ВИКОНАННЯ КРЕСЛЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ВИДУ ХІМІЧНОГО АПАРАТУ

Віктор Валуєв 2 роки тому Переглядів:

1 А Л Ь Б О М П Р І М Е Р О В ВИКОНАННЯ КРЕСЛЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ВИДУ ХІМІЧНОГО АПАРАТУ Іваново 2009

2 Федеральне агентство з освіти Державна освітня установа вищої професійної освіти Іванівський державний хіміко-технологічний університет А ЛЬ Б О М П Р І М Е Р О ВИКОНАННЯ КРЕСЛЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ВИДУ ХІМІЧНОГО АПАРАТУ Упорядники: За редакцією Н.Ю. Смирнов Г.Д. Демидова Є.В. Миронов Є.Ю. Куваєва Є.В. Таланов В.В. Яшков Н.Ю. Смирнова Іваново 2009

3 Укладачі: Н.Ю. Смирнов, Г.Д. Демідова, Є.В. Миронов, Є.Ю. Куваєва, Є.В. Таланов, В.В. Яшків; За ред. Н.Ю. Смирнова УДК 744.4: (084) Альбом прикладів виконання креслення загального виду хімічного апарату/Упоряд. Н.Ю. Смирнов, Г.Д. Демідова, Є.В. Миронов та ін; під. ред. Н.Ю. Смирнова. Іванове, с. Іван. держ. хім.-технол. ун-т. В альбомі прикладів виконання креслення загального виду хімічного апарату наведено зразки креслень загального виду теплообмінних та випарних апаратів зі ступенем опрацювання, що відповідає обсягу завдань як технологічних, так і механічних спеціальностей. Виконані приклади полегшать процес роботи студентів над кресленнями загального виду у частині: розміщення графічної та текстової інформації на кресленні, побудова зображень, нанесення розмірів. Альбом призначений для використання студентами першого курсу технологічних та механічних спеціальностей у курсі «Інженерна графіка», а також може бути використаний студентами під час виконання графічної частини курсового проекту з дисципліни «Процеси та апарати хімічного виробництва». Рецензент кандидат технічних наук Е.А. Козловський (Іванівський державний хіміко-технологічний університет) Підписано до друку Формат 60х84 1/8.Папір письмовий.Ум. піч. л.1,17 Уч.-вид. л. 1,29 Тираж 800 прим. Замовлення ГОУ ВПО Іванівський державний хіміко-технологічний університет Надруковано на поліграфічному обладнанні кафедри економіки та фінансів ГОУ ВПО «ІДХТУ», м. Іваново, пр.ф.енгельса, 7.

4 ЗМІСТ 1. ПРИКЛАД РОЗРОБКИ КОНСТРУКЦІЇ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ШКІРУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМІННИКА F = 158 м 2 4 Стор. 2. ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ КРЕСЛЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ВИДУ ВЕРТИКАЛЬНОГО ШКІРСЬКОТРУБЧАТОГО КОНДЕНСАТОРА F = 110 м ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ КРЕСЛЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ВИДУ ВЕРТИКАЛЬНОГО КОЖУХОТРУ F ВИКОНАННЯ КРЕСЛЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ВИДУ ВИПАРНОГО АПАРАТУ З ПРИРОДНОЮ ЦИРКУЛЯЦІЄЮ F = 25 м ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ КРЕСЛЕННЯ ЗАГАЛЬНОГО ВИДУ ВИПАРНОГО АПАРАТУ З ВИНЕСЕНОЮ ЗОН кипіння F = 77 м

5 1. ПРИКЛАД РОЗРОБКИ КОНСТРУКЦІЇ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ШКІРУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМІННИКА F = 158 м 2 Нижче пропонується приклад розробки конструкції (технічне завдання, черговість та обсяг опрацювання конструктивних елементів, креслення загального виду ). У прикладі передбачено розбиття теплообмінника на три складальні одиниці: корпус, праву та ліву кришки. Креслення загального виду складальних одиниць не розроблено, що відповідає обсягу виконання завдання студентами технологічних спеціальностей. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ Сконструювати горизонтальний кожухотрубчастий підігрівач, призначений для підігріву етилену топковими газами. Виконати креслення загального виду апарату на стадії технічного проекту. На малюнку дано схематичне зображення апарату. Етилен Етилен Топковий Мал. 1 4

