Бизнес – план проекта

Определим допускаемое наружное давление

 

                                                  (2.20)

 

 МПа

 

                                      (2.21)

 

                                                         (2.22)

 

X=10*

 

 

 

 

 

Подставим полученные значения в уравнение (2.15) и проверим выполнение условий;

 МПа

 

, так как 0.1МПа0.254МПа. Условие выполняется.

 

4.2.5. Расчет конусного днища нагруженного внутренним давлением.

Толщину стенки конусного  днища определяем по формуле, м;

 

                                                           (2.23)

 

                                            (2.24)

 

где

Тогда по формуле (2.24) определим  толщину стенки конусного днища;

 м

 

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной  прибавки по формуле (2.23);

с=1.62* м

 

1.62* м

 

По сортаменту принимаем  толщину стенки конусного днища  S=4*

Допускаемое внутреннее давление МПа, определяем по формуле;

 

 

 МПа

 

 Условие выполняется.

 

4.2.6. Расчет конусного днища под действием наружного давления.

За расчетное наружное давление принимаем давление равное

Определим толщину стенки отбортованного конусного днища  S, м, нагруженного наружным давлением;

 

                                           S                                                   (2.25)

 

                          (2.26)

 

где -определяется в зависимости от значений коэффициентов ;

                                                  (2.27)

 

=                                                                  (2.28)

 

 

 

Подставим значения в формулы (2.27), (2.28) и найдем коэффициенты

 

 

 

 

По расчетной номограмме принимаем =0.3.

Полученное значение подставим  в формулу (2.26), м;

 

 

 

 

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной  прибавки по формуле (2.25), м;

С=2.2* м

 

S м

 

По сортаменту принимаем  толщину стенки конусного днища  S=16*

Определим допускаемое наружное давление [р], МПа, по формуле (2.15).

                                              (2.29)

 

                                     (2.30)

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставим полученные выражения в формулы (2.29), (2.30) и найдем допускаемое наружное давление;

 

 МПа

 

 

 МПа

 

 МПа

 

; 0.10.4МПа – Условие выполняется.

 

4.2.7. Укрепление отверстий.

Определим расчетную толщину  стенки штуцера, нагруженного внутренним давлением , м;

 

                                                            (2.31)

 

 

 

Толщина стенки штуцера, S, м;

S=

 

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной  прибавки по формуле, м;

с=1.58* м

 

S= м

 

Принимаем по сортаменту S=2*

Расчетный диаметр отверстия  не требующего дополнительного укрепления, , м;

 

                                  (2.32)

 

где ширина зоны укрепления в обечайке;

 

                  (2.33)

 

Для эллиптической крышки, м;

 

     (2.34)

 

Расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления, определяем по формуле (2.32);

 

 м

 

Определим расчетный диаметр  отверстия , м;

 

 

 м

 

Так как условие  не выполняется, то отверстие требует укрепления.

Определим площадь вырезанного  отверстия ;

 

                                  (2.35)

 

 

 

Расчетная площадь укрепляемой  стенки , ;

 

 

 

где - расчетная величина зоны укрепления в стенке обечайки, м;

 

 

 

 

 

Так как условие , не выполняется, то отверстие требует укрепления.

Расчетная площадь укрепляющего сечения внешней части штуцера ,

=.                                       (2.36)

 

где - расчетная длина внешней части штуцера, участвующей в укреплении, м;

                 (2.37)

 

 

 

где - отношение допускаемых напряжений. Так как материал обечайки и материал штуцера одинаковый,

 

 

 

Так как условие  не выполняется, то отверстие требует укрепления.

Расчетная площадь укрепления сечений внутренней части штуцера, определяется по формуле;

 

,                             (2.38)

 

 

 

,                                     (2.39)

 

 

 

 

 

 

 

Так как условие  не выполняется, то отверстие требует укрепления.

Расчетная площадь накладного кольца жесткости  , формуле;

 

                                                              (2.40)

 

где - отношение допускаемых напряжений. В качестве конструкционного материала для накладного кольца будем использовать тот же материал, тогда  =1

  - расчетная ширина накладного кольца, м, определяется по формуле;

                              (2.41)

 

где м – толщина накладного кольца,

 

 

 

 

 

Проверяем условие

 

 

0.135*

 

2.73*

 

Условие выполняется. На этом расчет укрепления отверстий закончен.

 

4.2.8.  Расчет и выбор опор

 Определим вес аппарата, кН;

                                                                           (2.42)

 

где - вес металлоконструкции аппарата, кН;

- вес жидкости, кН;

- вес арматурной  обвязки, куда входит вес фланцев,  выпускного устройства и остальных  креплений опор, кН.

Определим вес металлоконструкции аппарата, кН;

 

=                                   (2.43)

 

где - вес обечайки, кН и находится по формуле;

 

                                        (2.44)

 

где -плотность материала обечайки;

= 4.032 м, м –соответственно внешний и внутренний диаметр;

= 4 м – высота  обечайки.    

 

 кН

 

- вес крышки, кН, находим по формуле;

 

                                           (2.45)

 

где F – площадь внутренней поверхности крышки,

 

 

- вес конусного  днища, кН;

 

 

 

- вес крышки  люка, кН;

 

 

Подставим соответствующее  значение в выражение (2.43), получим;

 

 

 

Определим вес жидкости в  аппарате, кН, по формуле;

 

                                                                 (2.46)

 

где -1400 - плотность аммиачной селитры;

= 25.025 - объем аммиачной селитры.

 

 

 

-=10830кН – вес  арматуры.

