Выполнила:Пряхина Вероника 2 страница

Вт/(м²*К)

Удельная тепловая нагрузка:

q= K*Δt_ср, (8.17)

Вт/м²

8.9. Определение расчётной площади поверхности теплообмена:

, (8.18)

8.10. Определение площади поверхности теплообмена аппарата:

F_р =π*d_ср*n*L, (8.19)

где: L – длина труб, L = 7м.

F_р =3,14*0,0535* *7=2745м²

Запас площади поверхности теплообмена: *100=45,8%

8.11. Определение наружного диаметра теплообменника:

, (8.20)

где: t – шаг между трубками, t= 0,0741м (с.180) [3];

h – высота одного хода по межтрубному пространству, h =3,5м.

Таким образом спроектированный по заданным параметрам теплообменный аппарат типа ТН будет со следующими характеристиками: диаметр труб d=57х3,5 мм; наружный диаметр кожуха D=5000мм; число труб обшее-2334, длина труб L=7м; поверхность теплообмена F = 2745 м².

9. Расчет контактного аппарата на прочность

9.1.Расчет гладкой цилиндрической обечайки

Материал цилиндрической обечайки – Ст 20К.

Расчетная толщина обечайки, нагруженная внутренним избыточным давлением:

, (9.1)

где: D – диаметр аппарата, D= 14000 мм;

P- давление в трубе, P=0,035 МПа;

- коэффициент прочности сварных швов, =0,9;

- допускаемое напряжение, =67,8 МПа при .

Толщина стенки корпуса, нагруженной давлением P:

, (9.2)

где: С – сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм.

, (9.3)

где: прибавка для компенсации коррозии, мм;

прибавка для компенсации минусового допуска, мм;

прибавка технологическая, мм.

Толщина стенки корпуса:

Принимаем мм с учётом конструктивных особенностей.

Условия применяемых расчетных формул:

для обечаек и труб при

Допускаемое внутренне избыточное давление, МПа:

(9.4)

Условие прочности:

условие выполнено.

9.2. Расчет на прочность опорных балок

9.2.1. Расчет балок под первый слой контактной массы

Рис.12

Рис.13

Материал балки – 12Х18Н10Т;

Рис.14

=52МПа;

Е – модуль продольной упругости

Напряжение в сечении балки определяется по формуле:

, (9.5)

W_X – момент сопротивления балки

Основная нагрузка на балки от контактной массы, кварца и внутренних частей:

,

где: масса кварцита, кг;

масса катализатора, кг;

масса сетки, кг;

масса колосников, кг;

масса балок, кг;

Дополнительная нагрузка, возникающая за счет перепада давления в слое:

, (9.6)

где: перепад давления на слое, мм вод ст.;

F – площадь контактной массы в слое, .

Определяем дополнительную нагрузку:

Общая нагрузка на балки:

Т.к. нагрузка распределяется равномерно, удельная нагрузка равна:

, (9.7)

где: L – общая длина балок, мм; n= 24 – количество балок.

Удельная нагрузка:

Для равномерно нагруженной балки максимальный изгибающий момент равен:

, (9.8)

где: l – максимальная длина балки, l = 5670мм.

Момент сопротивление балки определяется по формуле:

; (9.10)

Напряжение в сечении балки:

Условие прочности: .

- условие прочности выполнено.

Коэффициент запаса прочности:

,

Определяем прогиб балки:

, (9.11)

где: Е - модуль продольной упругости для материала – 12Х18Н10Т, при ;

момент инерции сечения балки.

Определяем прогиб балки:

В машиностроении при расчете прогиба принимают допустимый прогиб равным:

Принимаем:

7,48<11,34 – условие жесткости выполняется.

9.2.2. Расчет балок под второй слой контактной массы

Рис.15

Рис.16

Материал балки – 12Х18Н10Т;

Рис.17

=124,8МПа;
.

Основная нагрузка на балки от контактной массы, кварца и внутренних частей:

Дополнительная нагрузка, возникающая за счет перепада давления в слое:

Общая нагрузка на балки:

Удельная нагрузка:

Для равномерно нагруженной балки максимальный изгибающий момент равен:

,

где: l – максимальная длина балки, l = 5670мм.

Момент сопротивление балки определяется:

Напряжение в сечении балки определяем:

Условие прочности: .

- условие прочности выполнено.

Коэффициент запаса прочности:

,

Определяем прогиб балки:

В машиностроении при расчете прогиба принимают допустимый прогиб равным:

Принимаем:

6,65<11,34 – условие жесткости выполняется.

9.2.3. Расчет балок под третий слой контактной массы

Рис.18

Рис.19

Рис.20

Материал балки – 12Х18Н10Т;

=129,5МПа;
.

Основная нагрузка на балки от контактной массы, кварца и внутренних частей:

Дополнительная нагрузка, возникающая за счет перепада давления в слое определяется по формуле ():

Общая нагрузка на балки:

Удельная нагрузка:

Для равномерно нагруженной балки максимальный изгибающий момент равен:

,

где: l – максимальная длина балки, l = 5670мм.

Момент сопротивление балки определяетс:

Напряжение в сечении балки определяем:

Условие прочности: .

- условие прочности выполнено.

Коэффициент запаса прочности:

,

Определяем прогиб балки:

В машиностроении при расчете прогиба принимают допустимый прогиб равным:

Принимаем:

6,85<11,6 – условие жесткости выполняется.

9.2.4. Расчет балок под четвертый слой контактной массы

Балки под четвертым слоем контактной массы имеют такое же сечение, как и под третьим слоем.

Материал балки – 12Х18Н10Т;

=132,5МПа;
.

Основная нагрузка на балки от контактной массы, кварца и внутренних частей:

Дополнительная нагрузка, возникающая за счет перепада давления в слое определяется:

Общая нагрузка на балки:

Удельная нагрузка:

Для равномерно нагруженной балки максимальный изгибающий момент равен:

,

где: l – максимальная длина балки, l = 5670мм.

Момент сопротивление балки определяется:

Напряжение в сечении балки определяем:

Условие прочности: .

- условие прочности выполнено.

Коэффициент запаса прочности:

,

Определяем прогиб балки:

В машиностроении при расчете прогиба принимают допустимый прогиб равным:

Принимаем:

6,84<11,6 – условие жесткости выполняется.

9.2.5. Расчет балок под пятый слой контактной массы

Балки под слоем пятый контактной массы имеют такое же сечение, как и под третьим слоем.

Материал балки – 12Х18Н10Т;

=136,5МПа;
.

Основная нагрузка на балки от контактной массы, кварца и внутренних частей:

Дополнительная нагрузка, возникающая за счет перепада давления в слое:

Общая нагрузка на балки:

Удельная нагрузка:

Для равномерно нагруженной балки максимальный изгибающий момент равен:

,

где: l – максимальная длина балки, l = 5670мм.

Момент сопротивление балки:

Напряжение в сечении балки определяем:

Условие прочности: .

- условие прочности выполнено.

Коэффициент запаса прочности:

,

Определяем прогиб балки:

В машиностроении при расчете прогиба принимают допустимый прогиб равным:

Принимаем:

6,35<11,6 – условие жесткости выполняется.

10. Экономика и организация производства

10.1. Обоснование внедрения

Целью экономического расчета служит определение экономической оценки эффективности инновационного проекта. В данном дипломном проекте рассматривается реконструкция контактного отделения линии СК-600 с целью увеличения производительности. В результате чего выход готового продукта возрастет с 620000 т/год до 714000 т/год. Это позволит при той же себестоимости и цене продукта получить большую прибыль при минимальных затратах. При использовании жидкой серы и оптимального варианта катализатора получается серная кислота, которая по качеству будет лучше, чем кислота из комовой серы или колчедана, что так же положительно скажется на спросе. В результате увеличения подачи воздуха и серы увеличится количество пара, идущего на ТЭЦ, что также скажется на прибыли с продажи пара ближайшим населенным пунктам. Замена теплообменника на газоход поддува на 5 слой повлияет на уменьшение затрат на обслуживание оборудования.

10.2. Расчет капитальных вложений

Под капитальными вложениями понимают финансовые средства на создание новых, реконструкцию, расширение действующих основных фондов производственного и непроизводственного назначения. Основные производственные фонды (ОПФ) имеют стоимость. В планировании и учете различают первоначальную стоимость основных производственных фондов, по которой их принимают на баланс на момент сдачи в эксплуатацию; восстановительную, определяющую их оценку на момент воспроизводства в современных условиях; остаточную, представляющую разность между первоначальной или восстановительной стоимостью и суммой начисленного износа.

Представим расчет капитальных вложений в виде таблицы 18.

Постоянное перенесение стоимости основных фондов на готовый продукт называется амортизацией. Амортизационные отчисления используются на полное восстановление основных фондов и производятся по нормам амортизации. Норма амортизации – это отношение суммы годовых амортизационных отчислений к первоначальной стоимости ОПФ, в процентах. Она показывает какая доля стоимости ОПФ будет перенесена на готовый продукт, т. е. списана на издержки производства.

Найдем норму амортизации (Н_А), учитывая, что средний срок службы основных фондов (Т_СЛ) равен 10 лет, а их ликвидационная стоимость равна нулю:

Н_А=1/Т_СЛ 100 % (10.1)

Н_А=1/10 100%=10 %

Нормы амортизационных отчислений и стоимость вводимого оборудования приведены в таблице 18.

Таблица 18

Дополнительные капитальные вложения

Наименование оборудования	Кол. Ед.	Стоимость оборудования, - тыс. руб.	Норма амортизационных отчислений,%	Сумма амортизационных отчислений, тыс. руб.
Контактный аппарат		66 352		6635,2
Теплообменник кожухотрубчатый				132,4
Теплообменник типа«диск- кольцо»				82,3
Итого				6850,8

При определении затрат на оборудование следует учитывать расходы связанные с его доставкой, монтажом и другими видами работ. Эти расход принимаются по укрупнённым нормам и приведены в таблице 19.

Таблица 19

Стоимость строительно-монтажных работ

Наименование затрат	Норма затрат	Сумма, тыс. руб.
1.Транспортные расходы, стоимость запчастей, монтаж оборудования.	20% всей стоимости	13701,6
2.Изоляция, футеровка, окраска и антикоррозионные покрытия	10% всей стоимости	6850,8
3.Контрольно-измерительные приборы (включая монтаж)	10% всей стоимости	6850,8
4. Затраты на инвентарь и инструменты	1,5% всей стоимости	1027,6
Итого:		28430,8

Общие капиталовложения необходимые для строительства нового контактного отделения составляют:

68508+28430,8=96938,8 тыс. руб.

Поскольку используемое оборудование не относится к природоохранному, то ежегодные амортизационные отчисления определим по линейному методу:

А_Г=Н_А/100 Ф_БАЛ (10.2)

где Ф_БАЛ – балансовая стоимость, руб. (Ф_БАЛ=К).

А_Г=10/100 95938,8=9593,88 тыс. руб.

Получилось, что 9593,88 тыс. руб. ежегодно отчисляется в амортизационный фонд в течение 10 лет.