6 ПРИСТРІЙ АПАРАТУ Підігрівач являє собою сукупність складальних одиниць: корпус 1, кришка ліва 2, кришка права 3. Корпус 1 складається з циліндричної зварноїобичайки, усередині якої розміщується пучок труб. Труби закріплюються вальцюванням у трубних ґратах, що приварюються до торців обічайки. Корпус 1 забезпечений двома штуцерами для введення в міжтрубний простір апарату і виведення з нього етилену, що підігрівається. Підігрівач розташовується на двох опорах, які, як і штуцери, кріпляться до обічайки за допомогою зварювання. Кришки 2 і 3 складаються з циліндричних обечайок, до торців яких приварені днища та фланці. Форма днищ кришок 2 і 3 вибирається залежно від тиску підігрівачі. Кришка 2 має штуцер для підведення в підігрівач топкового газу, а кришка 3 штуцер для відведення з нього топкового газу. Штуцери з'єднуються із кришками за допомогою зварювання. Фланці кришок 2 і 3 кріпляться до трубних ґрат корпусу 1 підігрівача за допомогою болтів. ПРИНЦИП ДІЇ АПАРАТУ Етилен безперервно надходить у міжтрубний простір підігрівача через штуцер у корпусі 1 і, обтікаючи розміщені в ньому труби, нагрівається, потім у нагрітому стані видаляється з апарата через штуцер виходу в корпусі 1. Нагрів етилену здійснюється за рахунок передачі тепла яким пропускають топковий газ. Топковий газ підводиться в апарат через штуцер у кришці 2 і відводиться з нього через штуцер у кришці 3. ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА АПАРАТУ 1. Поверхня теплообміну F 158 м Тиск етилену в міжтрубному просторі Р м 0,9 МПа. 3. Середня температура етилену t м 80 С. 4. Тиск топкового газу трубному просторі Р т 0,2 МПа. 5. Середня температура топкового газу t т 200 С. 5

7 6. Труби теплообмінні – зовнішній діаметр труб d н 20 мм; - Довжина труб l 6000 мм; - кількість труб 439 шт. 7. Умовний прохід штуцерів етилену d у1125 мм. 8. Умовний прохід штуцерів топкового газу d у2 150 мм. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ Проаналізувавшитехнічне завдання, розібравшись у пристрої та принципі роботи апарату, його розрахунок ведемо в наступній послідовності: 1. Визначаємо конструкційні матеріали елементів хімічного апарату за [1. Табл. 4.23], орієнтуючись на найдешевші матеріали, прийнятні даних умов роботи. При цьому умови роботи цих елементів (доторкане середовище, температура, тиск) беремо з технічного завдання. У нашому випадку приймаємо вуглецеву сталь звичайної якості Ст.3сп ГОСТ Визначаємо базовий (внутрішній) діаметр корпусу апарату. Для цього: 2.1. По [1. Табл. 4.13] визначаємо крок між теплопередаючими трубами t t = 26 мм [1. Табл. 4.15] визначаємо кількість труб n на діаметрі апарата n = 23. З цієї ж таблиці визначаємо, що у шестикутнику знаходиться 397 труб, крім того, в сегментах заповнено по одному ряду, у кожному з яких знаходиться по 7 труб Визначаємо відстань L між зовнішніми поверхнями найбільш віддалених труб діаметрального ряду [рис. 2]: L = (n-1) t + d н = (23-1) = 586 мм Визначаємо мінімально допустимий зазор між крайніми трубами трубного пучка та обічайкою: = t d н = = 6 мм min = L + 2 = = 590 мм. 6

8 Приймаємо внутрішній діаметр обичайки корпусу як найближчу велику величину стандартного ряду D min [ 1. Табл. 4.1]. D вн = 600 мм. 3. По [1. Табл. 4.3] визначаємо товщину стінки обічайки корпусу S 1, а також величини стінок обічанок кришок: лівої S 2 і правої S 3. При виборі товщини стінок розрахунковий тиск приймаємо як найближчу велику табличну величину тиску на даний елемент теплообмінника. S1 = 10 мм; S1 = S3 = 8 мм. 4. Викреслюємо попередню схему розміщення теплопередаючих труб у теплообміннику (розбивку трубних ґрат).Рекомендуємо цю роботу виконати в масштабі 1:2 або 1:4 (не менше) з граничною точністю як за кутовими, так і лінійними розмірами, зокрема кут 60 відкладати шляхом розподілу кола на шість рівних частин циркулем: лінійні розміри (крок t ) відкладати за допомогою циркуля вимірника. Схема розміщення труб у трубних гратах представлена на рис. 2. Рис.2. Схема розміщення труб у трубних гратах (М 1:4) 7

