для  определения меридиональных моментов

     

     для  определения кольцевых моментов 

    По  графику на рис. 29.3 при  b₂ = 0,27 и  

      определяем параметр       откуда

По графику  на рис. 29.4 при  b₁ = 0,25 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 = 0,263 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 = 0,006 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 30 мм, тогда s_с = 108 МПа s_с = 118 МПа 

3.3 Расчет закрепления  труб в трубной  решетке.

Большее давление в трубном пространстве p_m= 0,457 МН/м² , трубы d_н = 0,025 м        t = 0,032 м.

Расчетная осевая сила , действующая в месте  закрепления трубы в решетке :

Допускаемая нагрузка приходящаяся на единицу условной поверхности, для стали при гладкой развольцовке выбираем по таблице 25.4 [2]  q = 15 МН/м².

Рассчитываем высоту трубной решетки исходя из закрепления в ней труб

то же по формуле

Номинальная расчетная  высота решетки снаружи 

K = 0.28                 D = D_в = 1400 мм                

P = 0,457 МПа          s_ид = 140 Мпа

 

Принимаем  h = 60 мм

                          

                                              d  

h                                                             

                                                                  d = (1.02- 1.016) d_н

 
 

4. Конструкторский  расчет. 

4.1 Описание аппарата  с выносной греющей  камерой.

      Область применения аппарата. Аппараты данного типа применяют для выпаривания агрессивных и высоковязких растворов (вязкостью выше 200 спа), а также растворов, вызывающих инкрустацию поверхности теплообмена, что обуславливает необходимость остановки и вскрытия аппарата для чистки. Аппараты используют, в частности, при выпаривания растворов сахара, сульфатных щелоков, продуктов микробиологического синтеза.

      Устройство  основных узлов аппарата. Греющая камера в данном случае выполнена в виде обычного кожухотрубного теплообменника. Первичный пар подается в нее через прямоугольные вырезы в цилиндрической обечайке камеры. Исходный раствор {если он нагрет до температуры кипения) вводится в нисходящую ветвь циркуляционного контура через штуцер. Раствор поднимается по кипятильным трубам вверх, превращаясь вследствие подвода к нему тепла от первичного пара в парожидкостную смесь.

      Такое направление движения раствора в  аппарате объясняется тем, что в кипятильных трубах в результате подвода тепла находится смесь жидкости с паром, а в циркуляционной трубе следствие отсутствия обогрева содержится только жидкость. Плотность жидкости больше плотности парожидкостной смеси, а движение в циркуляционном контуре происходит из зон с большей плотностью в зоны с меньшей плотность.

      В аппаратах данного типа достигается  более высокая в сравнении с предыдущими аппаратами скорость циркуляции раствора (до 1,5 м/сек), так как циркуляционная труба в данном случае не обогревается снаружи. Вследствие этого разность плотностей среды в циркуляционной и кипятильных трубах в данном аппарате больше аналогичной разности плотностей в аппарате с подвесной камерой или аппарате с внутренней греющей камерой и центральной циркуляционной трубой . Кроме того, в аппарате с выносной греющей камерой более велики длины подъемного и опускного участков циркуляционного контура, что также вызывает возрастание скорости циркуляция.

      Для снижения гидравлического сопротивления  циркуляционного контура (чем меньше гидравлическое сопротивление контура, тем больше скорость циркуляции раствора в нем) он снабжен направляющими обеспечивающими более плавный поворот потока.

      Из  трубного пространства греющей камеры парожидкостная смесь через штуцер  поступает в сепарационную камеру . Ввод парожидкостной смеси в сепарационную камеру осуществляется тангенциально. Тангенциальный ввод обеспечивает закручивание потока эмульсии. Возникающее при этом поле центробежных сия способствует отделению вторичного пара от жидкости.

