2. Конструктивные параметры адсорбера

Расход очищаемого газа при рабочих условиях адсорбции, кг/ч

.

Площадь поперечного сечения адсорбера (живого сечения) определяем из расхода при рабочих условиях, м²

.

Конструктивно адсорбер может быть выполнен в виде баллона, изготовленного из отрезка трубы с учётом приоритетных требований потребителя. Также возможен выбор готового баллона по существующим стандартным типоразмерам баллонов для заданных рабочих давлений. Поэтому после предварительного расчёта производится уточняющий перерасчет и привязка к конкретным стандартным размерам устройства.

Внутренний диаметр адсорбера, м

.

Наружный диаметр трубы (баллона) при заданной толщине стенки, м

.

Внешний диаметр адсорбера подбирается в зависимости от ряда типоразмеров используемых для изготовления труб или готовых баллонов с учетом вычисленных (приложения 1, 3).

Потребная высота слоя адсорбента, м

.

Из полученного значения H можно получить количество последовательно расположенных адсорберов, если задать ограничение одного адсорбера по высоте , или количество параллельно расположенных адсорберов, если допустить уменьшение скорости потока при распределении его по параллельно расположенным адсорберам.

3. Расчет на механическую прочность

Прочностной расчёт адсорбера в первую очередь сводится к расчёту обечаек, работающих под внутренним давлением. Определение номинальной расчетной толщины стенки s' таких обечаек производится исходя из прочности в зависимости от конструкционного материала, базового диаметра обечайки (примем в качестве базового внутренний диаметр ) и величины отношения заранее известных определяющих параметров: предельного допускаемого напряжения при растяжении и расчетного давления в аппарате с учетом коэффициента ослабления обечайки в продольном направлении φ за счет сварных/паянных швов (приложение 2).

Предельное допускаемое напряжение определяется из выражения

,

где ς – поправочный коэффициент, учитывающий усло­вия эксплуатации аппарата; – номинальное напряжение, МПа; – предел прочности материала при растяжении (прил. 2), МПа; – коэффициент запаса прочности, принимаемый согласно [2] .

При выборе следует учитывать температурный режим работы обечайки, в том числе в пусковые и испытательные периоды.

Значения ς рекомендуется выбирать исходя из сле­дующих соображений:

– для узлов и деталей аппаратов, предназначенных для обработки или хранения под давлением или без него взрыво-пожароопасных продуктов, а также продуктов высокой токсичности – с обогревом этих узлов и деталей открытым пламенем, топочными газами или открытыми электронагревателями ς = 0,9;

– то же, но для необогреваемых узлов и деталей или при обогреве, но с надежной изоляцией их от источников нагрева, а также для узлов и деталей аппаратов, пред­назначенных для обработки или хранения под давлением или без него всех прочих продуктов с обогревом этих узлов и деталей открытым пламенем, топочными газами или открытыми электронагревателями ς = 0,95;

– во всех остальных случаях ς = 1,0.

Согласно методике [4] применяем формулы для определения номинальной расчетной толщины стенки s' цилиндрических металлических вальцованных (сварных) и литых обечаек, работающих под внутренним давлением:

– для пластичных металлических материалов при

,

где β – коэффициент толстостенности, ; С_к – прибавка к номинальному расчетному размеру на коррозию, зависит от химической проницаемости среды в конструкционный материал и от расчетного срока службы аппарата (если не оговорено в ТЗ, то принимается 10 лет). В нашем случае, при использовании труб из коррозионностойкой стали 08Х18Н10, принимаем С_к = 0 мм;

– для любых материалов при

;

– для любых материалов при

.

Для случая сварных соединений φ при невозможности сварки с двух сторон для обечаек с D_в ≤ 500 мм для стали углеродистой низколегированной, легированной, высоколегированной и двухслойной коэффициент прочности принимается φ = 0,8. При увеличении диаметра (не более 700 мм) и возможности двухсторонней сварки φ увеличивается до единицы и затем падает до 0,95. Для рассматриваемого случая цельнотянутых труб принимаем φ = 1,0.

Окончательно толщина стенки обечайки, мм

s­ = s' + С_к ,

причем помимо учета поправки на коррозию С_к (С_к = 0) здесь необходимо дополнительно учесть дополнительные прибавки по технологическим, монтажным и другим соображениям, а также прибавку на округление толщины стенки до ближайшего большего размера по сортаменту.

Допускаемое давление в обечайке, МПа

.

Р асчёт днища производится для варианта плоского днища при работе аппарата под избыточным давлением согласно приведённому ниже рисунку.

Номинальная расчетная толщина стенки плоского неукрепленного ребрами днища (мм) определяется по формуле

,

где k = 0,58 – коэффициент конструкции днища; – коэффициент, учитывающий ослабление днища отверстиями. Для днищ без отверстий принимается = 1; для днищ с одним отверстием диаметром принимается – при и =0,85 при .

Окончательно толщина днища определяется аналогично толщине стенки обечайки с учётом всех поправок.

Учёт наличия сварного соединения днища с обечайкой производится применением коэффициента ослабления φ = 0,8 (т. е. вместо подставляем ).