Спиральный теплообменник

      - плотность конденсата, кг/м³;

     - линейная скорость, м/с;

     - ширина спирального канала, м;

- коэффициент теплопроводности, Вт/м²К. 

Па 
 

5. Механический расчет 

            Целью расчета является расчет основных узлов и деталей аппарата.

Выбираем  для аппарата cталь марки СТ3. 

Расчет толщины  обечайки: 

                                                        ,                                             (5.1) 

где =132МПа – допускаемое напряжение для материала;

      =0,95 – коэффициент прочности сварных соединений;

      - прибавка на коррозию, составляет 0,001 м;

      - диаметр аппарата, м;

      - расчетное давление, Па. 

мм. 
 

Из технологических  соображений выбираем толщину обечайки равную толщине спирали т.е. 4 мм (0,004 м), для обеспечения равномерной  коррозии. 

Определим допускаемое избыточное давление по формуле: 

                                                        ,                                              (5.2) 

где =132МПа – допускаемое напряжение для материала;

      =0,95 – коэффициент прочности сварных соединений;

      - прибавка на коррозию, составляет 0,001 м;

      - диаметр аппарата, м;

      - давление, Па.  

     

 МПа. 

Определим толщину  плоского днища: 

                                                         ,                                      (5.3) 

где =132МПа – допускаемое напряжение для материала;

       =1-0,43 0,03/1,2=0,99;

      - прибавка на коррозию, составляет 0,001 м;

      - диаметр аппарата, м;

      - давление, Па. 

     

 м 

            Принимаем толщину крышки равную толщине стандартного фланца для обечайки 32 мм. 
 

     Для стандартного штуцера выбираем стандартный  фланец тип 1,[9,с 547] по таблице 21.9

     

 

                                        Рисунок 30 – Фланец первого  типа 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 21.9 - Размеры фланцев

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6 Охрана труда,  техника безопасности  и охрана окружающей среды 

6.1 Безопасность  труда в химических лабораториях 

      При работе со стеклянной посудой и приборами  из стекла для предохранения рук  от порезов  при резкой ломке стекла необходимо пользоваться полотенцем, при механической и термической  обработке изделий из стекла – защитными очками или предохранительными защитными щитками.

      Нельзя  нагревать тонкостенные колбы и  стаканы на открытом огне без асбестированных  сеток. При работе со стеклом при  повышенной температуре, давлении или  вакууме установка должна быть защищена специальным экраном из органического стекла или металлическим кожухом.

      Бутыли  с веществами, вызывающими химические ожоги (кислоты и щелочи) нужно  переносить вдвоем в специальных  корзинах или на тележках. Твердую  щелочи нужно брать только щипцами  или руками в резиновых перчатках. Работу нужно выполнять с применением средств индивидуальной защиты. Розлив и расфасовку едких жидкостей производят при помощи резиновых груш, шприца или специальных сифонов. Нельзя засасывать эти жидкости в пипетки ртом, так как это может привести к ожогам полости рта и отравлениям.

      Концентрированные кислоты и щелочи, сильнодействующие  дымящиеся реактивы хранить и  переливать можно только под тягой  в вытяжном шкафу. Особую осторожность следует соблюдать при разбавлении серной кислоты. Во избежание разбрызгивания кислоты следует лить кислоту в воду, а не наоборот. При поражении едкими веществами следует смыть их остатки струей воды и обратиться к врачу.

      Горючие и легко воспламеняющиеся жидкости должны находиться в толстостенных  бутылях или бутылях с притертыми и навинчивающимися пробками. При работе с этими веществами необходимо пользоваться вытяжным шкафом или зонтом при включенной вентиляции, запрещается применять любые источники открытого огня. Для нагревания указанных жидкостей применяют бани: масляные, водяные, песчаные.

      При работе с сильнодействующими ядовитыми  веществами (СДЯВ) необходимо соблюдать  особую осторожность. Хранят их отдельно от всех реактивов в специально опломбированных  сейфах или ящиках, на всех сосудах  СДЯВ должны быть этикетки с надписью «Яд» и названием вещества. После окончания работы остатки ядовитых веществ собирают в отдельную тару; загрязненную посуду, приборы тщательно обезвреживают, а спецодежду и перчатки дегазируют.

      Ртуть хранят в герметично толстостенной стеклянной и фарфоровой таре. Отделка помещения должна препятствовать проникновению ртути в случае ее разлива; пол делают гладким, причем края покрытия у стен загибают, чтобы предотвратить попадание ртути в щели пола; стены окрашивают масляной краской. Случайно пролитую ртуть тщательно собирают, затем поверхность где находилась ртуть, тщательно дегазируют растворами перманганат калия или хлористого железа. 

6.2 Токсичность  применяемых веществ и меры  индивидуальной защиты персонала 

6.2.1 Токсичные  вещества и их действие на человека 

      Вещества, Применяемые в химической промышленности, при неправильной организации труда  и производства и несоблюдении определенных профилактических мероприятий, могут  оказывать вредное воздействие  на здоровье человека, приводить к острым или хроническим отравлениям и профессиональным заболеваниям.

      По  характеру воздействия на организм химические вредные производственные факторы подразделяют следующим  образом:

1. общетоксичные, действующие на центральную нервную систему, кровь и кроветворные органы (H₂S, CO₂, ароматические УВ);
2. раздражающие, вызывающие раздражение слизистой оболочки глаз, носа и гортани и действующие на кожный покров (пары щелочей, кислот, оксиды азота, NH₃ и др.);
3. сенсибилизирующие вещества, которые после непродолжительного воздействия на организм вызывают в нем повышенную чувствительность к этому веществу (ртуть, альдегиды, аминосоединения и др.);
4. канцерогенные, приводящие к развитию злокачественных опухолей (сажа, деготь, бензидин и др.);
5. мутагенные, вызывающие нарушение наследственного аппарата человека, отражающиеся на его потомстве (соединения Hg, Pb, оксид этилена).

 

6.2.2 Средства  индивидуальной защиты 

а) противогазы;

б) пневмошлемы;

в) респираторы;

г) герметичные  защитные очки;

д) спецодежда и спецобувь;

е) для  защиты кожного покрова также применяют защитные пасты и мази. 

6.3 Условия  безопасной эксплуатации теплообменных  аппаратов 

      Одним из основных условий является компенсация  температурных напряжений, осуществляемая разнообразными приемами: иногда это  достигается конструкцией трубного пучка, в других случаях устанавливают гибкие компенсаторы. Другая опасность при эксплуатации теплообменников – образование накипи на стенках трубного пучка, а также забивка труб грязью и отложениями. Для облегчения чистки в конструкции предусматривают удобный доступ к трубам с обоих концов, для этого крышки делают съемными, а трубные пучки удобно вынимаемыми. 

6.4 Охрана  окружающей среды 

6.4.1 Очистка  газовых выбросов 

      Предприятия химической промышленности выбрасывают  в атмосферу значительные количества газов и пыли. К основным вредным веществам относятся: УВ и их производные, СО_2, H₂S, сернистый ангидрид, сероуглерод, оксиды азота, Cl₂ и др.

      Существуют  различные способы очистки выбросов от газов и паров – абсорбционный, адсорбционный и каталитический. Абсорбционный и адсорбционный методы основаны на поглощении вредных газов и паров из воздуха жидкими или твердыми сорбентами (поглотителями). Регенерация поглотителя производится продувкой острым паром. Каталитический метод очистки газов основан на каталитических реакциях, в результате которых вредные примеси превращаются в безвредные или менее вредные соединения, легко удаляемые из газа. В последнем случае требуется вторая стадия очистки. 

6.4.2 Методы  очистки сточных вод 

      Механическая очистка применяется на первой стадии очистки, для удаления крупнодисперсных взвесей. Сточные воды пропускают через решетки, простые и сложные. Для удаления частиц плотность которых больше плотности воды, применяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники. Загрязнения плотность которых меньше чем у воды (смолы, масла и др.) удаляют из стоков побуждая их всплывать на поверхность, и собирают в ловушках, жиро – смоло – уловителях.

      Физико  – химическая очистка: применяется  для очистки многокомпонентных сточных вод. К методам данной очистки относятся, например коагуляция (увеличение размера и плотности) и флотация (придание примесям большей плавучести).

      Химическая  очистка: при химической очистке  протекают процессы конденсации, окисления, нейтрализации и другие реакции, в результате которых получаются нетоксичные или менее токсичные вещества, растворимые в воде; соединения превращаемые в нерастворимые и легко отделяемые от воды и др.

      Термическая очистка: заключается в полном окислении  при высокой температуре (при сгорании) загрязняющих веществ с получением нетоксичных продуктов и твердого остатка. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Литература 
 

      1 Романков, П. Г. Процессы и аппараты  химической промышленности [текст]/ П. Г. Романков, A. А. Носков. - Т.: Химия, - М.: 1989. - 562 с.: ил. - 40000 экз.

      2 Павлов, К. Ф. Примеры и задачи  по курсу процессов и аппаратов  химической технологии: Учебное пособие для вузов [текст]/ К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. - Л.: Химия, - Л.: 1981. - 560 с.: ил. - 35000 экз.

      3 Лащинский, А. Н. Конструирование  сварных химических аппаратов:  Справочник [текст]/ А. А. Лащинский. - Л.: Химия, - Л.: 1981. - 382 с.: ил. - 11000 экз.

      4 Дытнерский, Ю. И. Основные процессы  и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию [текст]/ Ю. И. Дытнерский, Г. С. Борисов, В. П. Брюков, Ю. Н. Ковалев, Р.Г. Когаров, Н. В. Кочергин, С. И. Мартюшин. - М: Химия, - М.: 1991. - 496 с.: ил. - 24000 экз.

      5 Кувшинский, М. Н. Курсовое проектирование  по предмету процессы и аппараты  химической промышленности [текст]/ М. Н. Кувшинский, А. П. Соболева. – М.: Химия, - М.: Высшая школа, 1980. – 223 с.

      6 Савинский, Э. С. Химизация народного  хозяйства и развития химической  промышленности [текст]/ Э. С. Савинский. – М.: Химия, - М.: 1978.