Расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси бензол – уксусная кислота (Подбор теплообменного аппарата для подогрева исходной смеси), страница 3

6.  толщина подкладного листа s₁, мм                       4

Аппарат подвешивается на четырех опорах, число ребер в лапе z=2, лапы опираются на деревянные подкладки.

Расчет трубной решетки

Расчет толщины неподвижной трубной решетки произведем по формуле

где Р_м – давление в межтрубном пространстве, МПа;

D – диаметр кожуха, м;

R_B – допускаемое напряжение на изгиб, МПа;

φ – коэффициент прочности трубной решетки;

С – двусторонняя прибавка на коррозию, мм.

Допускаемое напряжение на изгиб

где σ_доп=150 МПа –допускаемое напряжение на изгиб для материала решетки.

Так как (n₁+5)t=(10+5)*32,5=487,5 мм, где n₁ – число труб на диаметре;

t – шаг между трубами, мм, и D<(n₁+5)t, т.е. 400<487,5, то коэффициент прочности решетки определяется по формуле

где  - диаметр отверстий под трубы, мм.

Толщина неподвижной решетки

Расчет толщины подвижной трубной решетки произведем по формуле

где l – среднее арифметическое сторон прямоугольника в решетке, м;

Р_м – давление в кожухе, МПа;

d_н – наружный диаметр труб, м;

σ_ид – допускаемое напряжение на изгиб для материала решетки, МПа.

 

Радиус инерции поперечного сечения трубы

,

Гибкость трубы

где L – длина труб между поперечными перегородками, м.

При λ=48,78 коэффициент уменьшения допускаемого напряжения осевого сжатия φ=0,85 /6, рис. 4.3/.

Проверим условие устойчивости труб по формуле

Следовательно, устойчивость труб обеспечена.

Толщина подвижной трубной решетки

Высота трубной решетки, исходя из закрепления в ней труб развальцовкой, определяется по формуле

где P`_m – осевая сила, МН;

q – допускаемая нагрузка, приходящаяся на единицу условной поверхности развальцовки, МН/м².

Тогда

Кроме того, для стальных решеток необходимо выполнить условие

За расчетное принимаем большее значение S`=34 мм.

Расчет фланцевых соединений

Расчет состоит в определении конструктивных элементов обтюрации типа 2-А /6, табл.6.1/ для фланцевого соединения по следующим данным: D=0,4 м, P_м=0,4 МПа, t=95 ºС.

Для выбранного типа обтюрации, рабочих давлении и температуры

устанавливаем материал прокладки – паронит.

Выбираем размеры уплотнительных поверхностей /6, прил. 14/ для Р_у<0,6 МПа – D₂=458 мм, b=13 мм.

Средний диаметр уплотнения

Эффективная ширина уплотнения b_э при b<15 мм

Расчетная сила осевого сжатия прокладки при рабочих условиях определяется по формуле

где k – коэффициент, зависящий от типа прокладки /6, табл. 6.3/.

Для данного теплообменного аппарата примем стандартные нормализованные фланцы на D_у=400 мм и Р_у=0,6 МПа со следующими геометрическими параметрами /6, прил. 16/:

1.  наружный диаметр фланца, D_ф, мм              530

2.  диаметр болтовой окружности, D_б, мм        490

3.  высота фланца, Н, мм                                     30

Расчетная сила от давления среды в аппарате

  

где [P] – допускаемое давление в обечайке, МПа.

Расчетное растягивающее усилие в болтах (при константе жесткости соединения λ=1,45) при затяжке соединения определяется по формуле

Принимаем  число болтов z=16, болт М20 /6, прил. 16/.

Момент закручивания гайки при грубой обработке поверхностей и наличии смазки (k_p=0,12) определяется по формуле

 

Расчет днища

Составным элементом корпуса теплообменной аппаратуры является днище, ограничивающее корпус. Днище неразъёмное соединено с обечайкой. Одной из рациональных форм днищ (с точки зрения восприятия давления) является эллиптическая.

Для данного вертикального теплообменника необходимо определить толщину стенки стандартного отбортованного эллиптического днища по следующим данным: Р_м=0,4 МПа; D_в=0,4 м; материал днища – сталь 09Г2С;

в днище имеется неукрепленное отверстие d=0,02 м; днище сварное из двух частей, сварной шов ручной электродуговой двусторонний (φ_ш=0,95); прибавка на коррозию С_к=1 мм.

Коэффициент ослабления днища неукрепленным отверстием

Отношение определяющих параметров σ_д и Р_м с учетом коэффициента φ₀