Подбор насадочных решеток и тарелок

Поскольку в нижней частинасадочных колонндолжны быть обеспечены определенные (свободные от насадки) емкости, насадка покоится на соответствующих в виде колосниковых опорных решетках. Такие решетки должны иметь достаточное проходное сечение, быть прочными, имея нагрузку от силы тяжести насадки и стекающей жидкости, и удерживать насадку, чтобы она не проваливалась в имеющиеся щели или отверстия в решетке.

По найденному диаметру абсорбера можно по справочной литературе [2] подобрать решетку: Решетка II-600-25 МН 4095-62 ОСТ 26-601-72.

Для более равномерного и полного массообмена по сечению насадки по высоте ее размещаются специальные тарелки: сверху – питающие, а в средней части – распределяющие.

Для рассчитанного абсорбера: питающая тарелка – Тарелка ТСН-III ОСТ 26-705-73, распределительные тарелки – Тарелка ТСН-II ОСТ 26-705-73.

Расчет опор аппарата

Для выбора стандартных опорных конструкций колонны необходимо знание ее весовых характеристик. Примем для расчета высоту колонны, равную 4,5м.

Сила тяжести полностью заполненной средой емкости (во время гидроиспытаний):

, (6.9)

где G_ем- сила тяжести пустой колонны, МН;

G_ср- сила тяжести среды в колонне (вода), МН;

G_нас- сила тяжести насадки, МН.

Сила тяжести среды:

, (6.10)

где ρ_с-плотность среды, кг/м³;

ε – порозность насадки, м³/м³;

, (6.11)

здесь м³ – объем эллиптического днища/крышки;

м³. (6.12)

МН;

Сила тяжести насадки:

, (6.13)

здесь H_н- высота слоя насадки,м;

ρ_нас- насыпная плотность насадки (для керамических колец Рашига 25x25x3 ρ_нас=530кг/м³).

МН;

Сила тяжести емкости колонны:

, (6.14)

где - сила тяжести эллиптического днища, МН;

- сила тяжести цилиндрической обечайки, МН.

Для стандартного эллиптического днища диаметром и толщиной стенки ; объём днища ; площадь поверхности днища [2, с. 117].

С учётом того, что плотность стали , получим:

; (6.15)

;

Выражение для силы тяжести цилиндрической обечайки ёмкости может быть представлено в виде:

, (6.16)

где , здесь =0,15м – высота днища. (6.17)

м- длина цилиндрической обечайки ёмкости;

- наружный диаметр ёмкости, м.

; (6.18)

;

;

Тогда

,

.

Глава 7. Вспомогательное оборудование

Расчет емкости

Емкостные аппараты, представляющие собой цилиндрические горизонтальные и вертикальные (в соотношении высоты к диаметру ) сосуды с внутренними устройствами и без них, предназначены для осуществления в них разных химико-технологических процессов, а также для хранения различных химических веществ, чаще всего в жидком или газообразном состоянии.

Основным общим критерием для всех емкостных аппаратов является их вместимость, номинальное значение которой независимо от положения, размеров и рабочих параметров аппарата выбирается из унифицированного ряда по ГОСТ 9931-79

Типы и основные размеры корпусов емкостных аппаратов стандартизованы (ГОСТ 9931-79).

Данный емкостной аппарат применяется для хранения продукта, поэтому общий объем сырья равен полуторасуточному его запасу.

Требуемый объём емкости исходя из полуторасуточного запаса продукта

м³, (7.1)

(7.2)

Условный объём аппарата

м³, (7.3)

здесь φ=0,85 – коэффициент заполнения емкости.

Выберем горизонтальную емкость с эллиптическими днищем и крышкой

номинальный объём .

Необходимое количество емкостей

, (7.4)

Принимаем m=3

Расчет насоса

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с. Тогда диаметр по формуле [1] равен

м, (7.5)

Примем, что трубопровод стальной, коррозия незначительна.

Определение потерь на трение и местные сопротивления:

Находим критерий Рейнольдса:

, т.е. режим турбулентный. (7.6)

Определим относительную шероховатость:

Абсолютную шероховатость трубопровода принимаем , тогда

. (7.7)

Далее получим:

; ; .

;

В трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет следует поводить по формуле [1]:

. (7.8)

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий.

Для всасывающей линии:

1) Вход в трубу (принимаем с острыми краями): ;

2) Прямоточный вентиль: для , ;

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

. (7.8)

Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле [1]:

м. (7.10)

Для нагнетательной линии:

1) Прямоточный вентиль ;

2) Выход из трубы: ;

Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:

. (7.11)

Потерянный напор в нагнетательной линии:

м. (7.12)

Общие потери напора

м. (7.13)

Выбор насоса

Находим напор насоса по формуле:

[1], (7.14)

где р₁ – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;

р₂ – давление в аппарате, в который подается жидкость, Па.

м .

Учитывая, что центробежные насосы широко распространены в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно такой насос.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

[1,с.12], ( 7.15)

где Q – подача (расход),

, м³/с, (7.16)

H – напор насоса (в метрах столба перекачиваемой жидкости).

кВт

Принимая и (для центробежного насоса средней производительности), найдем по мощность на валу двигателя:

кВт. (7.17)

По таблице 2.5 [4, с.92] подбираем центробежный насос марки Х2/25, для которого в оптимальных условиях работы Q=4,2∙10^-4 м³/с, Н=25 м ст. воды. Насос обеспечен электродвигателем АОЛ – 12 – 2.

Расчет холодильника

Принимаем, охлаждающая вода нагревается от 20 до 40 °С[4]

Температурная схема при противотоке:

100 25

40 20

Δt_б=60 Δt_м=5

[4], (7.18)

°C=22,2 К.

Средняя температура охлаждаемой жидкости:

°С (7.19)

Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К=300 Вт/(м²·К)

[4, с.172, табл. 4.8].

Расход передаваемой теплоты:

[4], (7.20)

здесь - теплоемкость жидкости при Т_ср. Вт

Площадь поверхности теплообмена:

[4], (7.21)

м².

Принимаем четырехходовой кожухотрубчатый теплообменник с внутренний диаметром кожуха 600 мм, длиной труб 2 м и общим числом труб 257 [4, с.215].