9 5. Вибираємо конструкцію днищ кришок теплообмінника. Критерій вибору: приймаємо технологічно найбільш просте у виготовленні (найдешевше) днище, що задовольняє параметрам роботи даного елемента в теплообміннику. У нашому випадку вибираємо сферичне невідбортоване днище з параметрами: D = 600 мм; R = 600 мм; S д = 8 мм. D Рис. 3. Конструкція вибраного сферичного невідбортованого днища 6. Вибираємо фланці для приєднання кришок теплообмінника до корпусу («апаратні» фланці). Критерій вибору аналогічний критерію вибору днищ. Вибираємо плоскі приварні фланці з параметрами: D = 600 мм; Р = 0,3 МПа (найближча велика величина до Р т = 0,2 МПа); D ф = 720 мм; D б = 680 мм; D 1 = 644 мм; D 2 = 616 мм; H = 25 мм; d = 23 мм; n = 20 шт.; Болти (шпильки) М20 Мал. 4. Конструкція фланця, вибраного для приєднання кришки до корпусу 8

10 7. Кришки теплообмінника за допомогою фланців, вибраних у п. 5, приєднуються до трубних ґрат корпусу, що мають фланцеві закінчення з розмірами, рівними розмірам кришок. Попередньо товщину трубних грат розраховуємо за формулою: H h + S 1 = = 35 мм. Приймаємо товщину трубної решітки, що дорівнює найближчій більшій величині стандартного ряду товщин листового прокату [1. Табл. 4.1]. H = 38 мм. H h Рис.5. Конструкція фланцевого приєднання кришки до корпусу апарату 8. Як матеріал прокладок дляущільнення кришок з корпусом приймаємо картон азбестовий, що випускається за ГОСТ [1. Табл. 4.23], що працює за температур до 475 С. Товщина прокладки S = 2 мм. Внутрішній діаметр прокладки дорівнює D = 600 мм, зовнішній D 1 = 644 мм (приймаються за розмірами привалювальних поверхонь фланця). 9. Визначаємо розрахункову довжину болтів l б, що кріплять кришки до корпусу теплообмінника (див. рис. 5). L б = 2h + S + m + 0,25 d мм, де h = 25 мм висота тарілки фланця; S=2 мм товщина прокладки; m = 16 мм висота гайки М20 за ГОСТ*; d = 20 мм номінальний діаметр болта. L б = ,25 20 = 73 мм. 9

11 Розрахункову довжину болта округляємо до найближчої величини за ГОСТ *. Якщо виявиться, що розрахункова довжина болта перевищує максимальну стандартну довжину болтів даного діаметра, необхідно для кріплення кришок застосувати шпильки. У разі l б = 75 мм. Таким чином, застосовуємо: Болт М20х75.58 ГОСТ*. 10. Вибираємо сортамент теплопередаючих труб по [1. Табл та 4.17]. При цьому, крім заданого зовнішнього діаметра труб, враховуємо: тиск середовища на трубу (беремо велику величину із внутрішнього та зовнішнього тисків), корозійну активність середовища. У нашому випадку Р = 0,9 МПа, середовище корозійно неактивне. Приймаємо: Труба 20х2 ГОСТ Параметри розвальцованої труби (дзвіночка) визначаємо за співвідношенням [1. 4.17а]. При d н = мм; d = (1,02 1,16) d н; d = 1,02 20 = 20,4 мм Мал. 6. Конструкція «дзвіночка» 12. Визначаємо параметри штуцерів теплообмінника: Сортамент труб для штуцерів визначаємо [1. Табл та 4.17] залежно від умовного діаметра штуцерів, тиску та корозійної активності середовища. У нашому випадку: штуцер корпусу апарату d у = 125 мм; штуцера кришок d у = 150 мм; Р м = 0,9 МПа; Р м = 0,2 МПа; середовище неагресивне середовище неагресивне Труба 133х6 ГОСТ Труба 159х6,5 ГОСТ