      Достоинства данной конструкции состоят в том, что ремонт и ревизию, греющей камеры можно производить без полной остановки аппарата, если присоединить к его корпусу две греющие камеры. Благодаря удобной конструкции основных узлов аппарата, его остановка для механической чистки непродолжительна.

      Устройство  аппаратов с выносной греющей  камерой позволяет создать более интенсивную циркуляцию раствора, чем в других типов аппаратов. Кроме того, возможна работа данного аппарата по принципу прямотока раствора. Тогда аппарат функционирует без циркуляционной трубы, а раствор проходит через кипятильные трубы лишь один раз.

      Недостатки  конструкции аппарата с выносной греющей камерой. заключаются в следующем. Для этих аппаратов характерны несколько большие тепловые потери и больший расход металла на 1 м² поверхности теплообмена, чем в аппаратах других типов. 

2.   Конструирование  и расчет штуцеров  выпарного аппарата.

 Штуцер  служит для присоединения к аппарату трубопроводов, трубопроводной арматуры, КИП и т.д.

  Штуцер  состоит из патрубка (короткого  отрезка трубы) и присоединенного  к нему фланца. Патрубок крепится к отверстию в корпусе аппарата.

   Диаметр  штуцера определяется по уравнению расхода

 

 где   G – массовый расход среды, протекающей через штуцер, кг/ч;

          r - плотность среды, кг/м³;

          d_вн - внутренний диаметр штуцера (расчетный), м;

          w - допустимая скорость среды, протекающей через штуцер, м/с.

 Штуцера нормализованы  по соответствующим условным давлениям  P_у и диаметрам условного прохода D_у .

  Длина  штуцера (расстояние от привалочной  поверхности фланца  до стенки  аппарата в месте крепления  штуцера) l должна быть минимальной и обеспечивать удобство монтажа фланцевого соединения. 

 Ввод  греющего пара .

  Т₁ =179 °С                  r₁ =5,0418 кг/м³      D₁ = 7121,22 кг/ч                              

  Т₂ =146,474 °С           r₂ =2,33 кг/м³          D₂ = 6751,63 кг/ч      w =25 м/с                

  Т₁ =111,58 °С             r₁ =0,8696 кг/м³      D₃ = 7961,08 кг/ч

 

 

 

 

 

 Принимаем d = 400 мм. 
 

 Выход конденсата.

 T_{вп 1} =156,551 °С      r_{в 1} =912,25 кг/м³             W₁ =6751,63 кг/ч

 t_{вп 2} =125,209 °С      r_{в 2} =936,7 кг/м³          W₂ =7961,08 кг/ч        w =1 м/с

 t_{вп 3} =60,7 °С            r_{в 3} =981,75 кг/м³        W₃ =8971,5 кг/ч 

 

 

 

 

   

 Принимаем d = 60 мм. 

 Вход  раствора.

 w₁ =2 м/с            t^¢ _к1 =160,91 °С             x_н =8 %               r_р1 =1074 кг/м³

 w₂ =1 м/с            t^¢ _к2 =132,96 °С             x_к1 =10,32 %       r_р2 =1094 кг/м³

 w₃ =1 м/с            t^¢ _к3 =94,117 °С             x_к2 =15,7 %         r_р3 =1149 кг/м³ 
 

 

 

 

 Принимаем d = 100 мм. 

 Выход раствора.

 w₁ =1 м/с            t^¢ _к1 =160,91 °С             x_к1 =10,32 %            r_р1 =1094 кг/м³

 w₂ =1 м/с            t^¢ _к2 =132,96 °С             x_к2 =15,7 %              r_р2 =1149 кг/м³

 w₃ =1 м/с            t^¢ _к3 =94,117 °С             x_к3 =38 %                 r_р3 =1378,13 кг/м³ 
 

 

 

 

 Принимаем d =100 мм. 

 Вторичный пар.

 w₁ =25 м/с                t_{вп 1} =156,551 °С                r_{п 1} =3,009 кг/м³