Проектировочный расчет ректификационной колонны для получения товарного пропилена

.

Выбираем количество болтов . Находим ориентировочную толщину фланца по уравнению:

.

где - коэффициент, определяемый по графику [3], .

Определим коэффициент жесткости фланцевого соединения:

(2.21)

где - линейная податливость прокладки, ; - угловая податливость фланца, .

где - толщина прокладки; - коэффициент обжатия прокладки (для прокладок из картона, паронита и фторопласта ) см. [12]; - модуль упругости материала прокладки, принимаемый по табличным данным [9], .

.

.

где , - безразмерные параметры; - модуль упругости материала фланца, ; ; - линейная податливость болтов.

где , - коэффициенты; - эквивалентная толщина конической втулки фланца: .

;; .

Линейную податливость болтов определим по формуле:

.

где - модуль упругости материала болтов, , ; - расчетная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, м²; - расчетная длина болта, м.

.

где - расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки.

, (2.22)

где - толщина прокладки. Тогда .

Далее рассчитываем коэффициент жесткости фланцевого соединения по формуле (2.21):

.

Определим болтовые усилия. Болтовая нагрузка в условиях монтажа определяется как:

(2.23)

где F - внешняя осевая сила; М - внешний изгибающий момент; F_д - равнодействующая внутреннего давления; - реакция прокладки; - минимальное давление обжатия прокладки, необходимое для обеспечения плотности соединения; - допускаемое напряжение материала болтов при 20С; - эффективна ширина прокладки, м.

Сила, действующая на фланцевое соединение от внутреннего давления:

.

Сила реакции прокладки:

.

где - коэффициент, определенный экспериментально в зависимости от материала и конструкции прокладки [27].

Эффективная ширина прокладки b_Е вводится из соображений, что вследствие поворота сечения фланца, вызванного изгибающими моментами от затяжки болтов, прокладка по ширине загружена неравномерно, поэтому для плоских прокладок: при b 10 ;при b 15 ;при b > 15 . В нашем случае , значит .

Болтовую нагрузку в условиях монтажа определяем по формуле (2.23):

Определим болтовую нагрузку в рабочих условиях.

.

где - усилие, возникающее от температурных деформаций, для плоского приварного и приварного встык

(2.24)

где , - коэффициенты температурного линейного расширения материалов соответственно фланцев, болтов, ; , .

.

Величина усилия от температурных деформаций учитывается только при . Определим условия прочности болтов.

;,

Условие прочности втулки фланца для сечения s₁:

, (2.25)

;

где и - максимальное и допускаемое напряжения в сечении s₁ втулки фланца; - максимальное напряжение в кольце фланца.

.

где; - безразмерный параметр, определяемый по формуле:

Приведенный изгибающий момент М₀ в диаметральном сечении фланца, максимальный из определяемых значений моментов в условиях монтажа и рабочих условиях:

(2.26)

.

; .

.

Допускаемое напряжение для фланца в сечении s₁ принимается равным пределу текучести материала фланца: .

Условие прочности втулки фланца в сечении s₀ проверим с помощью следующего условия_.

, (2.27)

;

.

где и - соответственно максимальное и допускаемое напряжения в сечении s₀ втулки фланца; _t и _m - соответственно тангенциальное и меридиональное напряжения во втулке фланца от внутреннего давления:

.

;

.

Допускаемое напряжение для фланца в сечении s₀ принимается из следующих условий [21]:

.

Проверяем герметичность фланцевого соединения:

,

.

Заключение

В данном курсовом проекте была рассмотрена ректификационная установка разделения смеси пропан-пропилен производительностью 3,5 т/ч с целью получения товарного пропилена.

Были выполнены следующие разделы: литературно - патентный поиск, в ходе которого были рассмотрены и проанализированы различные типы контактных устройств, в результате чего было определено использовать колпачковую тарелку; расчет технической характеристики, в ходе которого были рассчитаны материальный баланс, все необходимые технологические и конструктивные параметры процесса и установки, гидравлический расчет и определена высота колонны; прочностные расчеты, в частности, расчет толщины стенок аппарата и элементов, расчет на ветровую нагрузку, по которому было проверено условие устойчивости аппарата, расчет укрепления отверстия. Все необходимые условия жесткости, прочности и устойчивости были выполнены.

Все полученные значения параметров аппаратов и оборудования, значения физико-химических свойств веществ и прочностные характеристики материалов соответствуют и отражены в стандартах, нормах и правилах, установленных соответствующими государственными органами. Все необходимые расчеты выполнены в соответствии с установленной методикой.

Список литературы

1. Дытнерский Ю.И. //Хим. и нефт. Машиностроение. 1964. №3. С. 13-15.

2. Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. Киев: Техника, 1980. 208с.

3. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Л.: Машиностроение, 1970. 752 с.

4. Коробчинский И.Е., Кузнецов М.Д. Расчет аппаратуры для улавливания химических продуктов коксования. М.: Металлургия, 1972. 295с

5. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие/Пер. с англ. под ред. Б.И. Соколова.- 3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Химия, 1982.- 592с., ил.- Нью-Йорк, 1977.

6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. 552 с.

7. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. 750 с.

8. Колонные аппараты. Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1978. 31с.

9. Касаткин А.Г., Дытнерский Ю.И., Кочергин Н.В. Тепло - и массоперенос. Т. 4. Минск: Наука и техника. 1966. С. 12 - 17.

10. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико- технологического оборудования и природного оборудования.1-е,2-е,3-е изд. Машиностроение 2006.

10. Калекин В.С., Плотников В.А. Машины и аппараты химических производств. Учеб. пособ. Омск: Издат. ОмГТУ, 2004. 344 с.

11. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1983. - 272 с.

12. Михалев М.В. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. - М.: Химия, 1983. - 232 с.

13. Калекин B.C., Ваняшов А.Д. Расчет и конструирование элементов тонкостенных сосудов и аппаратов химических производств. - Омск: 2001. - 58 с.

14. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1992.- Т. 1. - 816 с., Т. 2. - 784 с., Т. 3. - 720 с.

15. Смурыгин Г.С. Ремонт аппаратурного оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. М.: Химия, 1988.-80 с.

16. Ваняшов А.Д. Методические указания «Расчет и подбор фланцевых соединений аппаратов химических производств», 2002.

17. Свидченко А.И., Проскурнин А.Л. Ректификация бинарных смесей. Методика расчетная. Учеб. пособ. Ставрополь: 2002 г.

Размещено на Allbest.ru