Реконструкция теплообменника в цехе N2 ЗАО "Каустик" с целью повышения эффективности (стр. 7 из 17)
S’ = 0,003 м
Исполнительную толщину стенки обечайки S, м определили согласно [17,С.10]:
S = S’ + C1, (4.5)
где S’ - расчетная толщина стенки, м;
С1 - прибавка к расчетной толщине стенки, м.
Расчетную толщину стенки S’, м, определили в уравнении (4.4);
S’ = 0,003 м
Исполнительная толщина стенки составит:
S = 0,003 + 0,001 = 0,004 м
Согласно ГОСТ 380 принимаем исполнительную толщину S, м, стенки:
S = 0,005 м
Допускаемое рабочее давление [Р], МПа определили согласно [17,С.19]
[Р] = (2 × j × [s] × (S - C))/(D + S - С), (4.6)
где [Р] - допускаемое рабочее давление, МПа;
j - коэффициент прочности сварного шва;
[s] - допускаемое напряжение в рабочих условиях, МПа;
S - исполнительная толщина стенки, м;
С - прибавка на коррозию, м;
D - внутренний диаметр конденсатора, м.
Коэффициент прочности сварного шва j, принимали согласно [17,С.10]:
j = 1,0
Исполнительную толщину стенки 3, м приняли согласно ГОСТ 380:
S = 0,005 м
Внутренний диаметр конденсатора D, м, принимали согласно ГОСТ 15120:
D = 0,8 м
Допускаемое давление при рабочих условиях составит:
[Р] =[2 × 1,0 × 170 × 10 × (0,005 - 0,001)]/(0,8 + 0,005 - 0,001) = 1691542,6 Па = 1,7 МПа
Допускаемое давление при гидроиспытании [Р]и, МПа определили согласно [17,С.19]:
[Р]и = (2 × j × [s]и × (S - С)) / (D + S - C), (4.7)
где j - коэффициент прочности сварного шва;
[s]и - допускаемое напряжение при гидроиспытании, МПа;
S - исполнительная толщина стенки конденсатора, м;
С - прибавка на коррозию, м;
D - внутренний диаметр конденсатора, м.
Коэффициент прочности сварного шва j, приняли согласно [17,С.10]:
j = 1,0
Допускаемое давление при гидроиспытании составит:
[Р]и = (2 × 1,0 × 254,55 × 10 × (0,005 - 0,001) / (0,8 + 0,005 - 0,001) =
= 213656З,8 Па = 2,13 МПа
4.2.2 Расчет фланцевых соединений
Фланец приняли типа "шип-паз".
Расчетную температуру фланцев tф, °C, приняли согласно [17,С.92]:
tф = t, (4.8)
где t - температура рассола в конденсаторе, С.
Температуру рассола в конденсаторе t, °C, приняли согласно технологическим данным по производству жидкого хлора:
t = минус 28,5 °С
Расчетная температура фланцев tф, °С:
tф = минус 28,5 °С
Расчетную температуру болтов и обечайки tб, °C, определяли согласно [17,С.92]:
tб = 0,97 × t, (4.9)
где t - температура рассола в конденсаторе, °С.
Расчетная температура болтов и обечайки tб, °C:
tб = 0,97 × ( минус 28,5) = минус 27,85 °С
Допускаемое напряжение для стальных болтов (шпилек) [s]б, МПа приняли согласно [17,С.93]:
[s]б = 130 МПа
Толщину втулки фланца S, м определили для приварного встык согласно [17,С.93]:
S < Sф < 1,3 × S (4.10)
где S - исполнительная толщина стенки обечайки, м;
Sф - толщина втулки фланца, м.
Исполнительную толщину стенки обечайки S, м приняли согласно ГОСТ 380:
S = 0,005 м
Для нахождения толщины втулки фланца определили условия уравнения (4.10) настоящего расчета:
S = 0,005 м
1,3 × S = 0,0065 м
Толщину втулки фланца Sф, м приняли:
Sф = 0,006 м
Исполнительную толщину стенки обечайки и основания втулки приварного встык фланца S1, м определили согласно [17,С.93]:
S1 = b1 × Sф (4.11)
где b1 - коэффициент;
Sф - толщина втулки фланца, м.
Коэффициент b1, определяемый согласно [17,С.95], приняли:
b1 = 1,8
Исполнительная толщина стенки обечайки и основания втулки приварного встык фланца составит:
S1 = 1,8 × 0,006 = 0,0108 м
Высоту втулки фланца для приварного встык фланца hв, м, определили согласно [17,С.94]:
hв > (1/i) × (S1 - S ), (4.12)
где i - уклон втулки;
S1 - исполнительная толщина стенки обечайки у основания втулки, м;
S0 - толщина втулки фланца, м.
Уклон втулки i приняли согласно [17,С.94]:
i = 0,33
Высота втулки фланца для приварного встык фланца составит:
hв > (1/0,33) × (0,0108 - 0,006) = 0,0144 м
Приняли высоту втулки фланца;
hв = 0,015 м
Диаметр болтовой окружности фланца Dб, м, определили согласно [17,С.95]:
Dб > D + 2 × (S1 + dб + u) (4.13)
где D - внутренний диаметр конденсатора, м;
S1 - исполнительная толщина стенки обечайки у основания втулки, м;
dб - наружный диаметр болта, м;
и - нормативный зазор между гайкой и втулкой, м.
