Выбор и расчет количества основного и вспомогательного оборудования

 

Расчет количества оборудования

Исходные данные:

Т_эф = Т_реж - Т_ППР = Т_раб×t×n×Т_ППР

Т_раб = 355 дней – количество рабочих дней в году

t = 8 часов – продолжительность смены

n = 3 – количество смен

Т_реж = 355×8×3 = 8520 часов

Т_ППР = I(t_тек×n_тек+t_ср×n_ср+t_кап×n_кап)

t_тек=14 часов – время текущего ремонта;

 n_тек=12 – количество ремонтов;

t_ср=64 часа – время среднего ремонта;

 n_ср=1 – количество ремонтов;

 t_кап=120 часов – время капитального ремонта;

 n_кап=0,17 – количество ремонтов.

 I = 2 – трудоемкость ремонта.

Т_ППР=2(14×12+64×1+120×0,17)=504,8 часа

Т_эф=8520-504,8=8015,2 часов

Количество оборудования:

N=M/(T_эф×a),

M=40000 т – годовой выпуск продукции,

a – производительность аппарата,

N – количество аппаратов,

Т_эф – эффективное время работы аппарата.

Количество аппаратов для поликонденсации:

Т_эф=8520-2(14×12 + 62×1 + 120×0,16)=8021,6 часов

a=2 т/ч

N=40000/2×8021.6=2.5

Принимаем количество аппаратов равным 3.

Количество аппаратов для отмывки:

Т_эф=8520-2(16×12+74×1+120×0,17)=7947,2 часов

a=1.2 т/ч

N=40000/1.2×7947.2=4.2

Принимаем количество аппаратов равным 5.

Количество аппаратов для расщепления:

Т_эф=8520-2(14×12+64×1+120×0,17)=8015,2 часа

a=4.5т/ч

N=40000/4.5×8015.2=1.1

Принимаем количество аппаратов равным 2.

Количество аппаратов для коагуляции:

Т_эф=8520-2(16×12+80×1+120×0,17)=7935,2 часа

a=5,6 т/ч 

N=40000/5,6×7935.2=0.1

Принимаем количество аппаратов равным 1.

Количество центрифуг:

Т_эф=8520-2(8×12+46×1+103×0,3)=8174,2 часа

a=5,2 т/ч

N=40000/5,2×8174.2=0,94

Принимаем количество аппаратов равным 1.

Количество аппаратов для сушки:

Т_эф=8520-2(8×12+32×1+120×0,17)=8024 часов

a=0,4 т/ч

N=40000/0,4×8024=12,4

Принимаем количество аппаратов равным 13.

Количество аппаратов для смешения:

Т_эф=8520-2(8×12+35×1+59×0,3)=8238 часа

a=2,8 т/ч

N=40000/2,8×8238=1,7

Принимаем количество аппаратов равным 2.

Количество фильтров:

Т_эф=8520-2×355=7810 часов

a=2 т/ч

N=40000/2×7810=2,6

Принимаем количество фильтров равным 3.

Расчет толщины нижнего днища корпуса работающего под внутренним давлением.

Расчетная толщина днища, м:

S_2R=1.3Р*Д/(2δ*Υ*0,6Р)=(1,3*0,655*2,8)/(2*101,6*0,9*0,6*0,655)= =15,1*10^-3

Примем S=2,8*10^-3, тогда

Допускаемое давление, МПа:

Р=(2 δ*Υ*(S₂-C))/(1.3Д+0,6*(S₂-C))=(2*101,6*0,9*(28-2)*10^-3)/

/(1,3*2,8+0,6(28-2)*10^-3)=1,3;

Толщина стенки при пробном давлении, м:

S2_пр=(1,3Р_пр*Д)/(2δ*Υ*0,6Р_пр)==(1,3*1*2,8)/(2*181,8*0,9*0,6*1)= =11*10^-3 работающего под наружным давлением.

Расчетная толщина днища, м:

 S_2R=(K_э*R/510)*(n_у*P/10^-6*E)^1/2+C=

(0.925*2.8/510)*(2.4*0.6/10^-6*1.81*10^-5)^1/2+

+2*10^-3=16.25*10^-3м;

Принятая толщина днища, м;

S₂=28*10^-3 м;

Допускаемое наружное давление, МПа:

Р=Р_р/(1+(Р_р/Р_е))^1/2=1,87/(1+(1,87/1,97))^1/2=1,35;

Допускаемое давление из условия прочности в пределах упругости, МПа:

Р_е=(26*10^-6Е/П_у)*(100(S₂-C)²/(К_э*R))=((26*10^-6*1,81*10⁵)/2,4)*

*(100*(28-2)*10^-3)²/(0,95*2,8)=1,96;

К=0,925; Х=0,139.