12 12.2. Конструкцію та розміри фланців штуцерів визначаємо залежно від умовного тиску середовища Р у [1. Розділ 4.4]. При Р до 2,5 МПа застосовуємо плоскі приварні фланці, розміри яких визначаємо по [ 1. Табл. 4.19]. Умовний прохід Р, МПа D ф, мм D б, мм D 1 мм D 2 мм Рис. 7. Конструкція фланців штуцерів h, мм h 1, мм d, мм n, мм Діаметр болтів або шпильок d у, мм 125 1, М, М Виліт штуцерів l 1 визначаємо по [1. Табл. 4.18] залежно від умовного проходу штуцера d у та тиску в трубопроводі Р. Недоведення фланців К залежно від товщини стінки труби S. Відстань штуцерів від трубних решіток а по залежності: d = (1,5 1,7) d н. D у,мм Р,МПа Труба (d н S),мм l 1,мм К,мм а,мм 125 0,9 133х ,2 159х6, Довжини обічаків лівої та правої кришок визначаємо з умови, що мінімальна відстань між найближчими точками зварних швів днища та штуцера (розмір «В» на рис.1) має бути мм. 11

13 Розрахована з цієї умови довжина обічайки округляється до найближчого більшого значення стандартних довжин обичайок [ 1. Табл. 4.2], тобто. до 450 мм. 14. Опори теплообмінника конструюємо відповідно до рекомендацій [1. Розділ 4.6], визначаючи розміри сідлових опор за приведеними до внутрішнього діаметра апарату співвідношенням: L = 0, = 522 мм 520 мм, H = 0, = 400 мм, L 1 = = 562 мм 560 мм, l 0, = 391,5 мм 392 мм, 0,2 600 = 120мм. Мал. 8. Конструкція сідлової опори апарата При цьому опори розташовуються в середній частині корпусу апарату з відстанню між ними, що дорівнює ½ довжини його корпусу. Діаметр фундаментних болтів М30 та отворів під них 35 вибираємо по [1. Табл. 4.22]. Креслення загального виду теплообмінника, виконане за розібраним завданням і розрахунком, представлене на стор.

14 2. Приклад виконання креслення загального виду вертикального кожухотрубчастого конденсатора F =110 м 2 Нижче (стор.16) пропонується креслення загального виду вертикального кожухотрубчастого конденсатора F = 110 м 2, виконаний на стадії технічного проекту. Конденсатор розбитий на три складальні одиниці: корпус, верхню та нижню кришки. Креслення загального виду складальних одиниць не розроблено, що відповідає обсягу виконання завдання студентами технологічних спеціальностей. 3. Приклад виконання креслення загального виду вертикального кожухотрубчастого теплообмінника F = 115 м 2 Нижче (стор.17) пропонується креслення загального виду вертикального кожухотрубчастого теплообмінника F = 115 м 2, виконаний на стадії технічного проекту. Теплообмінник розбитий на три складальні одиниці: корпус, верхню та нижню камери. Креслення загального виду складальних одиниць не розробляються, що відповідає обсягу виконання завдання студентами технологічних спеціальностей. 4. Приклад виконання креслення загального виду випарного апарату з природною циркуляцією F = 25 м 2 Нижче (стор.18) пропонується креслення загального виду випарного апарату з природною циркуляцією і винесеною камерою, що гріє F = 25 м 2, виконаний на стадії технічного проекту. У таблиці складових частин випарний апарат розбитий на основні складальні одиниці та деталі, що з'єднують їх. На стор.19 представлений креслення камери, що гріє, цього випарного апарату, розбитий в таблиці складових частин на деталі. Таке виконання завдання відповідає обсягу виконання роботи студентами механічних спеціальностей. 5. Приклад виконання креслення загального виду випарного апарату з винесеною зоною кипіння F = 77 м 2 Нижче (стор.20) представлений приклад виконання креслення загального виду випарного апарату з винесеною зоною кипіння та співвісною камерою F = 77 м 2 , що гріє, виконаний на стадії технічного проекту. У таблиці складових частин випарний апарат розбитий на основніскладальні одиниці та деталі, що їх з'єднують. На стор.21 представлений креслення камери, що гріє, цього випарного апарату, розбитий в таблиці складових частин на деталі. Таке виконання завдання відповідає обсягу виконання роботи студентами механічних спеціальностей. 13