Внутренний диаметр фланца D, м приняли:
D = 0,3 м
Наружный диаметр болта dб, м выбрали согласно[17,С.94]:
dб = 0,02 м
Нормативный зазор между гайкой и втулкой u, м определили согласно [17,С.95]:
U = 0,005 м
Диаметр болтовой окружности фланца составит:
Dб > 0,8 + 2 × (0,0108 + 0,02 + 0,005) = 0,37 м
Принимаем диаметр болтовой окружности фланца Dб, м:
Dб = 0,4 м
Наружный диаметр фланцев Dh, м принимаем согласно [17,С.95];
Dh > Dб + а (4.14)
где Dб - диаметр болтовой окружности фланца, м;
а - конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру, м.
Конструктивную добавку для размещения гаек по диаметру а, м, определили согласно [17,С.95]:
а = 0, 04 м
Наружный диаметр фланцев Dh, м:
Dн > 0,4 + 0,04 = 0,44 м
Приняли наружный диаметр фланцев Dh, м:
Dh = 0,45 м
Наружный диаметр прокладки Dн.п., м, для приварных встык фланцев определили согласно [17,С.96]:
Dн.п. = Dб – е (4.15)
где Dб - диаметр болтовой окружности фланца, м;
е - нормативный параметр, м.
Нормативный параметр для плоских прокладок е, м, определили согласно [17,С.95]:
е = 0,03 м
Наружный диаметр прокладки Вн.п., м, для приварных встык фланцев составит:
Dн.п. = 0,4 - 0,03 = 0,37 м
Для аппарата диаметром менее 1,0 м выбрали плоские неметаллические прокладки.
Средний диаметр прокладки Dc.п., м, определили согласно [17,С.95]:
Dс.п. = Dн.п. – b (4.16)
где Dн.п. - наружный диаметр прокладки, м;
b - ширина прокладки, м.
Ширину прокладки b, м принимали согласно [17,С.96]:
b = 0,015 м
Средний диаметр прокладки составит:
Dс.п. = 0,37 - 0,015 = 0,355 м
Количество болтов nб, шт, необходимое для обеспечения герметичности соединения определили согласно [17,С.96]:
nб > 3, 14 × Dб / tш (4.17)
где Dб - диаметр болтовой окружности;
tш - рекомендуемый шаг расположения болтов.
Рекомендуемый шаг расположения болтов tш, м выбрали в зависимости от давления согласно [17,С.97]:
tш = (4,2 - 5) × dб (4.18)
где dб - наружный диаметр болта, м.
Наружный диаметр болта tб, м, выбрали согласно
tб = 0,02 м
Рекомендуемый шаг расположения болтов составит:
tш = (4,2 - 5) × 0,02 = 0,84 - 0,1 м
Принимаем шаг расположения болтов:
tш = 0,1 м
Количество болтов nб, штук, необходимое для обеспечения герметичности:
nб > 3,14 × 0,4/0,1 = 12,56 штук
Количество болтов приняли 16 штук.
Ориентировочную высоту фланца hф, м, определили согласно [17,С.96]:
hф > lф × D × Sэк (4.19)
где lф - коэффициент;
D - внутренний диаметр конденсатора, м;
Зэк - эквивалентная толщина втулки, м.
Коэффициент lф приняли согласно [17,С.97]:
lф = 0,41
Внутренний диаметр конденсатора D, м, определили согласно ГОСТ 15120:
D = 0,8 м
Эквивалентную толщину втулки Sэк, м, определили согласно [17,С.96]:
(4.20)где SФ - толщина втулки фланца, м;
hB - высота втулки фланца приварного встык, м;
b1 - коэффициент;
D - внутренний диаметр конденсатора, м.
Эквивалентная толщина втулки Sэк, м:
Высота фланца nф, м:
hф > 0,41 × 0,8 × 0,007 = 0,03 м
4.2.3 Расчет трубной решетки
Толщину трубной решетки Sтр, м, с условием, что она подвергается усилиям со стороны трубного пучка, определили согласно [2, с, 64]:
(4.21)где К - коэффициент;
К0 - коэффициент;
Dпр - диаметр прокладки, м;
Рр - рабочее давление в аппарате, МПа;
ф - коэффициент прочности сварного шва;
[s] - допускаемое рабочее напряжение, МПа;
Ри - давление изгибающее, МПа;
[s]и - допускаемое напряжение при гидроиспытании, МПа.
Коэффициент К принимали согласно [2,С.65]:
К = 0,41
Коэффициент К0 принимали согласно [2,С.65]:
К0 =1,44
Диаметр прокладки Dпр, м, выбрали конструктивно:
Dпр = 0,75 м
Рабочее давление в аппарате Рр, МПа, приняли согласно технологическим условиям отделения жидкого хлора:
Рр = 0,3 МПа
Коэффициент прочности сварного шва ф, принимали согласно [17,С.10]:
ф = 1,0
Давление изгибающее Ри, МПа, определили согласно [2,С.65]:
(4.22)где sт - предел текучести металла, МПа;
[s] -допускаемое рабочее напряжение, МПа.
Предел текучести sт, МПа, определили согласно [17,С.282]:
sт = 280 МПа
Допускаемое рабочее напряжение составит:
[s]= 1,0 × 170 = 170 МПа
Давление изгибающее составило:
Допускаемое напряжение при гидроиспытании определили согласно уравнению (4.9) настоящего расчета:
[s]и = 254,55 МПа
Толщина трубной решетки Sтр, м
Исполнительную толщину трубной решетки Sтр, м, определили с учетом добавки на коррозию:
Sтр = S’тр + С (4.23)
где С - прибавка на коррозию, м.
Прибавку на коррозию С, м, принимаем:
С = 0,001 м
Исполнительная толщина трубной решетки Sтр, м, составит;
Sтр = 0,0343 + 0,001 = 0,0353 м
Приняли исполнительную толщину трубной решетки:
Sтр = 0,036 м
Допускаемое рабочее давление [Р]р, МПа, определили согласно [2,С.67]: