8.1 Расчет реактора прямого хлорирования этилена

Исходные данные для механического расчета аппарата приняты на основании технического паспорта действующего реактора:

1. Расчетное давление, Р_р = 6 кгс/см² (0,6 МПа)

2. Давление испытания, Р_шп = 7,8 кгс/см² (0,78 МПа)

3. Расчетная температура, t = 55 ⁰С

4. Допускаемое напряжение металла, G = 1600 кгс/см²

5. Коэффициент прочности сварного шва, ц_р = 0,9

6. Прибавка к расчетным толщинам, С = 0,2; С₃ = 0,2

7. Внутренний диаметр аппарата и днища, D = 130 см

8. Материал обечайки; сталь 15Х СНД ГОСТ - 19828 - 79

9. Материал днища: сталь 09Г2С ФВ ГОСТ - 5520 - 79

10. Радиус кривизны в вершине днища: R = 130 см.

8.1.1 Расчет обечайки нагруженной внутренним давлением. Р_р=13 кгс/см²

Толщина стенки

S ? S_R + C

где S_R - расчетная толщина

S_R = [11]

S_R=

S=0,27+0,2 = 0,47 см или 4,7 мм

Исполнительная толщина

S_испол = 0,5 см или 5 мм

Допускаемое внутреннее избыточное давление

[11]

8.1.2 Расчет эллиптического днища (крышки)

Толщина стенки:

S_I = S_IR + C

где S_IR - расчетная толщина.

S_IR=

S_IR=см или 2,7 мм

S_I = 0,27+0,2 = 0,47 см или 4,7 мм

Исполнительная толщина:

S_испол= 0,5 см или 5 мм

2. Допускаемое внутреннее избыточное давление.

[11]

кгс/см²

8.1.3 Расчет укрепления отверстия в эллиптическом днище (крышке) аппарата

1 Условия применения расчетных формул

S_IR=см или 0,3 мм.

Расчетная длина внешней части штуцера.

L_IR=min 1,25

L_IR=1,25=2,45 см или 24,5 мм.

Расчетная длина внутренней части штуцера.

L_SR=min 0,5

L_SR=0,5 =0,56 см или 5,6 мм.

Расчетная ширина зоны укрепления в стенке днища (крышки)

L_R=min;

L_R==8,8 см или 88 мм.

Отношение допускаемых напряжений.

Х₁= min; Для внешней части

Х₁=

Х₂= min; Для внутренней части

Х₂=

Расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки днища.

D_ot=0,4?=0,4?=3,53 см или 35,3 мм

где D_R - внутренний диаметр штуцера

D - внутренний диаметр аппарата

где S - толщина стенки

D - внутренний диаметр аппарата.

Расчетный диаметр укрепленного эллиптического днища при Н=0,2D

D_R=2D [11]

где D_R - расчетный диаметр укрепленного эллиптического днища

x - расстояние от центра закрепленного отверстия до оси эллиптического днища

(х=0) - в нашем случае

D_R = 2?130=260 см или 2600 мм.

Расчетный диаметр отверстия в стенке эллиптического днища (крышки)

d_R= d+2C_S

где d_R - расчетный диаметр отверстия в стенке эллиптического днища (крышки)

d - внутренний диаметр штуцера

d_R=12,5+2?0,2=12,9 си или 129 мм.

Расчетная толщина стенки штуцера, нагруженного внутренним давлением

S_IR=

Расчетный диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления

d_OR=2 (

d_OR=2 (=3,53 см или 35,3 мм

условие, при котором не требуется укрепление отверстия d_R?d₀

35,3?129- условие выполняется

8.2 Расчет толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции, находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду.

[14]

где =9,3+0,058 t_пар - коэффициент теплоотдачи от верхней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м²к)

t_пар - температура изоляции со стороны окружающей среды, исходя из требований техники безопасности не должна превышать 95 ⁰С.

t_пар принимаем равной 40 ⁰С

t_ст1 - температура изоляции со стороны аппарата, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции t_ст1 принимаем равной температуре среды в аппарате в нашем случае t_ст1= 55 ⁰С

t_в - температура окружающей среды (воздуха), ⁰С. Принимаем t_в=17,2 ⁰С

- коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м•к)

В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит, имеющий коэффициент теплопроводности =0,09 Вт/(м•к)

=9,3+0,058•90=14,52 Вт/(м²•к)

Толщина изоляционного материала