Выпарной аппарат

   Примем  ориентировочное значение Re_ор=15000, что соответствует развитому турбулентному режиму течения в трубах. Очевидно, такой режим возможен в теплообменнике, у которого число труб, приходящееся на один ход, равно:

для труб диаметром  d_н=20´2 мм

                               

   Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному  течению : K_ор=800 Вт/(м²К). При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит

                             

   Выбираем  аппарат с диаметром 1000 мм

                           диаметр труб  20´2

                           число труб 1173 шт

                           длина труб 4,0 м

                           площадь теплообмена 295 м² 
 

3.1 Определение толщины  стенки аппарата.

Греющая камера.

Расчетное давление в нижней части обечайки :

            P = P_c + gr_жН´10^-6 = 4,657´9,81´10⁴ + 9,81´1094´4,5´10^-6 = 0,457 Мпа

Номинальное допускаемое  напряжение для стали 

s^*_д = 140 Мпа

Допускаемое напряжение определяем по формуле :

          s^*_д = h ´ s_д = 1 ´ 140 = 140 Мпа

Определим отношение  определяющих параметров s_д и P с учетом коэффициентом

Согласно таблице 15.6 расчетная толщина стенки :

Суммарная прибавка к номинальная расчетная толщина  стенки

С_д = 0

         С = С_к + С_э + С₀ = 1+ 0 + 1,6 = 2,6 мм

Толщина стенки с прибавками

          S = S’ + С = 2,4 + 2,6 = 5 мм.

Проверим условие :

Условие выполнено

Допускаемое давление в обечайке :

 
 

Сепарационная камера.

Расчетное давление в нижней части обечайки :

            P = P_вп + gr_жН´10^-6 = (5,81´9,81´10⁴ + 9,81´1094´1,3)´10^-6 = 0,584 Мпа

Номинальное допускаемое  напряжение для стали 

s^*_д = 140 Мпа

Допускаемое напряжение определяем по формуле :

          s^*_д = h ´ s_д = 1 ´ 140 = 140 Мпа

Определим отношение  определяющих параметров s_д и P с учетом коэффициентом

Согласно таблице 15.6 расчетная толщина стенки :

Суммарная прибавка к номинальная расчетная толщина  стенки

С_д = 0

         С = С_к + С_э + С₀ = 1+ 0 + 1,2 = 2,2 мм

Толщина стенки с прибавками

          S = S’ + С = 4,8 + 2,2 = 7 мм.

Проверим условие :

Условие выполнено

Допускаемое давление в обечайке :

 
 

3.2 Расчет опор. 

Греющая камера. 

G = G_ап / f_к                f_к = 0.785´(D²_н – D_в²) = 0,785´(1,405² – 1,4²) = 0,011 м²

G = 15170 / 0,011 = 1,38 МПа

Определим основные размеры опоры (лапы) типа VIII (см. рис. 29.1) для вертикального цилиндрического аппарата, подвешенного на четырех лапах. по следующим данным: нагрузка, воспринимаемая одной лапой, G= 1,38 МПа; материал корпуса аппарата и лап — сталь ( s_ид= s_сд =120 Мн/м²); число ребер в лапе z=2; вылет опоры l= 0,3 м; лапы опираются на деревянные подкладки (q_д= 2,7 Мн/м²); толщина стенки  цилиндрического корпуса аппарата = 5 мм (С_к= 2м) диаметр корпуса  = 1,4 м.

   Принимаем отношение вылета лапы к высоте ребра      l/h=0.5

    Тогда                           

Расчетную толщину  ребра лапы при k = 0.6 определяем по формуле (29.1):

                  

   Отношение

Принимаем с  учетом прибавки на коррозию толщину  ребра s = 45 мм. Выбираем длину опорной плиты лапы l₁ = 0.25 м. ,а толщину ее s =45 мм.

Расчетная ширина опорной плиты лапы

Принимаем   b = 0.40 м.