Днище корпуса.

Расчет толщины обечайки рубашки, работающей под внутренним давлением.

Рачетная толщина обечайки рубашки, м:

S_3R=(Р*Д)/( 2 δ*Υ*Р)=(0,6*3,0)/(2*126*0,65*0,60=11*10^-3

Принятая толщина обечайки, м:

S₃= S_3R+C=11*10^-3+2*10^-3=13*10^-3,

Примем S=14*10^-3; тогда

Допускаемое давление, МПа:

Р=(2 δ_пр*Υ*Р_пр (2*126*0,65*(14-2)*10^-3)//(3+(14-2)*10^-3)=0,652;

Толщина стенки при пробном давлении, м:

S_2пр=(Р_пр*Д)/(2 δ_пр*Υ*Р_пр)==(0,9*3)/(2*227*0,65*0,9)=9*10^-3;

Расчет толщины эллиптического днища рубашки , работающего под внутренним давлением.

Расчетная толщина днища,м:

S_4R=(P*R)/( 2 δ*Υ*0.5Р)=(0.6*3)/(2*0.65*126*0.5*0.6)=11*10^-3;

Принятая толщина днища, м:

S=(11+2)*10^-3=13*10^-3;

Допускаемое давление, МПа:

Р=(2(S₄-C)*δ*Υ)/(R+0,5(S₄-C))=(2(16-2)*10^-3*0,65*126)/

/(3+0,5(16-2)*10^-3)=0,76;

Толщина стенки при пробном давлении, м:

S_4R=(Р_пр*R)/(2δ*Υ-0.5Р_пр)+С=(0,9*3)/(2*0,65*227-0,5*0,9)=9,1*10^-3

 

 

Расчет мешалки

Определим диаметр якорной мешалки:

D_м=2600/3=866мм

Выбираем стандартный диаметр мешалки

D_М=900мм

Определим диаметр вала:

D_В=C*D_М=0,117*900=125мм

Выбираем стандартный диаметр вала 130мм.

Определим частоту вращения мешалки, n

n=ώ/π*D_М=8/3,14*0,9=2,83с^-1

где, ώ-окружная скорость мешалки ώ=8м/с

Принимаем частоту вращения n=3,33с^-1.

Предельно допустимую глубину воронки определяют по формуле:

H_пр=H_Ж-H=3,04-0,72=2,32м H=0,9*0,8=0,72.

Определяем мощность привода мешалки по формуле.

N_Э=R_ж*R_n*Σ*R_i*N*N_уп/n;

R_Ж- коэффициент высоты уровня жидкости в аппарате.

R_n- коэффициент для аппаратов без перегородки равный 1,25.

R_i-коэффициент учитывающий в сосуде внутренние устройства равный 0,5.

N-мощность, затрачиваемая на перемещение жидкости.

N_n-мощность, затрачиваемая на преодоление трения в уплотнениях вала мешалки.

η-КПД привода мешалки равный 0,85-0,9.

R_Ж= (Н_Ж/Д)^0,5=(3,04/2,6)^0,5=1,08.

N=К_n*n³*ρ_i*D_М=1,75*3,33³*959*0,9⁵=36,5кВт.

где К_n- мощность для перемешивания из графика К_n=f(Re).

ρ_i-плотность реакционной массы.

Определим критерий Рейнольдса:

Re=τ*n*D_М/μ=959*3,33*0,9/800*10^-3=3233

Для якорной мешалки К_n равен 1,75

N_Э=1,08*1,25*0,5*36,5*1,15/0,85=29,89кВт

Примем мощность потребления якорной мешалки 30кВт.

