Расчет насадочного абсорбера для поглощения аммиака из воздуха водой

Необходимость этого расчета обусловлена тем, что он определяет энергозатраты на транспортировку газового потока через абсорбер.

Предварительно определим некоторые величины, необходимые для определения гидравлического сопротивления абсорбера.

1.  Коэффициент сопротивления насадки.

Т.к. , то коэффициент сопротивления насадки определяется по формуле:

2.  Скорость газа в свободном сечении насадки

, где

 – свободный объем, который находим по формуле:

Тогда скорость газа будет равна:

3.  Коэффициент b возьмем из таблицы.

Табл.5  Значения коэффициента b

В соответствии с таблицей

4.  Гидравлическое сопротивление абсорбера равно:

Механические расчеты основных узлов и деталей

Расчет толщины обечайки днища

В химическом аппаратостроении наиболее распространены цилиндрические обечайки, отличающиеся простотой изготовления, рациональным расходом материала и достаточной прочностью.

Поскольку процесс проводится под атмосферным давлением толщина стенки выбирается из таблицы 6.

Табл. 6 Зависимость толщины стенки обечайки от ее диаметра

Для диаметра 0,8 м толщину можно принять равной 8 мм. Такую же толщину принимаем для днища и крышки аппарата. Форма днища может быть эллиптической, сферической, конической и плоской. Наиболее рациональная форма – эллиптическая.

Расчет фланцевых соединений и крышек.

Расчет фланцевого  соединения заключается в определении диаметра болтов или шпилек, их количества и размеров элементов фланцев.

1.  Основной исходной величиной при расчете болтов является расчетное растягивающее усилие в них. При рабочих условиях его определяют по формуле:

   , где

 – средний диаметр уплотнения (прокладки);

P – рабочее давление;

b – ширина прокладки;

k – коэффициент, зависящий от материала прокладки;

Для того, чтобы его определить, предварительно зададимся некоторыми величинами.

·  Примем резиновую прокладку с внутренним диаметром, равным наружному диаметру аппарата

·  Если принять ширину прокладки , то средний диаметр уплотнения:

·  Коэффициент, зависящий от материала прокладки для плоских прокладок из резины

Тогда расчетное растягивающее усилие будет равно:

2.  Диаметр болтовой окружности приближенно можно определить по формуле:

3.  При расчете числа болтов предварительно зададимся их диаметром. Для аппаратов диаметром до 1 м диаметр болтов можно принять 10 мм. Далее найдем число болтов по формуле:

, где

 – допускаемое напряжение на растяжение в болтах, которое определяется из  рисунка 3.

Рис. 3 Допускаемые напряжения для стали Ст.3 (1) и X18И10Т (2)

 – площадь сечения выбранного болта по внутреннему диаметру.

Рассчитанное число болтов округляют до ближайшего большего числа, кратного четырем. Тогда принимаем 8 болтов диаметром 10 мм.

4.  Наружный диаметр фланца

5.  Для определения высоты плоского фланца предварительно найдем следующие величины:

·  Приведенная нагрузка на фланец при рабочих условиях:

·  Для нахождения вспомогательных величин А и Ф необходимо определить коэффициенты  и . Отношение

Рис. 4 Графики для определения коэффициентов  и

Тогда из рис. 4 следует

·  Вспомогательная величина Ф при рабочих условиях:

·  Вспомогательная величина А:

Т.к. , тогда высота фланца рассчитается по формулам:

Из двух рассчитанных значений h выбирают большее. Принимаем высоту фланца 14 мм.

Толщину плоских крышек, закрывающих люки, принимается равной толщине обечайки, т.е. 8 мм.

Расчет опоры аппарата.

Выбор типа опоры зависит от ряда условий: места установки аппарата, соотношения высоты и диаметра аппарата, его массы и т.д.

При подвеске аппарата между перекрытиями или при установке их на специальные опорные конструкции применяют лапы. Во всех остальных случаях используют другие виды опор.

Рис. 5 Схема лапы.

1.  При расчете лап определяют размеры ребер. Толщину ребра определяют по формуле:

  ,где

G – максимальный вес аппарата (во время испытаний, когда аппарат заполнен водой);

n – число лап

z – число ребер в лапе;

 – допускаемое напряжение на сжатие;

l – вылет опоры.

До расчета толщины ребра по данной формуле определим некоторые величины.

2.  Максимальный вес аппарата можно примерно принять равным удвоенному весу воды, полностью заполняющей корпус.

·  Объем корпуса:

·  Вес воды

·  Переведем вес воды в нужные для расчета единицы измерения:

·  Вес аппарата

Для аппарата весом 0,6 МН принимаются четыре двухреберные лапы с вылетом 0,2м. Поэтому для данного веса принимаем четыре двухреберные лапы с вылетом 0,2 м.

3.  Коэффициент k принимаем равным 0,6.

Тогда толщина ребра будет равна:

4.  Отношение

Рис. 6 График для определения коэффициента в уравнении.

По графику 6 для такого отношения , Т.к. он совпадает с изначально принятым нами коэффициентом (0,6), то пересчета толщины ребра не требуется.

5.  Высота лапы

6.  Общая длина сварного шва:

7.  Прочность сварных швов должна отвечать условию:

   , где

 – общая длина сварных швов;

 – катет сварного шва;

 – допускаемое напряжение материала шва на срез.

Примем

Тогда получим:

Таким образом

, т.е. прочность шва обеспечена.

Приложение 1.

Зависимость между содержанием поглощаемого вещества в газе