Данні теплового балансу занесені у нижче розташовану таблицю 7.

Таблиця 7 - Тепловий баланс.

2.3 Технологічні розрахунки

2.3.1 Розрахунки елементів конструкції апарату

Розрахунок опори апарату.

Умови розрахунку: розрахувати основні розміри опори для вертикального з циліндричним днищем апарату, який підвішаний на чотирьох лапах за наступними вихідними даними: навантаження однією лапою G=0,1Мн; матеріал корпусу апарату і лап - сталь (д_ид. =д_сд. =120 Мн/м²); число ребер у лапі z=2; вишипна реакція опор=0,25м; приймемо що лапи опираються на дерев'яні підкладки (g_д. =2 Мн/м²). Товщина стінки корпуса апарату S=20мм. (С_к=2мм), діаметр корпуса D=3,7м.

Розрахунок. Приймемо відношення витісної реакції лапи до висоти ребра h=l/0.5=0.25/0.5=0.5м

Розрахункову товщину ребра лапи при k=0.6, знайдемо за формулою:

, де

G - навантаження на одну опору (Мн.);

k - коефіцієнт, який залежить від співвідношення ;

z - кількість ребер в опорі;

l - вишипна реакція опори;

=6,2мм;

Відношення l/13=0,25/13=0, 192 >, тому зменшемо коефіцієнт k до 0,275, при якому по графіку співвідношення = 22. Перерахуємо

Додаємо з урахуванням на корозію товщину ребра Вибираємо довжину опорної плити лапи l₁=0,23м., а товщину її s=16 мм.

Ширина опорної плити лапи:

b'=G/l₁*g_д. =0,1/0,23*2=0,218м.,

нехай b'=0,22м.

Ребра приварюються до корпусу суцільним круговим швом з катетом h_ш. =8 мм. Загальна довжина зварного шву:

L_ш. =4 (h+s) - 4 (0,5+0,016) =2,06м.

Міцність зварного шару при ф_сд. =80 Мн/м² перевіряємо по формулі:

G=0,1Мн<0,7L_ш. *h_ш. *ф_сд. =0,7*2,06*0,006*80=0,925 Мн.,

тобто міцність шву можна вважати забезпеченим.

Прийнявши, що b=Bі h=H, знайдемо моментальну напругу стискання в корпусі апарату в місті приєднання до нього лап. Спершу знайдемо значення параметрів:

в₁=B/D=0,22/3,7=0,059; в₂=H/D=0,5/3,7=0,13;

B/H=0,22/0,5=0,44;

Момент від реакції опори, який діє на лапу при розрахунковому плечі l'=0,15м.,

М_и. =G*l'=0,1*0,015 (Мн*м);

За графіком знайдемо значення коефіцієнтів К: для B/H=0,44 і ; К_м=1,02, К_к=1,06;

Параметри в для знаходження моментів, діючих на корпус, знаходимо по формулі:

в₂₂=К_м *

а для знаходження кільцевих моментів:

По графіку при в₂₂= і , знайдемо параметр , звідси

По графіку при =0,1058 і знайдемо параметр , звідси знайдемо :

=

Параметри для знаходження сил, діючих на корпус, знаходимо по формулі:

==0,099;

По графіку знаходимо значення коефіцієнтів К: для B/H=0,44 і ; К_м=0,68,

Для в₂₂ і по графіку знайдемо значення =4; Для =0,1058 і значення звідси знайдемо

К_м

=0,047

Загальна напруга стискання в корпусі апарата при товщині стінки в місці приєднання лапи знайдемо:

· в меридіальному напрямку по формулі:

+=69,223

· в кільцевому напрямку по формулі:

=+

Обидва показника напруги менше за допустимий, тобто лапа може бути застосована без накладки - ребра приварюються до корпусу.

Розрахунок основних розмірів апарату.

Висота та діаметр робочої частини апарата розраховується за допомого програми MathCadта функції Minimize, прийнявши V_kat. =38 м³, за наступною формулою:

V (r,h) =П*r²*h;

Початкові приближення підбиралися на основі того, що співвідношення висоти і діаметра =1: 1.

Отримали: h=3.6 м; D=3.6.

3. Охорона праці

Техніка безпеки

У виробництві аміаку використовують горючі і токсичні речовини. Горючі речовини з повітрям і киснем утворюють вибухонебезпечні суміші, тому виробництво аміаку відноситься до категорії пожежо і вибухонебезпечних.