Таблица 2.8.1- Устройство и характеристика основного оборудования

наименование оборудования  ( тип, наименование аппарата,  назначение)	№ позиции по схеме, индекс (заполняется по необходимости)	количество штук	материал	методы защиты  металлов оборудования от коррозии ( заполняется по необходимости)	техническая характеристика
1	2	3	4	5	6
1.Цистерна  для ЭХГ	III	2	Сталь	Сталь футерованная кислотно-упорная	Объем-25 м3, диаметр-200мм, длина цилиндрической части-6000мм, рабочее атмосферное давление-6кгс/см2
2.Аппарат  для ЭХГ	II	1	Сб 08 СП ГОСТ 1050-78	Эмалированная емкость	Объем-16м3, высота-4210±35, рабочее давление- атмосферное и расчетное давление-6 кгс/см2, диаметр-2600мм
3.Центробежный  насос для перекачки ЭХГ	2а	1	Комбинированная		Тип электродвигателя Х 45131-Г-О-УКЛ-4,марки ВАО 52-2-4-3, мощность-6.2кВт, число оборотов 2900об/мин, производитель-ность- 10-25 м3/час
4.Центробежный  насос для  подачи  формаля	36	I			Марка электро- двигателя КО-II-2, мощность-8 кВт, число оборотов- 2900 об/мин, полный напор-57м водного столба, производитель- ность- 10-25 м3/час
5.Дозер для  серной кислоты	7	1	Эмаль	Стальной эмалированный	Объем-1.25м3, длина-860 мм, диаметр-1200мм, давление рабочее-массивное, давление расчетное-3 кгс/см2
6.Реактор для  синтеза формаля-сырца	8 I-II	4	Cталь, эмаль	Эмалированный	Объем-25м3, высота-7930±75мм, диаметр-2800мм, рабочее давление в корпусе-6кгс/см2,рабочее давление в рубашке-4кгс/см2, рабочая температура в рубашке-170ºС, рабочая температура в корпусе-100ºС, тип электродвигателя В 180 М8 В 3Т4, мощность-15кВт, частота вращения вала мешалки- 100 об/мин
7.Гидрозатвор	10II	1	Ст 08		Емкость-160 л, диаметр-600мм, высота-600мм, давление рабочее-атмосферное
8.Гидрозатвор	5	1	СКЛ-4		Вместимость-0.2м3, диаметр-640мм, высота-641мм, давление рабочее-атмосферное
9.Сборник для  ЭХГ	190у	1	СТО 8		Объем-2.5м3, диаметр-1400мм, длина-1870 мм, давление расчетное- 3 кгс/см2
10.Сборник для  ЭХГ	190уI	I	KI8H 10T		Объем-1.6м3, диаметр-1400мм, длина-1923 мм, давление расчетное-  3 кгс/см2
11.Цистерна для формаля	161II,y	2	Эмаль	16 ГС	Емкость-50м3, диаметр-300мм, длина цилиндрической части-800 мм, расчетное давление- 6.0 кгс/см2, рабочее давление- атмосферное
12.Аппарат для  серной  кислоты	69I	1	Сталь эмалированная		Объем-4.0 м3, давление расчетное- 3.0 кгс/см2, давление рабочее- 2.5 кгс/см2, диаметр-1600мм, высота-2400 мм
13.Аппарат для  серной  кислоты	69II	1	CT 3		Объем-0.63 м3, давление расчетное- 3 кгс/см2, давление рабочее-0.5 кгс/см2, диаметр-800мм, высота-1820мм
14.Конденсатор  для конденсации паров ЭХГ	16 у,уI	2	Углегравитовый		Кожухооболочный, число облоков-10, поверхность теплообмена-40 м, размер облака- 700*350 мм, количество вертикальных отверстий-208, горизонтальных-206,диаметр отвертий-18 мм, расчетное давление-3 кгс/см2 вакуум, рабочее давление- 0.7 кгс/см2 вакуум
15.Аппарат для  разбавления	II I,II	2	Сталь		Оъем-50 м3, длина- 6800±70 мм, диаметр-3200 мм, рабочее давление- 2.5 кгс/см2, давление расчетное-6 кгс/см2 снабжена воздушкой
16.Реактор для приготовления шихты	35у-уII	3	Сталь	Эмалированный	Объем-6300 л, высота-4950 мм, диаметр-2000 мм, давление рабочее- атмосферное, давление расчетное- 4.5 кгс/см2, электродвигатель ВАО 51-4, мощность-75кВт, напряжение-380 В, число оборотов-1460 об/мин, давление рабочее -атмосферное
17.Емкость для  ЭХГ	IIII	1	Сталь		Оъем-50 м3, длина- 11325 мм, диаметр-2400 мм, высота-3241 мм, рабочее давление- 7.35 кгс/см2, давление расчетное- 7.35 кгс/см2
18.Вакуум-насос	112 II	1	Сборный		Водокальцевой производитель- 720 л/мин, напор-90%, номинальное абсолютное давление-10 кВа, абсолютное давление-2.6 кВа
19.Циклотрон	45	1