Ректификация формалина-сырца (стр. 17 из 18)

на подветренной стороне:

Условие прочности выполняется.

Гидроиспытание

Сечение z-z

F = F2 = G2 = 31622,6 кг.

М = М2 = 2248368 кгс*см.

Р = 6б9 кгс/см2 – давление гидроиспытания с учетом гидростатического давления.

а) Продольные напряжения

на наветренной стороне по формуле (2.109):

на подветренной стороне по формуле (2.110):

б) Кольцевые напряжения по формуле (2.111):

в) Эквивалентные напряжения

на наветренной стороне по формуле (2.112):

на подветренной стороне по формуле (2.113):

Условие прочности:

на наветренной стороне

на наветренной стороне

Условие прочности выполняется.

Проверка аппарата на устойчивость

Проверку устойчивости проводим для рабочих условий.

Условие устойчивости:

(2.114)

где, Р = 1 кгс/см2 – расчетное наружное давление;

= 2,25 кгс/см2 – допускаемое наружное давление;

F = G1 = 12172,6 кг – осевое сжимающее усилие;

- допускаемое осевое сжимающее усилие;

М = 3008527 кгс*см – изгибающий момент, действующий на колонну;

- допускаемый изгибающий момент.

Так как

то

- допускаемое осевое сжимающее усилие из условия общей устойчивости в пределах упругости.

(2.115)

где, ny = 2,4 – коэффициент запаса устойчивости для рабочих условий.

Допускаемый изгибающий момент рассчитываем по формуле:

(2.116)

где,

- допускаемый изгибающий момент из условия прочности;

- допускаемый изгибающий момент из условия устойчивости в пределах упругости;

(2.117)

Условие устойчивости:

0,603 < 1.

Условие устойчивости выполняется.

Расчет опорной обечайки

Проверка прочности сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой

Рабочее состояние

Fz = 12172,6 кгс.

Мz = 3008527 кгс*см.

а = S3 = 2,0 см.

= 1830 кгс/см2 – допускаемое напряжение для опорной обечайки (для стали 09Г2С при t = 20ºС);

= 1600 кгс/см2 – допускаемое напряжение для корпуса колонны (для стали 09Г2С при t = 100ºС);

= 0,9 – коэффициент прочности сварного шва.

211 кгс/см2 < 1440 кгс/см2.

Условие прочности сварного шва выполняется.

Гидроиспытания

Fz = 31622,6 кгс.

Мz = 2248368 кгс*см.

а1 = S3 = 2,0 см.

194 кгс/см2 < 229 кгс/см2.

Условие прочности сварного шва выполняется.

Проверка устойчивости опорной обечайки в месте выреза

Проверку ведем в сечении на конической части опоры вместе максимального отверстия d1 = 60 см.

(2.118)

D3 = 80 см; S3 = 1,5 см; S6 = 1,5 см; b3 = 1 см; di = 30 см.

Рабочее состояние:

Fy = 12172,6 кгс;

Мy = 3452993 кгс*см;

= 6918689 кгс;

= 19156200 кгс*см.

ψ1 = 0,97 при

и

ψ2 = 0,87, ψ3 = 0,02.

0,33 < 1,0.

Условие устойчивости выполняется.

Гидроиспытание

Fy = 31622,6 кгс;

= 6918689 кгс;

Мy = 2559314 кгс*см;

= 19156200 кгс*см.

0,162 < 1,0.

Условие устойчивости выполняется.

Расчет диаметра патрубков

Расчет диаметра патрубков для подвода и отвода рассчитывается по уравнению:

(2.119)

Для расчета диаметров патрубков рекомендуется скорость потока в патрубке ω выбирать из таблицы [3, стр. 45].

1. Подача исходной смеси

Рассчитываем плотность смеси по исходному веществу:

Плотность метанола (НК) при tF = 76,9ºС равна 7391,1

кг/м3, а формальдегида (ВК) принимаем 0,248 кг/м3.

ω = 2 м/с.

2. Выход пара дистиллята

Плотность пара дистиллята вычисляется:

где, Т0 = 273 К;

Р = 427,5 мм рт. ст.;

Р0 = 760 мм рт. ст.;

tР = 64,8ºС;

Т = 64,8+273=337,8 К.

ω = 25 м/с.

3. Жидкость под давлением

где, плотность метанола при tP = 64,8ºС равна 751,2 кг/м3, а формальдегида 275 кг/м3.

ω = 2 м/с.

4. Жидкость самотеком (выход кубового остатка)

Рассчитываем плотность смеси кубового остатка:

где, плотность метанола при tw = 98,4ºС равна 715,8 кг/м3, а формальдегида 102 кг/м3.

ω = 0,8 м/с.

5. Жидкость кубового остатка

ω = 1 м/с.

6. Насыщенный водяной пар

Т = 98,4 + 273 = 371,4 К.

Полученные значения внутренних диаметров округляются до ближайшего большего стандартного диаметра труб и подбираются фланцевые соединения.