- •Колонные аппараты процессов абсорбции и ректификации и элементы расчета
- •Рецензенты:р.Н.Фаткуллин Доцент кафедры,кандидат технических наук т.Г. Белобородова
- •Содержание
- •Основные обозначения
- •1 Классификация аппаратов колонного типа
- •1.2 Отбойные устройства колонных аппаратов
- •2 Колонные аппараты насадочного типа
- •2.1 Распределительные устройства насадочных колонн
- •2.1.1 Распределительные устройства для подачи жидкости
- •2.1.2 Распределители газа
- •2.2 Насадочные контактные устройства
- •2.2.1 Характеристика насадок
- •3 Колонные аппараты тарельчатого типа
- •3.1 Классификация контактных тарелок
- •3.2 Характеристика тарелок с переливными устройствами
- •3.2.1 Устройство и работа барботажной тарелки
- •3.2.2 Конструкции переливных устройств
- •3.2.2.1 Устройства ввода и вывода жидкости
- •3.2.3 Минимальная скорость перехода на беспровальный режим
- •3.2.4 Градиент уровня жидкости на тарелке
- •3.2.5 Захлебывание тарелок с переливными устройствами
- •3.2.6 Тарелки колпачкого типа
- •3.2.6.1 Тарелки с круглыми колпачками
- •3.2.6.2 Тарелки с s – образными элементами
- •3.2.7 Тарелки клапанные
- •3.2.8 Тарелки ситчатые
- •3.2.8.1 Тарелки ситчатые с отбойными элементами
- •3.2.8.2 Тарелки ситчато-клапанные
- •3.2.9 Тарелки с однонаправленным движением пара (газа) и жидкости
- •3.3 Характеристика тарелок провального типа
- •3.3.1 Решетчатые тарелки
- •3.3.2 Тарелки вихревого типа
- •3.4 Основы выбора типа тарелок
- •3.5 Технические характеристики тарелок
- •Колонные аппараты пленочного типа
- •5 Распыливающие аппараты колонного типа
- •5.1 Полые распыливающие аппараты
- •5.2 Скоростные прямоточные распыливающие аппараты
- •6 Гидродинамика аппаратов колонного типа
- •6.1 Гидродинамика аппаратов насадочного типа
- •6.1.1 Однофазное движение потока через насадку
- •6.1.1.1 Движение газа
- •6.1.1.2 Движение жидкости
- •6.1.2 Двухфазное движение газа и жидкости через насадку
- •6.2 Гидродинамика аппаратов тарельчатого типа
- •6.2.1 Гидродинамика барботажных тарелок
- •6.2.2 Гидродинамика тарелок с переливными устройствами
- •6.2.2.1 Гидродинамика тарелки колпачкового типа
- •6.2.3 Гидродинамика тарелок провального типа
- •6.3 Гидродинамика аппаратов пленочного типа
- •6.3.1 Однофазное пленочное течение
- •6.3.2 Пленочное течение в двухфазном потоке
- •7.Гидродинамический расчет аппарата тарельчатого типа.
- •7.1 Гидродинамический расчет аппаратов тарельчатого типа
- •7.1.1 Расчет переливных устройств
- •7.1.2 Гидродинамический расчет тарелок с переливными устройствами
- •7.2. Расчет тарелок провального типа
- •8 Расчет сосудов и аппаратов колонного типа.
- •8.1Расчетные сечения.
- •8.2. Расчетные нагрузки и расчетная температура.
- •8.3 Сочетание нагрузок.
- •8.4 Корпус колонного аппарата.
- •8.5 Расчет элементов опоры колонных аппаратов.
- •9 Расчет опорных балок под тарелки и решетки.
- •1 Расчет на прочность колонны
- •1.9 Расчет нижнего днища Расчет аналогичен расчету верхнего днища.
- •2 Расчет колонны на ветровую нагрузку
- •10 Расчет опор колонных аппаратов на ветровую нагрузку и сейсмическое воздействие
- •11 Компьютерный расчет опор колонных аппаратов на ветровую нагрузку и сейсмические воздействия
- •Список использованных источников.
9 Расчет опорных балок под тарелки и решетки.
Приближенно принимают, что балка свободно оперта на две опоры и воспринимает равномерно распределенную нагрузку от веса части собственно тарелки или решетки, а также от насадки и своя рабочей жидкости, находящейся на тарелке или на решетке.
