из элементов больших размеров будет ниже за счет уменьшения диаметра аппарата, несмотря на то, что его высота несколько увеличится по сравнению с высотой аппарата, имеющего насадку меньших размеров (вследствие снижения величины удельной поверхности насадки и интенсивности массопередачи).

Мелкая насадка предпочтительнее также при проведении процесса абсорбции под повышенным давлением, т.к. в этом случае гидравлическое сопротивление абсорбера не имеет существенного значения. Кроме того, мелкая насадка, обладающая большей удельной поверхностью, имеет преимущества перед крупной тогда, когда для осуществления процесса абсорбции необходимо большое число единиц переноса или теоретических ступеней изменения концентраций.

Основные достоинства насадочных колонн является простота устройства и низкое гидравлическое сопротивление. Недостатки: трудность отвода тепла и плохая смачиваемость насадки при низких плотностях орошения. Отвод тепла из этих аппаратов и улучшение смачиваемости достигаются путем рециркуляции абсорбента, что усложняет и удорожает абсорбционную установку. Для проведения одного и того же процесса требуются насадочные колонны обычно большего объема, чем барботажные.

Насадочные колонны мало пригодны при работе с загрязненными жидкостями. Для таких жидкостей в последнее время стали применять абсорберы с «плавающей» насадкой. В этих абсорберах в качестве насадки используют главным образом легкие полые или сплошные пластмассовые шары, которые при достаточно высоких скоростях газа переходят во взвешенное состояние.

В абсорберах с «плавающей» насадкой допустимы более высокие скорости газа, чем в абсорберах с неподвижной насадкой. При этом увеличение скорости газа приводит к большому расширению слоя шаров и, следовательно, к незначительному увеличению гидравлического сопротивления аппарата.  

Так как в задании дается абсорбер с насадкой, в котором среда является агрессивной  то выбираем тарелку  насадочную стальную типа ТСН-II (по ОН26-01-15-65), сталь легированная. Ниже приводится таблица характеризующая её, выбор происходит по внутреннему диаметру аппарат

Dв = 1200 мм  

таблица 1

Fв  м2

FТ  м2

Dм мм

d

мм

t

мм

Fс

м2

H

мм

z

Умасса

кп

λмасса

кг

Q

м3/ м3·г

1,13

0,478

780

45

80

0,0793

210

61

43,3

23,9

220

Толщина тарелки для легированной стали

S=1,5мм

Толщина конуса из легированной стали =2 мм

Рис.5 тарелка

На основании проведенного литературного обзора принимаем конструкцию тарелки предоставленную на рис.5

2. Описание конструкции аппарата

Абсорбционная колонна, основной аппарат установки, в которой осуществляют абсорбцию, (часто называется также скруббером) создают развитую поверхность соприкосновения газа и жидкости. Известно несколько типов абсорберов. Насадочный  представляет собой металлическую или керамическую колонну, внутри которой имеется несколько горизонтальных решёток  с расположенными на них слоями насадки  (кокс, металлические или керамические кольца, деревянные решётки, камни и др.), предназначенной для увеличения поверхности соприкосновения газа с жидкостью. Смесь газов поступает в нижнюю часть колонны по трубопроводу 9, а абсорбент, подаваемый по трубе 8, стекает вниз по насадке навстречу поднимающейся смеси газов. В результате противоточного контактирования газа и жидкости происходит наиболее полное растворение поглощаемых компонентов газовой смеси в абсорбенте. Непоглощённые компоненты газовой смеси удаляются из абсорбера, по трубопроводу 10, а насыщенный абсорбент вытекает снизу по трубопроводу 7 . 

Рис. 6.Колонна с насадкой разделенной на секции.

1 – оросительная тарелка; 2 – перераспределительное устройство; 3 – насадка; 4 – корпус; 5 – люки; 6 – опора; 7,8,9,10 – трубопровод.

3. Выбор конструкционных материалов и способов изготовления аппарата. Защита от коррозионного воздействия

Конструкционные материалы выбирают в зависимости от температуры, давления и коррозионного действия среды. Необходимо также учитывать стоимость и технологические свойства материала, т.е. возможность и простоту изготовления  из него изделий заданной нормы. В химическом машиностроении  применяют углеродистые и легированные стали, чугуны, цветные материалы и неметаллические материалы органического и неорганического происхождения.

В настоящее время широко используют сварные аппараты из углеродистой и легированной стали. В данном курсовом проекте конструкционный материал был выбран в лице углеродистой стали  (котельная сталь) марки 20К, обладающую повышенными механизмами свойствами.

Углеродистую сталь обыкновенного качества применяют при давлении 5 МПа, для  марганцовистых сталей рабочее давление не ограничено. Углеродистые стали в зависимости от способа выплавки подразделяют на кипящие, спокойные и полуспокойные. Кипящая сталь содержит больше вредных примесей, считается продуктом пониженного качества, е применения ограничено для сосудов и аппаратов, работающих под давлением не более 1,6 МПа, что удовлетворяет исходным данным. При сварке сосудов и аппаратов, как правило, применяют стыковые швы, как наиболее надежные и доступные контролю. Соединение втавр и угловые швы применяют для приварки фланцев и других аналогичных элементов.

В данном курсовом курсовом проекте применяем сталь 20К работающею в агрессивной среде. Изготовленные из углеродистых сталей, работают в условиях высоких температур и сильной эрозии, вызываемой потоками паров и жидкости, содержащие твердые включения. Сталь 20К характеризуется  стойкостью к эрозийному износу, низкой теплопроводностью и механической прочностью.

Для изготовления сварных химических аппаратов применяются различные конструкционные материалы сплавы. Материалами являются полуфабрикаты, поставляемые металлургической промышленностью в виде листового,  сортового и фасонного проката, труб, специальных поковок и отливок.

Материалы должны быть химически и коррозионностойкими в заданной среде при ее рабочих параметрах, обладать хорошей свариваемостью и соответствующими прочностными и пластическими характеристиками в рабочих условиях, допускать холодную и горячую механическую обработку, а также иметь, возможно, низкую стоимость и быть недефицитными.

Качество, химический состав и механические свойства материалов и полуфабрикатов должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов и быть подвержены сертификационным испытаниям. При отсутствии сертификатов все необходимые испытания должны быть проведены на заводе – изготовителе аппаратов.

При выборе конструкционного материала основным критерием является его химическая и коррозионная стойкость в заданной среде. Обычно выбирают материал абсолютно или достаточно стойкий в среде при ее рабочих параметрах. При выборе конструкционного материала следует иметь ввиду, что в аппаратах могут наблюдаться  различные виды коррозии (межкристаллическая, точечная коррозионнорастрескивающая).

Выбор опоры аппарата

Выбор типа опоры аппарата (в помещении или на открытой площади, соотношение высоты к диаметру аппарата его масса и .т.д.)

Выбираем опору типа II ОН 26-01-69-88, т.к. аппарат имеет вертикальную форму и н/D≥5

Выписываем данные и составляем таблицу для опоры, предварительно зададимся значением G·102 , нм=1,0 

таблица 2

L

L2

B1

B

H

S

a1

R

Подкладной лист, мм

S1

L3

H1

100

90

85

22

235

6

50

12

12

150

310

L1

B

B2

b

h

a

d

a2

aб

исполнения

A,кп

Б,кп

120

195

90

70

14

25

24

105

М16

4,29

4,56

Примечание:

1. Опоры могут изготовляться в двух исполнениях

А- штампованным: Б- сварным

2. Материал опор – сталь углеродистая и коррозийностойкая

3. Количество опор выбираем исходя из допускаемой нагрузки на одну опору (по конструктивным соображениям), не менее двух.

Для изготовления корпуса аппарата крышки и днища выбираем учитывая химическую активность среды, температуры tp=32ºC, давление Р=0,5 МПа выбираем сталь марки 20К также и для патрубков,опоры.

Сталь 20К

Заменитель — сталь 15К.  

Вид поставки — лист толстый ГОСТ 5520—79, ГОСТ 19903—74. :      Назначение — фланцы, днища, цельнокованые и сварные барабаны паровых котлов, полумуфты,  корпуса  аппаратов и другие детали котлостроения и сосудов, работающие под давлением и при температуре до 450 °С.

Таблица 3Механические свойства

Состояния подставки

Сечение, мм

σ0,2

σв

δ5 %

KUC, Дж/см2

МПа

В состоянии поставки

После механического старения

не менее

Листы категории:

2-5, 10, 11, 16, 18

До 20

21-40

41-60

245

235

225

400-510

25

24

23

59

54

49

29

24

24

Для изготовления фланцевого соединения выбираем сталь марки 12Х18Н10Т , также для тарелок, насадок.

