Быстрый поиск

Реферат: Расчет разделения смеси диоксан-толуол в насадочной ректификационной колонне

где Qпот приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоёмкости взяты соответственно при tD=94°С, tW=102°С, tF=96°С, температура кипения исходной смеси tF определена по t-x-y по диаграмме (рис.3.2).

СW = (0,54 ∙ 0,019 + 0,45 ∙ (1 - 0,019)) ∙ 4190 = 1893 Дж/(кг ∙ К);

СF = (0,53 ∙ 0,439 + 0,44 ∙ (1 - 0,439)) ∙ 4190 = 2009 Дж/(кг ∙ К);

CD = (0,52 ∙ 0,896 + 0,44 ∙ (1 - 0,896)) ∙ 4190 = 2144 Дж/(кг ∙ К).

CD, СW, СF-взяты из справочника [8].

Qк=(752000 + 0,278 ∙ 2144 ∙ 94 + 0,302 ∙ 1893 ∙ 102 – 0,58 ∙ 1893 ∙ 96) ∙ 1,03= = 760937 Вт ≈ 761кВт.

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

Q=1,05 ∙ GF ∙ СF ∙ (tF–tнач), (3.31)

где тепловые потери приняты в размере 5%, удельная теплоёмкость исходной смеси СF = (0,5∙ 0,439+0,42 ∙ (1-0,439)) ∙ 4190 = 1907 Дж/(кг ∙ К)

при t = (96+18)/2 =57 °С.

Q=1,05 ∙ 0,58 ∙ 1907 ∙ (96 – 18) = 90586 Вт.

Расход греющего пара, имеющего давление рабс=4 кгс/см2 и влажность 5%

а) в кубе испарителе:

Gгп=Q/(rгп ∙ X), (3.34)

где rгп=2141 ∙ 103 Дж/кг – удельная теплота конденсации греющего пара.

Gгп = 760937/(2141 ∙ 103 ∙ 0,95) = 0,374 кг/с;

б) в подогревателе исходной смеси

Gгп = 90586/(2141 ∙ 103 ∙ 0,95) = 0,045 кг/с.

Всего: 0,374 + 0,045 = 0,419 кг/с или 1,508 т/ч.

Расход охлаждающей воды при нагреве её на 200С в дефлегматоре:

Vв=Qд/(Св ∙ (tкон-tнач) ∙ ρв), (3.35)

где Св=4190 Дж/(кг ∙ К) - удельная теплота конденсации воды; ρв- плотность воды.

Vв=75200/(4190 ∙ 20 ∙ 1000)=0,009 м3/с или 32,4 м3/ч.
4 Механический расчет установки

4.1 Расчет толщины обечаек

Исполнительную толщину тонкостенной гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внешним давлением, рассчитываем по формуле:

, (4.1)

где pн – наружное давление, равное разности атмосферного и данного

760 - 600 = 160 мм. рт. ст. = 0,1- 0,08=0,02 МПа.

Т. к. среда является агрессивной и токсичной, то принимаем сталь 12Х18H10Т, для которой σ*=152 МПа [11],

С – прибавка к расчётным толщинам.

С = П ∙ τ, (4.2)

где П – скорость коррозии или эрозии, П = 0,1мм/год, τ – срок службы аппарата, принимаем τ = 20 лет.

С = 0,1 ∙ 20 = 2 мм.

К2=0,35 – коэффициент, определяемый по Рис. 13.1 [11].

[σ]=ησ*, (4.3)

где η = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки (листовой прокат).

[σ]= 1 ∙ 160=160 МПа.

мм

Примем S = 8 мм.

Для обечаек с диаметром больше 200мм должно соблюдаться условие:

(S-C)/D < 0,1 (4.4)

(8 – 1)/1200 = 0,0058 < 0,1 - условие выполняется.

Проверим конструкцию на устойчивость по формуле:

Рн/[pн]+F/[F]+M/[M]1. (4.5)

Т. к. аппарат имеет большую высоту, то М будет на порядок больше F. Тогда выражением F/[F] пренебрегаем.

Допускаемое наружное давление находят по формуле:

. (4.6)

Допускаемое давление из условия прочности находят по уравнению:

[pн]σ= 2 ∙ [σ] ∙ (S – C)/(D + S – C) (4.7)

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяют по уравнению:

, (4.8)

где В1 – меньшее из двух, вычисленных по формулам:

В1=1; В1=, (4.9)

ny – запас устойчивости, равный 2,4.

Допускаемый момент находят по выражению:

(4.10)

Допускаемый изгибающий момент из условия прочности:

[М]σ= 0,25 ∙ π ∙ D ∙ [σ] ∙ (S – C) ∙ (D + S – C) (4.11)

Допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости:

(4.12)

Определим изгибающий момент.

Вес слоя насадки равен: G=9,8 ∙ Vн ∙ ρ= (3 ∙ 9 ∙ 3,14 ∙ 0,62) ∙ 540=161514 Н.

Учитывая вес обечаек (при S=16 мм это около 80 кН), днища, крышки, распределительных тарелок, фланцев и т. д., округлим до 0,3 МН. Тогда

M=G ∙ Hк ∙ 0,215 = 0,3 ∙ 34 ∙ 0,215=2,193 МН ∙ м.

Расчёты сведём в таблицу:

Таблица 4.1. Влияние внешнего давления и момента на устойчивость

S, м	[M]σ	[M]E	[M]	M/[M]	В1	[p]E	[p]σ	[p]	Pн/[pн]	Pн/[pн]+ M/[M]
0,007	0,908	1,437	0,768	2,857	0,446	0,013	1,328	0,013	1,502	4,359
0,008	1,091	2,266	0,983	2,232	0,407	0,023	1,592	0,023	0,869	3,101
0,009	1,273	3,332	1,190	1,844	0,377	0,037	1,856	0,037	0,548	2,391
0,010	1,457	4,652	1,390	1,578	0,352	0,055	2,119	0,055	0,367	1,945
0,012	1,824	8,127	1,779	1,232	0,315	0,107	2,645	0,106	0,188	1,420
0,014	2,192	12,820	2,161	1,015	0,288	0,184	3,168	0,184	0,109	1,124
0,016	2,562	18,848	2,538	0,864	0,266	0,292	3,690	0,291	0,069	0,933