Общую массу, воздействующую на балку, определяют по формуле:
где — масса всей тарелки или решетки, кг;
— высота слоя рабочей жидкости на тарелке или решетке, м;
— длина балки, м;
— расстояние между осями смежных балок, м;
— плотность жидкости.
Расчетный изгибающий момент балки, Н•м
где g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.
Расчетный момент сопротивления балки, м3
где — допускаемое напряжение материала балки, Па.
Расчетный момент инерции балки при допускаемом относительном прогибе ее, равном 0,0005, м4
где Е — модуль продольной упругости материала балки, Па (см. приложение 1)
По найденным значениям ивыбирают профиль и размеры опорной балки [26].
Расчетную температуру определяют на основании тепловых расчетов или опытных данных. При положительных температурах за расчетную принимают небольшую температуру стенки. При работе элементов химической аппаратуры в условиях любых отрицательных температур за расчетную температуру принимают 200С. В тех случаях, когда по тем или иным причинам нельзя воспользоваться ни расчетными, ни опытными данными либо нагрев элементов аппаратуры неравномерен, за расчетную следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 200С. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материалов и допускаемых напряжений.
Под рабочим давлением понимают максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления при срабатывании предохранительного клапана или других предохранительных устройств.
Под условным (номинальным) давлением принято понимать наибольшее избыточное давление при расчетной температуре 200С, при котором обеспечивается длительная работа аппарата или сосуда при той же температуре. Ряд условных давлений нормализован (ГОСТ 9493-80) в пределах от 0,10 до 100 МПа. Значения условных давлений в МПа выбирают из ряда [1]: 0,10; 0,16; 0,25; 0,30; 0,40; 0,60; 0,80; 1,00; 1,25; 1,60; 2,0; 2,50; 3,20; 4,0; 5,0; 6,30; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 32,0; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0; 100. приведенный ряд распространяется на промышленные резервуары и газгольдеры.
Под расчетным понимают давление, для которого проводят расчет элементов аппаратуры на прочность. Его принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше последнего. При расчете элементов, разделяющих пространства с разными давлениями (например, в аппаратах с рубашками), за расчетное принимают либо давление в каждом их этих пространств, либо давление, требующее большей толщины стенки рассчитываемого элемента. Если на элемент сосуда или аппарата действует гидростатическое давление, составляющее 5% или более от рабочего, то расчетное давление для этого элемента следует увеличить на это же значение.
Под пробным понимают давление, при котором проводят испытание сосуда или аппарата.
Допускаемое напряжение для выбранного материала приближенно можно определить по формуле
(1)
где η –коэффициент;
σ*-нормативное допускаемое напряжение.
Для взрыво- и пожароопасных сред η принимают равным 0,9, в остальных случаях η = 1,0. Значения σ* для ряда сталей приведены в таблице 1.
Значение модуля продольной упругости Ε в зависимости от выбранного материала при расчетной температуре определяют по таблице 2.
Коэффициент прочности сварных швов (φ) характеризует прочность сварного шва по сравнению с прочностью основного материала. Значение этого коэффициента зависит от метода сварки и типа сварного соединения (табл. 3). Для бесшовных элементов сосудов и аппаратов φ = 1.
При расчете сосудов и аппаратов необходимо учитывать прибавку к расчетным толщинам элементов (с). Исполнительную толщину стенки элемента определяют по формуле
(2)
где прибавка к расчетной толщине (sp) равна
с = с1 + с2 + с3 (3)
Прибавки с2 (для компенсации минусового допуска) и с3 (для компенсации утончения в процессе изготовления аппаратуры), как правило, невелики и учитываются технологами по обработке материалов. Гораздо существеннее прибавка с1 для компенсации коррозии и (или) эрозии элементов сосуда или аппарата. Таким образом, формула (3) может быть записана в виде
с = с1 = ПТа
где П – скорость коррозии или эрозии;
Та – срок службы аппарата.
Для конструктивных элементов, имеющих защитные покрытия, с = 0. При двустороннем контакте с коррозионной и (или) эрозионной средой прибавку с1 необходимо соответственно удваивать.
Техническая характеристика
Рабочие условия:
давление, МПа ……………………………….0,6
температура, 0С…………………………………100
среда……………………………………углеводороды
Габаритные размеры, мм:
диаметр…………………………………………2592
высота…………………………………………..32000
вес (металла), т…………………………………55,9