Ребра привариваются  к корпусу сплошным круговым швом с катетом h_ш=8мм Общая длина сварного шва

L_ш=4( h + s )=4 ( 0.6 + 0.045 ) = 2.58 м.

Прочность сварного шва при  t_сд  = 80 Мн/м² проверяем по формуле (29.2):

   

т. е. прочность обеспечена.

Полагая b = B и h = H , определим максимальные напряжения сжатия в корпусе аппарата в месте присоединения к нему лап. Предварительно находим значения параметров:

                     

                   

Момент от реакции  опоры, действующий на лапу при расчетном  плече                                            l’ = 0,15 м,

По графикам на рис. 29.7 определяем значение коэффициентов К: для

          

Параметр b для нахождения моментов, действующих на корпус, определяем по формуле (29.3):

     для  определения меридиональных моментов

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     для  определения кольцевых моментов 

    По  графику на рис. 29.3 при  b₂ = 0,429 и  

      определяем параметр       откуда

По графику  на рис. 29.4 при  b₁ = 0,286 и     определяем параметр    откуда

Параметр b для нахождения сил, действующих на корпус, определяем по формуле (29.4):   

По графику  на рис. 29.8 определяем значение коэффициентов К: для

Для b = 0,375 и находим: по графику на рис. 29.5

      ; по графику на рис. 29.6 

откуда значения P_M и P_K будут равны:

Суммарные напряжения сжатия в корпусе аппарата при толщине стенки  s-C_K = 0,004 м в месте присоединения лапы (сверху) определяем:

       в меридиональном направлении  по формуле (29.5)

    в  кольцевом направлении по формуле  (29.6)

Так как получившиеся напряжения больше допускаемых к  аппарату привариваем подкладной лист толщиной 25 мм, тогда s_с = 67,5МПа s_с = 112,8 МПа

Сепарационная камера. 

G = G_ап / f_к                f_к = 0.785´(D²_н – D_в²) = 0,785´(2,207² – 2,2²) = 0,024 м²

G = 30340 / 0,024 = 1,26 МПа

Определим основные размеры опоры (лапы) типа VIII (см. рис. 29.1) для вертикального цилиндрического аппарата, подвешенного на четырех лапах. по следующим данным: нагрузка, воспринимаемая одной лапой, G= 1,26 МПа; материал корпуса аппарата и лап — сталь ( s_ид= s_сд =120 Мн/м²); число ребер в лапе z=2; вылет опоры l= 0,3 м; лапы опираются на деревянные подкладки (q_д= 2,7 Мн/м²); толщина стенки  цилиндрического корпуса аппарата = 7 мм (С_к= 2м) диаметр корпуса  = 2,2 м.

   Принимаем отношение вылета лапы к высоте ребра      l/h=0.5

    Тогда                           

Расчетную толщину  ребра лапы при k = 0.6 определяем по формуле (29.1):

                  

   Отношение

Принимаем с  учетом прибавки на коррозию толщину  ребра s = 70 мм. Выбираем длину опорной плиты лапы l₁ = 0.3 м. ,а толщину ее s =70 мм.

Расчетная ширина опорной плиты лапы

Принимаем   b = 0.55 м.

Ребра привариваются  к корпусу сплошным круговым швом с катетом h_ш=8мм Общая длина сварного шва

L_ш=4( h + s )=4 ( 0.6 + 0.07 ) = 2.68 м.

Прочность сварного шва при  t_сд  = 80 Мн/м² проверяем по формуле (29.2):

   

т. е. прочность  обеспечена.

Полагая b = B и h = H , определим максимальные напряжения сжатия в корпусе аппарата в месте присоединения к нему лап. Предварительно находим значения параметров:

                                 

                   

Момент от реакции  опоры, действующий на лапу при расчетном  плече                                            l’ = 0,15 м,

По графикам на рис. 29.7 определяем значение коэффициентов К: для

          

Параметр b для нахождения моментов, действующих на корпус, определяем по формуле (29.3):