Расчет барботажного абсорбера для поглощения ацетона из воздуха водой

Если принять высоту прорези h=20мм при числе их 30, то общее сечение прорезей

Тогда скорость газа в прорезях при числе колпачков

Барботаж газа через жидкость начинается при некотором начальном открытии прорези . Для его определения задаемся поправочным множителем  и находим поправочный множитель

где  -поверхностное натяжение воды при 20 радусах.

Скорость газа, при  которой происходит полное открытие прорезей

Эта скорость меньше скорости газа в прорезях т.е. полное открытие прорезей в колпачках обеспечивается.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ТАРЕЛОК И ВЫСОТЫ АБСОРБЕРА.

Строим график

Число теоретических тарелок

Задаемся КПД тарелки 0.6. Тогда число действительных тарелок

Высота тарельчатой части абсорбера

Общая высота абсорбера

6. РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АБСОРБЕРА

Для определения сопротивления сухой тарелки принимаем коэффициент =4.75

Эквивалентный диаметр отверстия для прорези колпачка

Сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения

Объемный расход жидкости

Периметр слива . Высота уровня жидкости над сливным порогом

Расстояние от верхнего края прорезей до сливного порога  принимаем 20мм

Тогда сопротивление газожидкостного слоя

Полное Гидравлическое сопротивление определяется по формуле, Па:

Гидравлическое сопротивление определяется по формуле, Па:

7. МЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ

Расчет толщины обечаек и днищ

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

Для рассматриваемого процесса, проводимого под атмосферным давлением, минимальную толщину стенки обечайки можно выбрать из таблицы 1.

Таблица 1

Диаметр аппарата, мм	Толщина стенки, мм	Диаметр аппарата, мм	Толщина стенки, мм
1000 – 1800	10	3400 – 3800	18
2000 – 2600	12	4000	24
2800 – 3200	14	-	-

Принимаем толщину стенки обечайки равной 10 мм, т.к. диаметр аппарата равен 1 м.

Принимаем толщину днища и крышек–10 мм.

Расчет фланцевых соединений и крышек

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

Примем внутренний диаметр резиновой прокладки равным наружному диаметру аппарата(1+2*0.01=1.02м). Есл принять ширину прокладки b=0.01м, то средний диаметр уплотнения

Основной исходной величиной при расчете болтов является расчетное растягивающее усилие в них. При рабочих условиях его можно определить по формуле, МН:

, где  - средний диаметр уплотнения (прокладки); Р – рабочее давление, равное 10⁵ МПа; b – ширина прокладки, равная 0,01 м; k – коэффициент, зависящий от материала прокладки (для плоских прокладок из резины k = 1).

Тогда, .

Диаметр болтовой окружности можно определить по формуле, м:

, где  - внутренний диаметр фланца, обычно равный наружному диаметру обечайки, т.е. 1 м.

Примем диаметр болтов 10 мм, т.к. диаметр рассчитываемого аппарата равен 1 м. Далее можно найти число болтов по формуле:

, где σ – допускаемое напряжение на растяжение в болтах, МН/м² (определяется из рис.1); F_б  – площадь сечения выбранного болта по внутреннему диаметру, м²: .

Тогда, . Округляем число болтов до 12.

Наружный диаметр фланца можно определить во формуле, м:

, где d_б – наружный диаметр болта, м.

Для определения высоты плоского фланца предварительно находят следующие величины:

– приведенную нагрузку на фланец при рабочих условиях, МН:

;

– вспомогательную величину  при рабочих условиях, м²:

;

– вспомогательную величину А, м²:

, где σ_т – предел текучести материала фланцев при рабочей температуре МН/м² (для стали Ст.3 принимаем σ_т = 240 МН/м²); l – толщина обечайки, м; коэффициенты Ψ₁ и Ψ₂ определяются из графиков

Высоту фланца h определяют по формулам, м:

,

.

Из двух рассчитанных значений h выбираем большее.

Толщина плоских крышек, закрывающих аппарат, принимается равной толщине обечайки, т.е. 10 мм.

Расчет опор аппарата

До расчета толщины ребра предварительно определим некоторые величины. Максимальный вес аппарата примерно принимаем равным удвоенному весу воды, полностью заполняющей корпус. Объем корпуса, м³:

.

Тогда вес воды, Н:

.

Вес аппарата, Н:

.

Для данного веса аппарата берем 4 двухреберные лапы с вылетом 0,2 м. Если принять коэффициент k = 0,6, тогда толщина ребра, мм:

.

Отношение l/δ =12.5. По графику  для такого отношения k = 0,6. Он совпадает с принятым, поэтому пересчет толщины ребра не требуется. Высота лапы h = 2l = 2ּ0,1 = 0,2 м. Общая длина сварного шва, м:

1.  Общая длина сварного шва:

2.  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.

Список литературы

1.  Крутский Ю. Л., «Расчет барботажного абсорбера». Метод. указания. Новосибирск, 2006.

2.  Конспект практических занятий по курсу «Процессы и аппараты