Проект производства формалина (стр. 21 из 23)
η = 1 – поправочный коэффициент [1, с. 31];
σдоп = 1 113 МПа = 113 МПа.
С – прибавка на компенсацию коррозии, м;
С1 – дополнительная прибавка на округление размеров, м;
С1 = 0,62 см.
(20.4)где, П – коррозионная проницаемость слоев для среды, содержащий формальдегид и метанол, П = 0,2 мм/год;
τ – амортизационный срок службы, τ = 10 лет.
Допускаемое давление:
(20.5) 
Формулы применимы для выполнения условия:
(20.6) 
Прочность обечайки обеспечена.
Толщина стенки обечайки подконтактного холодильника
Исходные данные:
материал – сталь 09Г2С;
температура – 106,5оС;
диаметр – 3,0 м;
расчетное давление 0,2 МПа;
нормативно допускаемое напряжение.
σ* = 151,6 МПа;σдоп = 1*151,6 = 151,6 МПа.
(20.7) 
Условия применимости расчетных формул:
(20.8) 
Прочность обечайки обеспечена.
19.5 Расчет толщины днища подконтактного холодильника
(выбираем крышку эллиптической формы):
Исходные данные:
материал – сталь 12Х18Н10Т;
температура – 180оС;
диаметр – 3,0 м;
расчетное давление – 0,3 МПа;
нормативно допускаемое напряжение σ* = 113 МПа.
Допускаемое напряжение σдоп = 1 113 = 133 МПа.
Исполнительную толщину стенки определяем по формуле:
(20.9)Формулы применимы когда:
(20.10) 
(20.11)Условия прочности обеспечены.
19.6 Условия укрепления отверстий
Расчетный диаметр для эллиптического днища:
(20.12)D = 3 м = 300 см, S = 100 см.
где, х – расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптического днища, х = 0.
Расчетный диаметр отверстия в днище:
dR = d +
. (20.12)где, d – диаметр штуцера, 0,6 м [1, таб. 77];
Sст.ш – толщина стенки штуцера;
Sст.ш. = С1 +С2;(20.13)
где, С1 – прибавка на коррозию, м;
С2 – минусовой допуск по толщине листа штуцера, м.
Sст.ш. = 0,002 + 0,008 = 0,01 м;
DR = 0,6 + 2 0,01 = 0,62 м.
Условия применения формул для днища [ 2, с. 498]:
(20.14) 
(20.15)Условия выполняются, укрепление отверстия не нужно.
19.7 Расчет крышки аппарата
Исходные данные:
материал – сталь 12Х18Н10Т;
нормативное допускаемое напряжение σдоп =
= 113 МПа.Исполнительная толщина стенки:
(20.16) 
(20.17) 
Допускаемое давление:
(20.18)Применимость формул:
(20.19) 
(20.20) 
Условия прочности обеспечены.
Выбираем тип конструкции крышки:
сварная стальная при Рдоп ≤ 25 кг/см2 [77, с. 569, рис. 23.10].
19.8 Расчет трубной решетки подконтактного холодильника
Трубные решетки по конструкции представляют собой эллиптические днища. Такие трубные решетки применяются в кожухотрубчатых аппаратах при оносительно больших диаметров аппарата D = > 1200 мм.
Исходные данные:
материал – сталь 12Х18Н10Т;
количество труб в решетки 2475, d - 38×2;
нормативно допускаемое напряжение σ* = 113 МПа;
допускаемое напряжение σдоп = 113 МПа [2, с. 33, таб.1,4];
диаметр обечайки, Dоб = 3,0 м;
температура – 650оС;
Выбираем конструкцию решетки 2 – го типа [2, с. 633, рис. 25,].
Способ закрепления труб в трубных решетках:
выбираем способ гладкой развальцовки.
Расчетная высота снаружи (h1):
(20.21)где, К1 – коэффициент, К1 = 0,36 [2, с. 637, таб. 25.3];
Расчетная высота решетки а середине (h2):
(20.22)где, К2 = 0,45 [2, стр. 637, таб. 25.3];
φ0 – коэффициент ослабления решетки отверстиям;
(20.23)где, z – количество труб в решетки по диаметру.
(20.24) 
С прибавками на коррозию:
h2 = 0,10771 + 0,001 = 0,10871 м.
19.9 Расчет тепловой изоляции реактора
Исходные данные:
Аппарат расположен на отдельной площадке.
температура воздуха – t6 – 5оС;
температура поверхности изоляции – 40оС;
температура рабочей среды – 650оС;
теплоизоляционный материал – асбест;
коэффициент теплопередачи воздуха – 21 Вт/м2К.
Удельный тепловой поток:
q = άв (tn – tв) = 21 (40 – 5) = 735 Вт/м2.(20.25)
Теплопроводность асбеста при tср => tср = (650 + 40)/2 = 340оС:
λ = 0,13 + 0,000186 tср; (20.26)
λ = 0,13 + 0,000186 340 = 0,189 Вт/м К [3, ст. 604].
Толщину изоляции находим:
(20.27)Принимаем толщину изоляции δиз = 14,4 см.
19.10 Расчет компенсатора подконтактного холодильника
В кожухотрубчатых аппаратах развивается весьма значительные напряжения за счет неодинакового температурного удлинения жесткосоединенных между собой деталей (например, труб, кожуха). Для ликвидации этого аппарат снабжают компенсатором.
Исходные данные:
диаметр обечайки D = 3,0 м;
длина обечайки l = 4 м;
давление в межтрубном пространстве Рм = 0,222 МПа;
давление в трубном пространстве Ртр = 0,666 МПа;
температура трубок tтр = 232оС;
температура обечайки tоб = 73,25оС;
толщина обечайки Sоб = 0,009 м;
количество труб z = 2475, d - 38×2;
коэффициент линейного расширения стали:
при t1 = 232оС; άтр = 13,5 10-6 1/оС.
при t2 = 73,25оС; άоб = 12,6 10-6 1/оС.
температура воды tср = 106,5оС.
Требуемое для компенсации перемещение.
∆К =
(20.28)где, L – длина труб между трубными решетками, L = 4,2 м;
∆К = (13,5 10-6 232 – 12,6 10-6 73,25) = 0,009 м = 9 мм.
Разница между t1 и t2 составит 232 – 73,25 = 158,75оС, что больше 50оС, следовательно, необходимо наличие компрессора на обечайке.
По таблице 26.2 [2, с. 649] находим компенсатор.
D = 3386 мм;
S = 3 мм;
∆Λ = 8 мм;
Роб = 0,15 МПа;
Рр = 0,158 МПа.
Расчетное количество линз в компенсаторе:
(20.29)Принимаем Z' = 2.
19.11 Расчет опорных лап
Контактный аппарат по конструкции представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, установленный на открытой площадке. В таких случаях применяются опоры, которые размещаются снизу аппарата
Расчет опорных лап проводим по максимальной силе тяжести аппарата при заполнение его водой для проведения его гидравлического испытания.
Определим массу аппарата.
Вес обечайки реактора и подконтактного холодильника:
(20.30)где, Dн и Dв наружный и внутренний диаметры обечайки, м;
Dн = Dв + 2S = 3,0 + 2 0,009 = 3,018 м.
j = 7900 кг/м3 – плотность стали 12Х18Н10Т;
j = 7800 кг/м3 – плотность стали 02Г2С.