Сталь 12Х18Н10Т

 Заменитель — стали: 08Х18Г8Н2Т, 10Х14П4Н4Т, 12Х17Г9АН4, 08Х22Н6Т, 08Х17Т, 15Х25Т, 1ЗД18Н9Т.

 Вид поставки — сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949—75, ГОСТ 2590—71,    ГОСТ 2879—69.    Калиброванный    пруток    ГОСТ 7417—75, ГОСТ 8559—75,    ГОСТ    8560—78Х- Шлифованный    пруток    и   серебрянка ГОСТ 14955—77, ГОСТ 18907—73. Лист толстый ГОСТ 7350—77. Лист тонкий ГОСТ 5582—75. Лента ГОСТ 4986—79. Проволока ГОСТ 18143—72. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 25054—81, ГОСТ  1133—7Г. Трубы ГОСТ 9940—72, ГОСТ 9941—72, ГОСТ 14162—79.

Назначение — детали, работающие до 600 °С. Сварные аппараты и сосуды, работающие, в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и, другие детали, работающие под давлением при температуре от – 196 до + 600°С , а при наличии агрессивных сред до + 350 °С, Сталь коррозионно-стойкая аустенитного класса.

Таблица 4Механические свойства

ГОСТ

Состояние поставки, режима термообработки

Сечение, мм

σ0,2

σв

δ5

ψ

МПа

%

5949-75

Прутки. Закалка 1020-1100 ºС, воздуха, масло или вода

60

169

510

40

55

18907-73

Прутки шлифовальные, обработанные на заданную прочность

Прутики нагартованные

-

До 5

590-830

930

20

-

-

-

-

-

7350-77

(образцы поперечные)

5582-75

(образцы поперечные)

Листы горячекатаные или холоднокатаные:

Закалка 1000-1080 ºС, вода или воздух

Закалка 1050-1080 ºС, вода или воздух

нагартованные

Св. 4

До 3,9

До 3,9

236

205

-

530

530

880-1080

38

40

10

-

-

-

25054-81

Поковки. Закалка 1050-1100 ºС, вода или воздух

До 1000

196

510

35

40

18143-72

Проволока термообработанная

1,0-6,0

-

540-880

20

-

9940-81

Трубы бесшовные горячедеформированные без термообработки

3,5-32

-

529

40

-

Для изготовления болтов выбираем сталь марки – 35Х

Сталь 35Х

  Заменитель — стали: 40Х, 35ХР.

Вид поставки — сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71, ГОСТ 2879—69, ГОСТ 10702—78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417—75, ГОСТ 8559—75, ГОСТ 8560—78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955—77, Полоса ГОСТ 103—76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133—71, ГОСТ 8479—70.

Назначение — оси, валы, шестерни, кольцевые рельсы и другие улучшаемые детали.

Таблица 6 Механические свойства

ГОСТ

Состояние поставки, режим термообработки

Сечение, мм

КП

σ0,2

σв

δ5

ψ

KUC, Дж/см2

НВ, не более

МПа

%

Не менее

4543-71

Пруток. Закалка 860°С, масло. Отпуск 500°С, вода или масло

25

-

730

910

11

45

69

-

8479-70

Поковки. Закалка. Отпуск

100-300

До 100

395

490

395

490

615

655

15

16

40

45

54

59

187-229

212-248

4. Проверочный расчет элементов аппарата на ЭВМ

5. Заключение

Курсовая работа по специальной дисциплине «Основы расчета и конструирования химического оборудования» (OPKXО) является одной из форм самостоятельной работы студентов. Она призвана привить студентам умение конструировать химическое оборудование из различных конструкционных материалов с учетом требований действующей нормативно-технической документации и проводить инженерные расчеты основных деталей и сборочных единиц применяемого в настоящее время химического оборудования.   

Большая дифференцированность современной химической техники и широкая номенклатура химического оборудования предопределили создание обобщенных методов расчета и конструирования широко применяемых (типовых) деталей и узлов, находящихся под действием наиболее распространенных видов нагрузок. Это в значительной степени обусловлено, унификацией и нормализацией деталей и узлов машин и аппаратов, а также широким использованием стандартизованных деталей.  