Метан (і інші граничні вуглеводні) - безбарвний горючий газ без запаху. Межі взриваємості з повітрям 4,9-15,4 об'єми. %, з киснем - 5,1-61 об'єми. Температура самозаймання 537⁰С. У великих концентраціях надає наркотичну дію. Застосовується ізолюючий протигаз.

Водень - безбарвний, горючий газ без запаху. З повітрям і киснем утворює вибухонебезпечні суміші. Межі взриваємості з повітрям 4-75 (об'ємні %), з киснем - 4 - 94 (об'ємні %). Температура самозаймання 510°С. Суміш Н₂-02 в об'ємному співвідношенні 2: 1 називається гримучим газом. Токсична дія на організм практично не надає. При роботі в атмосфері з високим вмістом водню (концентрація кисню не більше 16%) застосовують ізолюючі протигази (кисневі або шлангові).

Кисень - безбарвний негорючий, але такий, що активно підтримує горіння, газ без запаху. З горючими газами, парами горючих рідин утворює вибухонебезпечні суміші. Одяг, насичений газоподібним киснем, запалав від будь-якого джерела вогню, а промаслений одяг в середовищі кисню займається. Рідкий кисень надзвичайно небезпечний, оскільки при контакті з органічними речовинами утворює вибухонебезпечні суміші.

Оксид вуглецю - безбарвний горючий газ без запаху; утворює стійкі з'єднання з гемоглобіном крові, при цьому кров втрачає здатність поглинати кисень, з'являється кисневе голодування, а потім задуха. Межі вибухонебезпечності з повітрям 12,5-74 об'ємн. %, з киснем-15,5-94

(об'ємні %); температура самозаймання 610°С. Для роботи в атмосфері, що містить З, застосовують протигаз, що фільтрує, мазкі З.

Аміак - безбарвний горючий газ, володіє різким запахом, токсичний, викликає гостре роздратування і набряк слизистих оболонок, задуху. При попаданні на шкіру рідкий аміак викликає опіки. Межі взриваємості з повітрям 15 - 28 об'ємн. %, з киснем - 1.5-79 об'ємн. %. Температура самозаймання 650°С. Застосовується протигаз, що фільтрує, мазкі КД або М.

Моноетаноламін - безбарвна масляниста горюча рідина із запахом аміаку. Пари аміну утворюють з повітрям і киснем вибухонебезпечні суміші, при попаданні на шкіру викликають її роздратування; небезпечне попадання етаноламінів в очі. При роботі необхідно користуватися гумовими рукавичками, фартухом і окулярами.

Застосування високого тиску і температур збільшує можливість появи нещільності в устаткуванні і попадання реакційних газів у виробничі приміщення.

Більшість будівель і споруд цього виробництва по ступеню пожежонебезпечні віднесена до категорії А, а по класифікації вибухонебезпечних приміщень і зовнішніх установок до класу В-1а і В-1г.

До роботи у виробництві аміаку допускається спеціально підготовлений персонал після перевірки знань ним робочих інструкцій і інструкцій по техніці безпеки, промисловій санітарії і протипожежним заходам. Персонал повинен уміти надати першу допомогу при отруєннях і поразках електричним струмом. Працювати дозволяється лише на устаткуванні, що справно діє, оснащеному правильно відрегульованими системами КІП і автоматизації, системами сигналізації і блокування, а також всіма запобіжними пристроями.

Не дозволяється проводити ремонт машин і передач на ходу, а також обтирати і змащувати рухомі частини за відсутності пристосувань, що забезпечують безпеку цих операцій. Всі рухомі частини устаткування, що обертаються, повинні мати огорожу. Електродвигуни, машини, апарати і комунікації, на яких можливе накопичення статичної електрики, повинні бути заземлені. Легкозаймисті речовини (масла, обтиральні матеріали і ін.) повинні зберігатися в спеціально відведених місцях, в особливій тарі і в кількостях, що не перевищують встановлені.

При роботі агрегатів розділення повітря ретельно контролюють зміст ацетилену в повітрі, не допускається робота при його концентрації, вище допустимій. При роботі агрегатів розділення коксового газу не допускається вміст N0 в газі більш допустимого, а також у випадку, якщо досягнутий зміст N0, що пройшов через агрегат розділення, що допускається.

Що всі працюють на установці повинні мати протигази, що фільтрують. Ремонт комунікацій з рідким аміаком, а також наповнення залізничних і автомобільних цистерн рідким аміаком і водним аміаком повинен проводитися персоналом, одягненим в захисні костюми, гумові чоботи і рукавички, і в протигазах.

4. Охорона навколишнього середовища