Расчет насадочного абсорбера

Задание

 

Рассчитать элементы конструкции  абсорбера с насадкой по главным критериям работоспособности (надежности, прочности, герметичности, устойчивости, жесткости, виброустойчивости)   при воздействии на них соответствующих  напряжений.

В процессе заполнения задания изложить конструкцию и работу аппарата, особенности выбора и использования отдельных конструктивных элементов, теоретические основы расчета аппарата, способы изготовления, правила Госгортехнадзора

Исходные данные:

 

											Среда
0,5	0,1	1,0	1,8	1,0	атм	15	700	0,4	10	0,01	неагр.

 

Марка стали для выбора: 16ГС, ВСт.3пс, 12ХМ, 12Х18Н10Т, Ст.20, 20К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание 

 

Аннотация ……………………………………………………………

Введение ………………………………………………………………

1. Литературный обзор ………………………………………………
2. Назначение, конструкция и устройство аппарата ………………..
3. Выбор конструкционных материалов аппарата …………………..
4. Расчет на прочность основных конструктивных 

элементов аппарата

4.1 Определение расчетного  давления, расчетной 

температуры, допускаемого напряжения, коэффициентов

прочности сварных швов, конструктивных прибавок на

коррозию и эрозию ……………………………………………….

4.2 Расчет корпуса,  днища и крышки………………………………...

4.3 Выбор оптимального варианта конструкции фланцев,

формы привалочной поверхности, материала прокладок ………

4. Расчет узла сопряжения оболочек

5. Требования к испытаниям аппарата и правила

Госгортехнадзора………………………………………………………

6. Проверочные расчеты на прочность деталей с

использованием ЭВМ…………………………………………………..

Заключение ……………………………………………………………….

Список использованной литературы …………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

В данной курсовой работе произведены расчеты элементов  конструкции абсорбера с насадкой по главным критериям работоспособности (надежности, прочности, герметичности, устойчивости, жесткости, виброустойчивости)   при воздействии на них соответствующих напряжений.

В процессе заполнения задания  были изложены: конструкция и работа аппарата, особенности выбора и использования отдельных конструктивных элементов, теоретические основы расчета аппарата, способы изготовления, правила Госгортехнадзора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

 

Целью механического  расчета химического и нефтехимического оборудования является определение размеров отдельных элементов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию машин и аппаратов за счет достаточной механической прочности, плотности разъемных соединений, устойчивости к сохранению формы и необходимой долговечности.

Конструкция аппарата должна предусматривать возможность внутреннего осмотра, очистки, промывки и продувки. Внутренние устройства, препятствующие осмотру, должны быть съемными. Рубашки допускается выполнять приварными. Аппараты должны иметь люки-лазы для внутреннего осмотра, расположенные в удобных для обслуживания местах. При наличии у аппарата съемных крышек или днищ и фланцевых штуцеров, обеспечивающих возможность внутреннего осмотра, лазы и люки в аппаратах не обязательны. Кожухотрубчатые теплообменники (за исключением испарителей с паровым пространством), а также аппараты с рубашкой для криогенных жидкостей допускается выполнять без лазов.

Для возможности проведения гидроиспытаний аппарат должен иметь  штуцера для наполнения и слива  воды, а также для поступления  и удаления воздуха (можно использовать технологические). На вертикальных аппаратах эти штуцера должны быть расположены с учетом возможности гидроиспытаний в горизонтальном положении.

Для подъема и установки  аппарата на нем требуется предусмотреть  строповые устройства. Допускается  для этих целей использовать имеющиеся  на аппарате элементы (горловины, штуцера, уступы и др.), если прочность их при этом не вызывает сомнений, что должно быть проверено расчетом.

Специфические условия  эксплуатации химического оборудования, характеризуемые широким диапазоном давлений и температур при агрессивном воздействии среды, определяют следующие основные требования к конструкционным материалам:

- высокая химическая  и коррозионная стойкость материалов  в агрессивных средах при рабочих параметрах;

- высокая механическая  прочность при заданных рабочих  давлениях, температуре и дополнительных нагрузках, возникающих при гидравлических испытаниях и в период эксплуатации аппаратов;

- хорошая свариваемость  материалов с обеспечением высоких  механических свойств сварных соединений;

- низкая стоимость  и недефицитность материалов.

Работоспособность материала  оценивается критериями: прочностью, жесткостью, устойчивостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью.

Критерий прочности  предполагает три ее вида: статическую, циклическую и контактную.

На статическую прочность рассчитывают:

а) аппараты под постоянным внутренним давлением;

б) быстровращающиеся  диски и оболочки;

в) элементы машин и  аппаратов, находящиеся под постоянной нагрузкой.