Для современного химического оборудования характерно повышение требований к его надежности с одновременным снижением затрат   материала не его изготовление. Дли выполнения этой задачи, прежде всего, необходимо на стадии расчета и конструирования машины и аппарата заложить достаточный и экономически оправданный запас надежности по ее главным критериям   для каждого конструктивного элемента и узлов их соединения.

Целью курсовой работа   является выработка и закрепление у студентов навыков расчета типовых элементов конструкций химического оборудования по главном критериям работоспособности и надежности (прочности, герметичности, устойчивости, жесткости, виброустойчивости) при воздействии на них соответствующих нагрузок.

         Выполняя курсовую работу, овладел методами подбора конструкционных материалов основных узлов, способами изготовления аппарата, а также подбором защиты конструкционных материалов от коррозионного воздействия, проведением расчета на прочность основных конструктивных элементов аппарата и расчета на прочность деталей с использованием ЭВМ, определением требований к испытаниям аппарата и правил Госгортехнадзора.

          За время изучения курса «Основы расчета и конструирования химического оборудования» и выполнения курсовой работы, были получены ценные знания и навыки которые, несомненно, понадобятся в практической деятельности на производстве.

6. Список использованной литературы

1. Мустафина А.И., Бекжанов Л.М. Основы расчета и конструирования химического оборудования.   Методические указания к выполнению  курсовой работы для студентов специальности 17.05.01 "Машины и аппараты химических производств". - Чимкент, Казахский химико-технологический институт, 1990, 22 с.

2.   ГОСТ 14289-80. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Изд-во стандартов, 1980.          

3.   ГОСТ 24755-81. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета укрепления отверстий. - М.: Изд-во стандартов, 1981.

4.   ГОСТ 24756-81. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий.  - М.: Изд-во стандартов, 1981.

5.   ГОСТ 24757-81. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Изд-во стандартов, 1981.

6.   ГОСТ 25221-82. Сосуды и аппараты. Днища и крышки. Сферические неотбортованные. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Изд-во стандартов, 1982.

7.   ГОСТ 25215-82. Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Изд-во стандартов, 1982.                

8.   ГОСТ 25867-83. Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность.  - М.: Изд-во стандартов, 1983.                                        

9.   ГССТ 25859-83. Сосуду и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках. - М.: Изд-во стандартов, 1983.

10. ГОСТ 26202-84. Сосуда и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок. - М.: Изд-во стандартов, 1984.

11. ОСТ 26-373-78. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность фланцевых соединений.

12. OCT 26-1046-74. Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность.                            

13. OCT 26-01-1271-81. Роторы центрифуг, нормы и методы расчета на прочность.     

14. РТМ 26-0I-72-75. Валы вертикальные аппаратов с перемешивающими устройствами. Методы расчета (группа Т47).

15.  Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. - М. Машиностроение, 1979.  - 702с.

16.  Валы и оси. Конструирование и расчет / С. В. Серенсен, М. Б. Громан, В.П. Когаев, Р.М. Шнейдерович. - М.: Машиностроение, 1979.

17.  Вихман Г. Л., Круглов С. А. Основы конструирования аппаратов и машин  нефтеперерабатывающих заводов. Учебник для студентов вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 328с.                 

18.  Криворот А. С. Конструирование и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности. -  М.: Машиностроение, 1976. - 373 с.

19. Кузмак Е. М. Основы технологии аппаратостроения.: - M.: Недра, 1967. - 468 с.

20. Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1981.- 382 с.                                                     

21.  Никольс Р. Конструирование и технология изготовления сосудов давления. Пер. с англ. Под ред. Н. Н. Зорева и О. М. Шур. - М.: Машиностроение, 1975. - 464 с.

22. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М.: Недра,     1989. -  134 с.

23. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи: Уч. пособие для студентов втузов / Под общей редакцией М.Ф. Михалева. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. - 301 с.                                 

24. Рахмилевич Р. 3., Зусмановская С. И. Расчет аппаратуры, работающей под давлением. - М.: Изд-во стандартов, 1968. -  180с.                                                   

25. Сборник правил и руководящих материалов по котлонадзору. / Сост. Л. Б.Сигалов, - М.: Недра, 1975. - 560 с.

26. Смирнов Г. Г., Толчинский А. Р., Кондратьева Т. Ф. Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств. Справочник. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988. - 303 с.

27. Туфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов: Справочник. 4-е изд. – М. : Металлургия, 1982. - 352 с.

28. Химическое оборудование в коррозионно-стойком исполнении / И.Я. Клинов, П. Г. Угыма, А. И. Молоканов и др. - М.: Машиностроение, 1970. - 389 с.

7. Спецификация

ормат

зона

позиция

ОБОЗНАЧЕНИЕ

НАИМЕНОВАНИЕ

КОЛ

Примечание

ДОКУМЕНТАЦИЯ

А1

ЮКГУ 5В072400 0005 ОВ

Чертеж общего вида

1

СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ

1

ЮКГУ 5В072400 0001

  Колонна

1

2

ЮКГУ 5В072400 0002

  Куб

1

3

ЮКГУ 5В072400 0003

  Крышка

1

4

ЮКГУ 5В072400 0004

  Люк

4

5

ЮКГУ 5В072400 0005

  Патрубок ввода

1

6

ЮКГУ 5В072400 0006

  Тарелка ТСН – III

1

7

ЮКГУ 5В072400 0007

  Тарелка ТСН – III

1

8

ЮКГУ 5В072400 0008

  Опора

4

9

ЮКГУ 5В072400 0009

   Гильза термометра

2

10

ЮКГУ 5В072400 00010

Насадка

2

  

  

  

ЮКГУ 5В072400 0005 ОВ ДО 

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разработал

  Калыбеков А

Абсорбционная колонна

литер

лист

листов

Проверил

Момбаев М

к

п

1

1

Н.контр.

Пазылова Г

ЮКГУ им М. Ауезова

Гр. ММГ-12-3р

Зав. каф.

Волненко А.А

формат

зона

позиция

ОБОЗНАЧЕНИЕ

НАИМЕНОВАНИЕ

КОЛ

Примечание

Стандартные изделия

11

Фланец ГОСТ 1235-87

2

Dу=250

12

Фланец ГОСТ 1235-87

2

Dу=50

13

Фланец ГОСТ 1235-87

1

Dу=25

14

       Штырь

2

15

       Прокладка

2

16

       Прокладка

4

17

       Прокладка

2

18

       Прокладка

1

19

       Прокладка

2

20

       Прокладка

3

21

       Болт М-20 ГОСТ 1198-80

100

22

       Болт М-20 ГОСТ 5915-80

100

23

       Шайба 20

100

  

  

     ЮКГУ

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разработал

  Болганбаев Д.Ж.

Абсорбционная колонна

литер

лист

листов

Проверил

к

п

1

2

Н.контр.

Кафедра ТНГХК

гр. НГ – 04 – 4р

Зав. каф.

Волненко А.А

формат

зона

позиция

ОБОЗНАЧЕНИЕ

НАИМЕНОВАНИЕ

КОЛ

Примечание

Документация

ЮКГУ 29.24.12 03 101 СБ

Сборочный чертеж

Детали

ЮКГУ 29.24.12 01-03-101

Крышка

1

ЮКГУ 29.24.12 01-03-101

Втулка

1

Стандартные изделия

Фланец ГОСТ 1235-87

1

Dу=1200

Фланец ГОСТ 1235-87

1

Dу=10

  

     ЮКГУ

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разработал

  Болганбаев Д.Ж.

ОКрышка

литер

лист

листов

Проверил

к

п

1

1

Н.контр.

Кафедра ТНГХК

гр. НГ – 04 – 4р

Зав. каф.

Волненко А.А

формат

зона

позиция

ОБОЗНАЧЕНИЕ

НАИМЕНОВАНИЕ

КОЛ

Примечание

Документация

ЮКГУ 292412 08 104 СБ

Сборочный чертеж

Детали

1

ЮКГУ 292412 08 001 104

Пластина

12

2

ЮКГУ 292412 08 002 104

Корпус

1

3

ЮКГУ 292412 08 003 104

Втулка

1

4

ЮКГУ 292412 08 004 104

Кольцо

12

5

ЮКГУ 292412 08 005 104

Кольцо

1

6

ЮКГУ 292412 08 006 104

Пластина

24

  

     ЮКГУ

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разработал

  Болганбаев Д.Ж.

Опора

литер

лист

листов

Проверил

к

п

1

1

Н.контр.

Кафедра ТНГХК

гр. НГ – 04 – 4р

Зав. каф.

Волненко А.А