Тогда общий вес аппарата составляет, кН;

 

 

 

Для выпарного аппарата применяем  цилиндрическую опору.

Найдем ширину нижнего  опорного кольца, м;

 

                                               (2.47)

 

где

 

 

 

Выступающая ширина нижнего  опорного кольца должна удовлетворять условию;

 

 

 

Тогда м.

Толщину нижнего опорного кольца рассчитаем по формуле, м;

 

                                    (2.48)

 

Подставим численные значения в формулу (2.48), м;

=max

 

Принимаем м.

Произведем подбор анкерных болтов.

Расчетное количество анкерных болтов выбираем 20. Внутренний диаметр анкерного болта определяется по формуле;

 

+C= м

 

Принимаемый диаметр болтов просчитанных по условию. Следовательно подобранный диаметр болтов верный.

 

 

4.3. Расчет теплового элемента.

4.3.1. Произведем расчет теплового элемента и определим толщину стенки, м, по формуле;

                                                                              (3.1)

 

                                        (3.2)

 

Подставим численные значения в формулу (3.2);

 

=

Находим минусовой допуск и определяем величину суммарной  прибавки по формуле (3.1);

 

 м

 

По сортаменту принимаем  толщину стенки равной S=7мм.

 

4.3.2. Определим нагрузки создаваемую тепловым элементом на стенки аппарата.

Определим массу теплового  элемента, кг;

 

                                                     (3.3)

 

где = *=3*0.15*0.007*7850=24.7 кг – масса одной пластины;

=*=3*0.016*0.007=2.6 кг – масса вставки между пластинами.

Тогда общую массу тепловых элементов определим по формуле (3.3);

 кг

Определим максимальное напряжение от основных нагрузок и реакций опор, Па;

                                       (3.4)

 

где - мембранная нагрузка, МПа и определяется по формуле;

 

 МПа

 

 зависит от типа опор и выбирается в зависимости от и .

 

=

 

 

Тогда;

 

 

Найдем максимальное напряжение изгиба от реакции опоры, Па;

 

 

 

где находится в зависимости от

 

 Па

 

Подставим найденные значения и проверим условие прочности, которое имеет вид;

 

 

где А=1 для эксплуатационных условий, тогда

 

 

 

0.02

 

Следовательно условие прочности  выполняется.

             

4.4. Расчет ситчатой тарелки

4.4.1 Расчет скорости газа и диаметр абсорбера.

Скорость газа в интервале  устойчивой работы ситчатых тарелок  определяется с помощью уравнений;

 

                                            (4.1)

 

                                             ( 4.2 )

 

Где =6804,03 кг/ч – расход аммиачной селитры;

=6804,03/3600=1,89 кг/с;

 = 24969 кг/ч – расход аммиаковоздушного пара;

= 24969/3600=6,94 кг/с;

=1.12 кг/м³ – плотность аммиаковоздушного прара;

=1186 кг/м³ – плотность аммиачной селитры 60%.

Подставим найденные значения в уравнение (2)

 

 

 

Коэффициент В равен 2.95 для  нижнего и 10 для верхнего пределов нормальной работы тарелки (20). Наиболее интенсивный режим работы тарелок соответствует верхнему пределу, когда В=10, однако с учетом возможного колебания нагрузок по газу принимаем В=6-8. Приняв В=8, подставим в (4.1) и получим:

 

 

 

Рабочую скорость газа можно  рассчитать по уравнению:

 

                                                                            (4.3)

 

 м/с

 

Диаметр колонны с ситчатой тарелкой выбираем из таблицы 8.7 (20), по величине рабочей площади тарелки. Рассчитываем как:

                                            (4.4)

 

где – объемный расход аммиаковоздушной смеси в аппарате.

 

 м³/с                    ( 4.5)

 

Найденные значения подставим в формулу (4.4)

 

²

По таблице 8.7 (20) подбираем тарелку ТС-Р:

D=2600 мм – диаметр колонны;

F_p=4.780 м² – рабочая площадь тарелки;

F_сл=0,258 м² – площадь слива;

П =1.540 м – периметр слива;

l_ж=1.7 м – длина пути жидкости;

d₀ =5 мм – диаметр отверстия;

t =18 мм – шаг размещения отверстий;

Н =600 мм – расстояние между  тарелками.

Проверим диаметр аппарата по формуле:

 

                                     D                                               (4.6)

 

          D

 

Принимаем диаметр аппарата 2.6 м, что соответствует подобранному по таблице.

 

4.4.2 Расчет светлого слоя жидкости на тарелке

Расчет светлого слоя жидкости на тарелке h находим из следующего соотношения:

Δ                          (4.7)

 

где - высота газожидкостного барботажного слоя на тарелке, м.

Из формулы (4.7) следует, что:

 

                                                              (4.8)

 

Высоту газожидкостного  слоя для ситчатых тарелок определяем из уравнения:

                                                                                     (4.9)

 

где – критерий Фруда.

Величина С из уравнения  равна:

 

                                                                   (4.10)

 

где σ = 0.03 Н/м – поверхностное  натяжение;

= 20.44 – вязкость  аммиачной селитры 60%;

 

                                                                 (4.11)

 

Подставим значения в формулу (4.11), получим:

 

 

 

Найдем С по формуле (4.10)

 

 

 

Тогда критерий Фруда будет  равен:

 

 

 

Найдем высоту газожидкостного  слоя:

 

                                                                                     (4.12) 

 

=0.11 м

 

Газосодержание барботажного слоя находим по следующему уравнению:

 

                                                                                    (4.13)