На циклическую прочность  рассчитывают детали, находящиеся под  переменной нагрузкой (валы, зубчатые колеса, пружины и т.п.).

На контактную прочность  рассчитываются такие элементы машин  и аппаратов, как пара бандаж-ролик, кулачок-толкатель и т.д.

Критерий жесткости  является основным для таких элементов, как рамы, корпусные детали машин, нагружаемые статически, валы передач и т. д.

Критерий устойчивости учитывается при расчете оболочек, нагруженных наружным давлением или сосредоточенными силами, при расчете длинных штоков, стержней, стоек и т.п.

Критерий износостойкости  используют при выборе деталей, подверженных ударным и истирающим воздействиям, например деталей дробилок и мельниц.

Критерий химической и коррозионной стойкости является основным при выборе конструкционного материала. Обычно выбирается материал, абсолютно или достаточно стойкий в среде при ее рабочей температуре и концентрации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Литературный обзор.

 

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или  паров из газовых или парогазовых  смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкости не сопровождается химической реакцией или, по крайней мере, влиянием этой реакции на скорость процесса можно пренебречь. Вследствие этого физическая абсорбция не сопровождается тепловым эффектом. Если в этом случае начальные потоки газа и жидкости незначительно различаются по температуре, то такую абсорбцию можно рассматривать как изотермическую. С этого наиболее простого случая начнем рассмотрение расчета процесса абсорбции.

При физической абсорбции  поглощаемый газ (абсорбтив) не взаимодействует  химически с абсорбентом. Если же абсорбтив образует с абсорбентом  химическое соединение, то процесс  называется хемосорбцией.

Физическая абсорбция  в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощённого газа из раствора.

Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно .применять  поглотитель, а выделить поглощенный компонент в чистом виде. Во многих случаях проводить десорбцию не обязательно, так как абсорбент и абсорбтив представляют собой дешевые или отбросные продукты, которые после абсорбции можно вновь не использовать (например, при очистке газов).

В промышленности процессы абсорбции  применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от вредных примесей.

Абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств (абсорбция NH₃).

Кроме того, абсорбционные процессы являются основными процессами при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей.

 

Аппараты, в которых  осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы:

1) поверхностные и пленочные;

2) насадочные;

3) барботажные (тарельчатые).

Следует отметить, что  аппараты большинства конструкций, приводимых ниже, весьма широко применяются  и для проведения других массообменных  процессов.

Поверхностные и пленочные  абсорберы. В абсорберах этого типа поверхностью соприкосновения фаз является зеркало неподвижной или медленно движущейся жидкости, или же поверхность текущей жидкой пленки.

 

Рисунок   Поверхностный  абсорбер

 

Поверхностные абсорберы. Эти абсорберы используют для  поглощения хорошо растворимых газов (например, для поглощения хлористого водорода водой).

В указанных аппаратах  газ проходит над поверхностью неподвижной  или медленно движущейся жидкости. Так как поверхность соприкосновения  в таких абсорберах мала, то устанавливают  несколько последовательно соединенных аппаратов, в которых газ и жидкость движутся противотоком друг к другу.

Для того чтобы жидкость перемещалась по абсорберам самотеком, каждый последующий по ходу жидкости аппарат располагают несколько  ниже предыдущего. Для отвода тепла, выделяющегося при абсорбции, в аппаратах устанавливают змеевики, охлаждаемые водой или другим охлаждающим агентом, либо помещают абсорберы в сосуды с проточной водой.

 

 

 

 

Рисунок    Оросительный абсорбер

1 – элемент абсорбера, 2 – сливные пороги

 

Более совершенным аппаратом  такого типа является абсорбер, состоящий  из ряда горизонтальных труб, орошаемых  снаружи водой. Необходимый уровень  жидкости в каждом элементе 1 такого аппарата поддерживается с помощью  порога 2.

 

 

Рисунок  Пластинчатый абсорбер

1 – каналы для прохождения  газа и абсорбента, 2 – каналы  для протекания охлаждающего  агента

 

Пластинчатый абсорбер  состоит из двух систем каналов: по каналам 1 большого сечения движутся противотоком газ и абсорбент, по каналам 2 меньшего сечения — охлаждающий агент (как правило, вода). Пластинчатые абсорберы обычно изготавливаются из графита, так как он является химически стойким материалом, хорошо проводящим тепло.

Поверхностные абсорберы  имеют ограниченное применение вследствие их малой эффективности и громоздкости.

Пленочные абсорберы. Эти  аппараты более эффективны и компактны, чем поверхностные абсорберы. В  пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность  текущей пленки жидкости. Различают  следующие разновидности аппаратов  данного типа: