Спроецировать корпус реактора

ВВЕДЕНИЕ
Быстрое развитие химической технологии и все возрастающее производство многочисленного химического оборудования, и в том числе химической аппаратуры, требуют создания высокоэффективных, экономичных и надежных аппаратов высокого качества, большинство из которых изготавливаются из стали самой распространенной повсеместной технологией – сваркой. Для конструирования химической аппаратуры в настоящее время имеется много новых стандартов СЭВ, ГОСТов, ОСТов, РТМ и других разрозненных нормативно-технических материалов.





























1. Назначение и область применения аппарата
Химические аппараты предназначаются для осуществления в них химических или физико-химических процессов (химическая реакция, теплообмен без изменения агрегатного состояния, испарение, конденсация, кристаллизация, растворение, выпарка, ректификация, абсорбция, адсорбция, сепарация, фильтрация и т.д.), а также для хранения или перемещения в них различных химических веществ.
В зависимости от назначения, чаще всего по протекающему технологическому процессу, химические аппараты называются: баллон, реактор, теплообменник, испаритель, конденсатор и т.д.
Содержащиеся и перерабатываемые вещества в аппаратах бывают в разном агрегатном состоянии (чаще всего в жидком и газообразном, реже в твердом), различной химической активности (по отношению к конструкционным материалам) – от инертных до весьма агрессивных, для обслуживающего персонала – от безвредных до токсичных и в эксплуатации от безопасных до огневзрывоопасных.
Различные химико-технологические процессы в аппаратах осуществляются при различных, свойственных каждому процессу, давлениях от глубокого вакуума до избыточного в несколько сот тысяч кПа и самых разнообразных температурах: от - 250 до + 900 .
Характер работы аппаратов бывает непрерывный и периодический, а установка их может быть стационарной (в помещениях или на открытой площадке) и нестационарной (предусматривающей или допускающей перемещения аппарата).
Все химические аппараты, в зависимости от предъявляемых к ним технических требований, разделяются на подведомственные и не подведомственные Ростехнадзору России.
Подведомственные Ростехнадзору являются аппараты с содержанием в них под избыточным давлением – свыше 0,07 МПа – огневзрывоопасными и сильно токсичными средами (независимо от рабочих параметров); с инертными, горючими и агрессивными средами (без учета гидростатического давления от столба жидкости, если такова имеется или может быть в аппарате) и аппараты, работающие без избыточного давления, но при эксплуатации которых возможно повышение избыточного давления до 0,07 МПа.



2. Техническая характеристика

Основные технические характеристики проектируемого аппарата:

1. Диаметр корпуса (внутренний) D = 1000 мм;
2. Объем аппарата V = 30 м3;
3. Давление в корпусе аппарата Pк = 0,5 МПа;
4. Давление в рубашке аппарата Pр = 0,4 МПа;
5. Температура в корпусе аппарата tк = 150
6. Температура в рубашке аппарата tр = 70.

3. Выбор конструкционных материалов для изготовления узлов аппарата

Согласно Заданию на курсовой проект, рабочая среда в корпусе аппарата – жидкость, температурой 150 и плотностью , агрессивность среды – нет данных.
Исходя из данных, принимается сталь марки 20 ГОСТ 1050-88. Согласно допускаемые напряжения для стали марки 20 ГОСТ 1050-88 при температуре 150 .
В качестве теплоносителя в рубашке используется водяной пар, соответственно, для изготовления рубашки принимается сталь марки 20 ГОСТ 1050-88.
Для штуцеров и лазового отверстия принимается трубный прокат по ГОСТ 8732-78/ГОСТ 8731-74 гр.В, выполненного из стали марки 20 ГОСТ 1050-88.
Фланцы для штуцеров подбираются исходя из номинального размера прохода штуцеров по ГОСТ 12821-80, сталь марки 20 ГОСТ 1050-88.

4. Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность аппарата

4.1. Расчетные зависимости к определению параметров корпуса аппарата

Диаметр , рубашки определяется по формуле, м [1]:

, (1)

где – внутренний диаметр аппарата, который равен 1000 мм (1 м).

.

Высота цилиндрической обечайки, м, [1]:
, (2)

где V – объём аппарата, V = 30 м3.



Высота столба жидкости в цилиндрической части аппарата с коническим днищем, м, [2]:

, (3)

где коэффициент заполнения аппарата жидкостью = 0,8



Расчетная длина цилиндрической обечайки с коническим днищем, м, [5]:

, (4)



4.2. Расчет толщины цилиндрической обечайки
Расчетная толщина цилиндрической обечайки при действии внутреннего давления:

, (5)

где – расчетное давление, по заданию = 2 МПа;
– коэффициент прочности сварного шва, принимается по = 1.



К расчетной толщине стенки обечайки необходимо добавить компенсационную прибавку:

, (6)

где прибавка на коррозию, согласно .

.

Допускаемое внутреннее избыточное давление вычисляется по формуле:

, (7)

.

Условие прочности выполняется.


Рисунок 1 – Расчетная схема корпуса аппарата.

Расчетная толщина цилиндрической обечайки при действии наружного давления:

Толщина стенки вычисляется по формуле:

, (8)