отчет по практике. Производство неконцентрированной азотной кислоты. Стадия окисления аммиака. Мощность 380 тыс тг

• Название: Производство неконцентрированной азотной кислоты. Стадия окисления аммиака. Мощность 380 тыс тг
• Дата: 25.04.2022
• Размер: 1.63 Mb.
• Имя файла: отчет по практике.docx
• Тип: Отчет; #496418
• страница: 7 из 7

Прочностной расчет теплообменного аппарата

Расчет толщины стенки кожуха

Толщину обечайки рассчитываем по формуле:


Расчет толщины эллиптического днища

Исходя из условия технологичности изготовления толщину стенки днища, имеющего отверстие, определяем по выражению, м:



где: z=1-d/D_вн=1-0,014/0,2=0,93 – коэффициент неукрепленного отверстия; d – наибольший диаметр неукрепленного отверстия, м; h_вып – высота выпуклой части днища, м.



Расчет трубной решетки

Расчетное давление, МПа, при расчете трубной решетки выбираем по большему из трех следующих значений:







где: , – давление в межтрубном и трубном пространствах соответственно, МПа; , – пробное давление при гидравлическом испытании в межтрубном пространстве и в трубах, МПа; – отношение жесткости трубок к жесткости кожуха; – расчетный температурный коэффициент; – модуль упругости системы трубок, МПа/м; – расчетная длина корпуса, равная длине труб, м; – коэффициент перфорации.

Коэффициент, выражающий отношение жесткости трубок к жесткости кожуха, находим по формуле:



где: – модули упругости материала трубок и кожуха, – площадь сечения стенок трубок и кожуха, м².

Площадь сечения стенок трубок, м², рассчитываем:





где: n – количество трубок, шт; d_нар, d_вн – внутренний и наружный диаметры трубок, м.

Площадь сечения стенок кожуха, м²:







Расчетный температурный коэффициент находим по формуле:





где: – температуры трубок и кожуха, °С; =11,8·10^-6 1/°С. коэффициенты линейного удлинения трубок и кожуха для стали.

Рассчитываем модуль упругости системы трубок, МПа/м:





где: – длина трубок, м; α = D_вн/2=0,2/2=0,1 м – внутренний радиус корпуса, м.

Коэффициент перфорации определяют по формуле:



Тогда расчетные давления, МПа, будут найдены по формулам:







Выбираем наибольшее расчетное давление Р_р=3,2 МПа.

Толщину трубной решетки рассчитывают:





Принимаем толщину трубной решетки

Изгибающий момент, распределенный по контуру решетки:



где: – коэффициент системы «решетка-трубки», 1/м; – выбираются в зависимости от безразмерного параметра ω=β·α; Т и – вспомогательные коэффициенты.

Коэффициент системы «решетка – трубки», 1/м:



где: – жесткость трубной решетки при изгибе, Н·м:



где: = 2,058·10⁵ МПа – модуль упругости материала решетки;







где: – коэффициенты жесткости трубной и перфирированной решеток; α_р – расчетный коэффициент.













Значения коэффициентов: Ф₁ = 2,06; Ф₂ = 0,19; Ф₃ = 1,76.

Вспомогательные коэффициенты:





где: h = δ_р – 0,003 =0,014 – 0,003 = 0,011 – толщина полки фланца, м.

Коэффициент податлизости системы «кожух-решетка»:



Жесткость фланцевого соединения:





где: b=0,07м – ширина полки фланца; R = a + 0,005=0,1+0,005=0,105 – растояние от центра тяжести сечения фланца до оси аппарата, м.







Перерезывающая сила, распределенная по контуру трубной решетки:





Максимальный изгибающий момент в трубной решетке:





где: А= f(m,ω) = 0,52 – коэффициент, определяется по таблице; m – характеристика заделки решетки; ω = 1,24 – безразмерный параметр.

Характеристика заделки решетки определяется по формуле:



Проверяем напряжение от изгиба в трубной решетке:



где: – коэффициент прочности решетки; t = 24 мм – шаг разбивки отверстий в трубной решетке;



ВЫВОДЫ

В данной выпускной квалификационной работе было рассмотрено процесс получения неконцентрированной азотной кислоты мощностью 380000 т/г на стадии окисления аммиака кислородом воздуха.

В первом разделе провели аналитический обзор по существующими методами производства, ознакомились с теоретическими основами технологического процесса и с описанием технологической схемы и основного аппарата.

Рассмотрели теоретические основы технологического процесса окисления аммиака в производстве неконцентрированной азотной кислоты. Изучили технологические факторы, влияющие на процесс, такие как температура, давление, катализатор, содержание аммиака в аммиачно-воздушной смеси и другие.

Описали технологическую схему производства азотной кислоты АК-72М и основной аппарат стадии окисления аммиака. Выбранная комбинированная схема производства является наиболее современной, так как в ней обеспечиваются оптимальные условия каждой стадий производства.

В расчетной части дипломной работы рассчитали материальные и тепловые балансы, а также конструктивные расчеты основного аппарата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. 
   Москвичев Ю. А. Теоретические основы химической технологии : учебное пособие / Ю. А. Москвичев, А. К. Григориев, О. С. Павлов. – 4-е изд., стер. – Санкт-Петербург : Лань, 2020. – 272 с.
   
2. 
   Химическая технология неорганических веществ: в 2 кн. / под ред. Т. Г. Ахметова. – Санкт-Петербург: Лань, 2017. Кн. 1. – 688 с., Кн. 2. – 536 с.
   
3. 
   Матвеева Э. Ф. Методика обучения химии. Первоначальные знания по химическим производствам : учебно-методическое пособие / Э. Ф. Матвеева, Е. И. Тупкин. – 2-е изд., испр. – Санкт-Петербург : Лань, 2020. – 180 с.
   
4. 
   Ильин, А.П. Производство азотной кислоты / А.П. Ильин, А.В. Кунин. – Санкт-Петербург: Лань, 2013. – 256 с.
   
5. 
   Краткий справочник физико-химических величин / под ред. А. А. Разделя, А. М. Пономаревой. – Л.: Химия, 2012. – 384 с.
   
6. 
   Баранов Д. А. Процессы и аппараты химической технологии : учебное пособие / Д. А. Баранов. – 3-е изд., стер. – Санкт-Петербург : Лань, 2020. – 408 с.
   
7. 
   Карапузова, Н. Ю., Фокин, В. М. Расчет теплообменных аппаратов : методические указания к курсовому и дипломному проектированию / Н. Ю. Карапузова, В. М. Фокин. – Волгоград: ВолгГАСУ, 2013. – 64с.
   
8. 
   Савельев, Н. И. Расчет и проектирование кожухотрубчатых теплообменных аппаратов: учеб. Пособие / Н. И. Савельев, Н. М. Лукин. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та., 2010. – 80 с.