Расчет материального баланса установки АВТ. Проектирование аппарата вторичной перегонки бензина (стр. 8 из 11)
L- средние массовые расходы жидкости для верхней и нижней частей колонны;
m=0,05 – 4,6 hпер;
wT- скорость пара в рабочем сечении тарелки;
sx, sв – поверхностное натяжение жидкости и воды соответственно при средней температуре в колонне;
μх – вязкость в МПа с;
8.2.1.1 Расчет средних массовых расходов для верхних и нижних частей колонны:
(8.2.1.1.1) 
, (8.2.1.1.2)где МР и МF– мольные массы дистиллята и исходной смеси;
МВ и МН – средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.
(8.2.1.1.3) 
(8.2.1.1.4) 
(8.2.1.1.5)XCP.B. и XCP.H. – средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней части колонны:
8.2.1.2 Определение поверхностного натяжения, вязкости и коэффициента mжидкости
По номограмме [] для нефтепродукта с плотностью 0,756 кг/м3 (средняя плотность в колонне) при температуре 1530С (средняя температура в колонне) поверхностное натяжение составляет s ≈ 20,0 10-3 Н/м.
По номограмме [] для нефтепродукта с плотностью 0,756 кг/м3 (средняя плотность в колонне) при температуре 1530С (средняя температура в колонне) вязкость составляет s ≈ 0,250 мПа с.
По уравнению (8.2.1.1) находим высоту светлого слоя жидкости на тарелке в верхней и нижней частях колонны
По уравнению (8.2.1) находим сопротивление газо-жидкостного слоя в верхней и нижней частях колонны
8.3 Расчет гидравлического сопротивления, обусловленного силами поверхностного натяжения, Па
(8.3.1)где s - поверхностное натяжение жидкости и воды при средней температуре в колонне, Н/м;
DЭ – диаметр отверстий тарелки;
8.4 По уравнению (8.2) находим полное гидравлическое сопротивление одной тарелки верхней и нижней частей колонны
8.5 По уравнению (8.1) полное гидравлическое сопротивление ректификационной колонны составляет
9. Прочностной расчет
9.1 Расчет толщины стенки корпуса колонны, работающего под внутренним давлением, м
, (9.1.1)где РР – расчетное давление, МПа;
D– внутрениий диаметр колонны, м;
sдоп – допускаемое напряжение, МПа;
φ – коэффициент прочности продольного сварного шва;
С – прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии, м;
С1 – дополнительная прибавка;
В качестве конструкционного материала выбираем двухслойную сталь, т.к. двухслойные стали находят все большее применение и позволяют экономить дорогостоящие высоколегированные стали. Они представляют собой листы, состоящие из двух гомогенно соединенных слоёв: основного из недефицитной стали и плакирующего (защитного) из высоколегированной стали.
По ГОСТу 10885-64 для основного слоя – сталь ВМСт3сп, плакирующего – сталь 08Х13. Расчет ведем по основному слою:
На основании рекомендаций с учетом технологии изготовления цилиндрических вальцованных обечаек и с учетом на ветровую нагрузку принимаем по таблице «Толщина листовой двухслойной стали» [5] толщину основного слоя 8 мм, плакирующего – 2 мм.
9.2 Определяем вес колонны при заполнении её водой
9.2.1 Расчет веса обечайки, кг
,где SОБ – площадь поверхности обечайки;
mст – вес 1 м2 двухслойной стали толщиной 10мм. mст=83,3кг.
9.2.2 Расчет веса крышки и днища, кг
По ГОСТу 6533-78 выбираем днище эллиптическое отбортованное стальное 2600-10.
где mдн-вес днища, кг. По ГОСТ 6533-78 вес днища 2600-10 mдн=611кг.
9.2.3 Расчет веса тарелок, кг
,где mтар– масса одной тарелки, кг;
N– число тарелок в колонне;
9.2.4 Расчет веса люков-лазов и штуцеров, кг
,где mл- масса люка, кг. mл=57кг;
Nл- число люков-лазов и штуцеров.
9.2.5 Расчет веса пустой колонны
9.2.6 Расчет веса колонны при проверке водой на герметичность
Вес воды в колонне составляет
,где Vкол - объем колонны, м3;
pводы- плотность воды, кг/м 3.
По ГОСТ 26-467-78 выбираем стандартную опору с размерами: D= 2600 мм; D1 = 2920мм; D2 = 2450 мм; DБ = 2780 мм; Н=2200мм;d2 = 48 мм; S1 = 12 мм; S2 = 30мм; dБ = М20; z= 16 шт.; S3 = 30 мм.
9.3 Расчет колонны на ветровую нагрузку
Так как
,то принимаем расчетную схему в виде консольного стержня с жесткой заделкой.
Колонный аппарат по высоте условно разбиваем на n= 4 участка высотой по hi= 10 м (h4 = 3,53 м).
9.3.1 Расчет сосредоточенных горизонтальных сил от распределенной ветровой нагрузки на участках 1-4, МН
, (9.3.1.1)где βi– коэффициент увеличения скоростного напора;
qi– нормативный скоростной напор ветра на i– м участке, МПа;
DH– наружный диаметр аппарата, м;
hi– высота участков колонны, м.
9.3.1.1 Расчет коэффициента увеличения скоростного напора;
, (9.3.1.1.1)где ε – коэффициент динамичности, определяемый по графику [5], в зависимости от периода собственных колебаний Т (примем ε = 1,5 при Т = 0,52 с);
mi– коэффициент пульсаций скоростного напора, определяемый по графику [5] в зависимости от расстояния хiдо уровня земли.
По графику определяем m1 = 0,38; m2 = 0,35; m3 = 0,335; m4 = 0,332.
