Материал: Модернізація агрегату синтезу аміака з розробкою колони синтезу, котла – утилізатора та виносного теплообміника
Густина гарячогоциркуляційного газу,ρ2, кг/м3 89,009;
Довжина труб, L, м 14;
Швидкість холодного циркуляційного газу ,W1,м/с, 0,902;
Швидкість гарячого циркуляційного газу ,W2, м/с, 2,625;
Коефіцієнт місцевого опору на вхід і вихід в теплообмінник,ζ1 1,5;
Коефіцієнт місцевого опору на вхід і вихід з труб, ζ2 1;
Критерій Рейнольдса для холодного циркуляційного газу, Re1 79540;
Критерій Рейнольдса для гарячого циркуляційного газу Re2 100900;
Розрахункова схема визначення гідравлічних опорів зображена нарисунку 4.21.
Рисунок 4.21 - Розрахункова схема визначення
гідравлічних опорів
Трубний простір.
Розрахунок тиску який втрачається на створення швидкості
потоку:
Розрахунок втрат тискук на подолання опору тертя в трубах:
Розрахунок сумарного коефіцієнту місцевого опору:
Розрахунок втрат які виникають через місцеві опори:
Розрахунок сумарних втрат тиску:
Потужність:
Уміжтрубному просторі.
Відносна нерівність труб:
Коефіцієнт тертя:
Розрахунок тиску який втрачається на створення швидкості потоку:
Гідравлічний опір у між трубному просторі:
Потужність:
Сумарна потужність:
Висновок: із результатів розрахунку сумарної потужності в
теплообмінику, яка становить 10,06 кВт потрібно її враховувати при виборі і
розрахунку компресорного обладнання.
4.2.12 Розрахунок товщини трубної решітки
Мета розрахунку: за даними геометричними розмірами корпуса і трубок жорстко з’єднаних з трубною решіткою перевірити їх на міцність та стійкість, а також розрахувати товщину трубної плити.
Схема трубної решітки вказана на рисунку 4.22.
Вихідні дані:
внутрішній діаметр апарата, Dv , м 1,6;
Різниця тисків трубного і міжтрубного просторур,МПа 2,5;
Матеріал кришки Сталь 09Г2С;
Діаметр отворів під труби dz, м 0,012
Розрахункова температураТc1 ,МПа110,25
Допустиме напруження матеріалу трубної решітки при розрахунковій температурі[s], МПа 176,2.
Методика розрахунку наведена в [15]:
Номінальна розрахункова висота ґратки зовні:
Кі=0,28 коефіцієнт.[15]
h1= Кі×
= 
=
0,053 м.
омінальна розрахункова висота ґратки посередині:
К2=0,47 коефіцієнт[15].
h2= К2×
= 0,47×1,6
= 0,128 м,
-
коефіцієнт послабення кришки отворами;
де
- сума инутришніх діаметрів труби:
де
- коефіцієнт послаблення ґратки отворами.
Рисунок 4.22 - Схема трубної решітки
Трубні решітки вибрані по ГОСТу 13203-67.
Висновки: в
результаті проведеного розрахунку прийнято товщину трубної решітки, яка становить
.
4.4.13 Вибір опори колони
Метою розрахунку є визначення навантаження, що діє на опору колонного апарата, та вибір опори, що витримує це навантаження.
Розрахункова схема представлена нарисунку 4.23.
Вихідні дані до розрахунку:
Внутрішній діаметр колони Dv, м 1,6;
Густина
матеріалу 
;
Матеріал корпусу сталь18Н10Т, 09Г2С.
Розрахунок
ведемо за методикою
.
Опора - циліндрична. Розрахунок проводиться для робочих умов.
Визначимо
навантаження пустого апарата на опору:
де
- масапустогоапарата, щодорівнюєсумімаскорпусататруб.
Днище, кришка,фланці, виносний стаканатаарматура
становитить 0,1% від загальної маси труб та кожуха:
Рисунок
4.23 - Розрахункова
схема навантаження на опору
Маса циліндричної частини кожуха апарата:
Масас труб апарата:
Загальна маса апаратастановитить:
Навантаження:
Рисунок
4.24 - Циліндрична опорна обичайка
Висновок: згідно ОСТ 26-467-78 вибираємо циліндричну опору 2 з нтрішнімдіаметром опори
2000мм.
4.4.14 Вибір компенсатора
Метою розрахунку є визначення температурноговидовження трубного пучка і вибір компенсатора, який компенсував би це видовження.
Вихідні дані:
Внутрішній діаметр циліндричної обичайки Dv,м 1,6;
Внутрішній тиск,Р,МПа,30;
Довжина труби L,м 14;
Коефіцієнт термічного розширення сталі 
;
Матеріал виготовлення труб Сталь 12X18H10T.
Принципова схема вибору компенсатора зображена на рисунку 4.24.
Рисунок 4.24- Принципова схема вибору компенсатора
Приймаємо:
Визначаємо видовження трубного пучка труб:
Вибираємо компенсатор з такими геометричними розмірами:
dn=0,325 м;
D=0,475м;
l=0,148м;
S=0,004 м.
-
компенсація температурного розширення (однією лінзою).
Висновок: зробивши розрахунок на термічне видовження трубного пучка, ми
вибрали компенсатор із технічними характеристика, які вказані вище(компенсатор
має дві лінзи).
