Гидравлическое сопротивление насадки Δр:
ΔР=1169U ΔРc
Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки:
где 
- коэффициент сопротивления сухой неорошаемой насадки, зависит от режима движения газа в насадке
Критерий Рейнольдса для газа в верхней и нижней частях колонны соответственно:
Следовательно, режим движения турбулентный.
Для турбулентного режима коэффициент сопротивления сухой насадки в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига:
Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки в верхней части колонны:
Па
Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки в нижней части колонны:
Па
Плотность орошения в верхней и нижней части колонны:
м3/(м2*с)
м3/(м2*с)
Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в верхней и нижней части колонны:
Па
Па
Общее гидравлическое сопротивление насадки:
ΔР = ΔР.В + ΔР.Н =5706+10030 = 15736 Па.
Прочностной расчет
По рекомендации [7], принимаем сталь Х18Н10Т, она пригодна для работы при контакте с хлорсодержащими веществами и производными бензола. Коррозия этой стали равномерная, и составляет: w=0,14 мм/год.
Толщина стенки аппарата:
Sp=PpD/(2*φ*[σ]-Pp)
где Рр − расчётное давление, МПа
Рр=Р+Рг
где Р − давление в аппарате, МПа;
Рг − гидростатическое давление столба жидкости.
Так как Рг мало по сравнению с Р, его можно не учитывать.
φ-коэффициент прочности сварных швов, φ=0,9
[σ] − нормативное допускаемое напряжение, МПа
[σ]=η*σ*
η − коэффициент, зависящий от вида заготовки.
Для листового проката η=1. σ*=152 МПа, при t=100оС
|
|
Откуда [σ]=152 МПа
Расчетная толщина стенки равна:
Sp=0,1*1,4/(2*0,9*152-0,1)=0,000511 м
Исполнительная толщина стенки равна:
S=Sp+C+C0
где С – прибавка на коррозию, которая находится по формуле:
С=T*w
где Т=10 лет − срок эксплуатации аппарата; С0 − округление до ближайшего целого значения.
S=0.000511+0.0014=0.002 м=2 мм
Примем толщину стенки цилиндрической обечайки 6 мм. Крышку и днище выберем эллиптические, так как они являются наиболее распространёнными. По рекомендации [9] (табл. 7.2. стр. 116) подберём крышку и днище нужного размера. При диаметре аппарата D=1400 мм, толщина стенки крышки и днища будет равна Sд=6 мм. Целесообразно принять толщину стенки цилиндрической обечайки, крышки и днища одинаковой и равной 6 мм.
Выбор опор
Для определения опоры необходимо определить вес аппарата:
G=mKB*g
где: g - ускорение свободного падения равное 9,8 м2/с.
mKB - масса корпуса, наполненного водой.
mKB=mK+mB
где: mK - масса корпуса аппарата (массой тарелок можно пренебречь).
mB - масса воды залитой в аппарат.
где V − объем, равный:
V=HK*S
где HK − высота колонны с запасом и с учетом крышки и днища: HK=4,6 м.
S − площадь поперечного сечения аппарата:
S=0,785*d2=0.785*0.82=0.55 м2
Тогда объем колонны будет равен:V=0.55*4,6=2,53 м3. Плотность стали приближенно равна:r=7850 кг/м3. Комплекс kS:
где: [s]-нормативное допускаемое напряжение.
j-коэффициент прочности сварных швов равный 0,95
Подставим полученные величины в уравнение (3):
кг.
Масса воды залитой в колонну:
mB = rB*V = 1000*2,53 = 2530 кг
Тогда масса колонны, заполненной водой, будет равна:
|
|
mKB=2530+322=2852 кг.
G=2852*9.81=27978 Н.
По рекомендации [9] (стр. 288), принимаем стандартную цилиндрическую опору 3-го типа (с кольцевым опорным поясом ОСТ 26-467-78).
Рис. 1. − Конструкция стандартной цилиндрической опоры для
стальных сварных колонных аппаратов. Тип 3 – с кольцевым опорным
поясом
Расчёт штуцеров
Диаметр штуцеров найдём по формуле:
где G - массовый расход жидкости(газа), кг/с;
w - скорость жидкости(газа), м/с;
wж=0,5 м/с; wг=3,5 м/с;
ρ-плотность жидкости газа, кг/м3.
Диаметр штуцера для ввода исходной смеси равен:
Принимаем стандартный штуцер d=45 мм (По [9] табл. 10.1, стр. 173)
Диаметр штуцера для отвода пара из верхней части колонны:
мм
Принимаем стандартный штуцер диаметром d=130 мм (По [9] табл. 10.1, стр. 173)
Диаметр штуцера для отвода кубового остатка:
Возьмём стандартный штуцер диаметром d=45 мм (По [9] табл. 10.1, стр. 173)