.4.15 Розрахунок теплової ізоляції
Метою розрахунку теплової ізоляції циліндричної обичайки виносного теплообмінника є визначення товщини теплоізоляційного матеріалу.
центральної обичайки
Коефіцієнт теплопровідності полотна обичайки
17;
Середня температура циркуляційного газу в між
трубному просторі, Тc1, 0C110,25;
Теплоізоляційний матеріал: базальтовий прошивний, вогнегасний, рулонний.
Приймаємо:
Пранкль
повітря приТ=20
становить,Prп 0,7;
Пранкль
стінки обичайки (повітря)
при 20 становить ,Prст 0,7;
Коефіцієнт теплопровідності повітря
Середня швидкість повітря, яке обдуває обичайку,Wp,м/с 7;
Температура
повітря навколишнього середовища,
;
Температура
ізоляційного матеріалу зовні
;
Теплопровідністьізоляційного матеріалу
;
Зовнішній діаметр апарата,Dі,м1,916;
Товщина стінки циліндричної обичайки,S , м0,158;
Кінематична в’язкість повітря
.
Визначаємо критерій Рейнольдса повітря:
Значення критерія Нуссельта для розвиненого турбулентного
режимуRe>10000:
Коефіцієнт тепловідачі повітря:
Тепловенавантаження:
Різниця
температур:
Необхідна товщина ізоляційного шару:
Висновок: провівши розрахунки, ми отримали що необхідна
товщина ізоляційного матеріалу становить 8мм. Оскільки найменша товщина рулона
матеріалу становить 5мм, тоді приймаємо товщину ізоліції 10 мм.
. Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях
Умови та безпека праці, їх стан та покращення - самостійна і важлива задача соціальної політики будь-якого сучасного промислово розвинутого підприємства. Рівень безпеки будь-яких робіт у суспільному виробництві значною мірою залежить від рівня правового забезпечення цих питань, тобто від якості та повноти викладання відповідних вимог в законах та інших нормативно-правових актах. У відповідності до Закону України «Про охорону праці» виробничі будови, приміщення, обладнання та технологічні процеси повинні відповідати вимогам, що задовольняють безпечним умовам праці. Машини та механізми, що проектуються, повинні відповідати вимогам виробничої безпеки та санітарії. Жодний зразок нової машини не може бути переданий у серійне виробництво доки не буде відповідати вимогам охорони праці.
Охорона праці й навколишнього середовища включає в себе питання безпеки праці, усунення причин травматизму і попередження професійних захворювань, аварійних ситуацій на виробництві; питання правової охорони праці.
Відповідно до теми дипломного проекту «Модернізація блоку синтезу аміаку з розробкою колони синтезу, котла - утилізатора та виносного теплообмінника» на стадії виробництва при роботі лінії розроблені заходи щодо забезпечення безпечних умов праці. Виходячи з принципів гігієнічної класифікації, умови праці на даному виробництві відносять до 2-го класу-допустимі. Під час роботи від працівника вимагається підвищена увага, певна швидкість виконання окремих технологічних операцій, швидка переробка одержаної інформації, точна координація рухів.
Дана лінія виробництва аміаку розташована на відкритому майданчику.
Робоче місце оператора згідно ДСанПіН 3.3-2-007-98 «Державні санітарні правила і норми роботи з візуальними дисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин», площею S = 24 м2 і об'ємом V = 60 м3 розташовано безпосередньо біля робочої лінії, а отже існують такі шкідливі і небезпечні виробничі фактори:
враження електричним струмом (електромережа живлення установки);
шкідливість газових сумішей робочої зони;
можливість травмування рухомими та обертовими деталями машин;
вибухопожежна небезпека.
5.1 Електробезпека
Аналіз нещасних випадків в промисловості, свідчить про те, що кількість травм, викликаних дією електрики, порівняно невелика і складає 0,5-1% від загальної кількості нещасних випадків. Проте з загальної кількості нещасних випадків зі смертельним наслідком на виробництві 20-40% трапляється внаслідок ураженням електрострумом, що більше, ніж в наслідок дії інших причин, причому близько 80% смертельних уражень електричним струмом відбувається в електроустановках напругою до 1000 В [20].
Через те, що установка розташована на відкритому повітрі, згідно Правил устрою електроустановок (ПУЕ) вона відноситься до особливо небезпечних.
Для живлення елементів установки використовується трифазна напруга 220/380 В з частотою 50 Гц. Нейтраль ізольована.
Причини враження обслуговуючого персоналу можуть бути такими:
помилкове включення установки;
пробій на корпус;
випадки дотику персоналу до відкритих струмопровідних частин електроустаткування;
втрата ізоляцією її властивостей;
дотик до частин установки, що можуть опинитися під напругою у випадку короткого замикання.
Трифазні ланцюги відповідно Правил устрою електроустановок (ПУЕ) при напрузі до 1000 В застосовуються як трьохпровідні мережі з ізольованою нейтраллю.
Небезпека враження для людини визначається опором ізоляції і людини. Зі збільшенням цих опорів небезпека зменшується.
Безпека експлуатації обладнання забезпечується рядом організаційних і технічних заходів захисту: використання малих напруг, захисним розділенням мереж, контролем і профілактикою пошкодження ізоляції, подвійною ізоляцією, забезпеченням недоступності до струмоведучих частин, застосуванням засобів індивідуального захисту і т. ін.
З метою запобігання травм визначені такі заходи безпеки: