Диаметр верхней части колонны совпадает с диаметром оксидизера и равен 2380 мм. Размеры царг определяются размерами листа дорогостоящей стали 2000

1000. Высота нижней части колонны определяется количеством медных гранул, необходимых для проведения процесса растворения.

,

(1)

где V – объем занимаемый медными гранулами, м3;

F – площадь поперечного сечения обечайки, м2.

, (2)

где d =1,268 – внутренний диаметр обечайки;

π = 3,14.

, (3)

где m=13330 – масса медных гранул, кг;

=4540 –

удельный вес медных гранул, кг/м3

Тогда по формулам (3) и (1):

,

.

Принимаем высоту нижней части аппарата 3 м, с учетом увеличения объема медных гранул при прохождении раствора вверх исходящим потоком.

Далее произведем расчет толщины стенки корпуса.

Корпус аппарата сварной. Верхняя часть колонны состоит из 3 царг цилиндрической формы (наружный диаметр 2380 мм, толшина стенки 6 мм) и одной конической формы.

Нижняя часть колонны состоит из 4 цилиндрических царг, внутренний диаметр которых 1268 мм. В местах крепления опор и решетки, для увеличения жесткости царги с толщиной стенки 8 мм, а остальные с толщиной стенки 6 мм.

Рассчитаем толщину стенки нижней обечайки:

, (4)

где Sp - расчетная толщина стенки, м;

с – прибавка к расчетной величине стенки.

, (5)

где С1 – прибавка для компенсации коррозии;

С2 и С1 – технологическая прибавка.

, (6)

где Р – внутреннее давление, Па;

D = 1268 – внутренний диаметр обечайки, мм;

= 174 – допускаемое напряжение для материала корпуса аппарата

12Х18Н10Т, МПа [10];

= 0,9 – коэффициент прочности сварных швов [10].

Аппарат находится под давлением столба жидкости и медных гранул.

Давление столба жидкости [11]:

, (7)

где Н = 6,75 – высота уровня раствора, м;

ρ = 1400 – плотность исходного раствора кг/м3;

g = 9,81 – ускорение свободного падения м/с2.

Р1 = 6,75 ∙ 1400 ∙ 9,81 = 92704,5 Па = 92,70 кПа.

Давление на 1 см2 от медных гранул:

Н = 5,2 – высота слоя медных гранул, м;

ρ = 1700 – плотность медных гранул кг/м3.

Р2 = 5,2 ∙ 1700 ∙ 9,81 = 86720,4 Па = 86,72 кПа.

Суммарное давление на стенки обечайки:

Р = 92704,5 + 86720,4 = 179424,9 Па = 179,42 кПа.

Расчетную толщину стенки найдем по формуле (6):

= 0,3 мм.

Произведем расчет объемов различных частей аппарата колонного типа.

Объем цилиндрической части башни (закачка раствора на высоту 1,8 м от крышки аппарата, что соответствует линии сливной трубы):

V1 = h ∙ π ∙ d2/4, (8)

где h = 2,8 – 1,8 = 1,0 м = 100 мм,

V1 = 1,0 ∙ 3,14 ∙ 2,3682/4 = 4,402 м3.

Рассчитаем объем усеченного конуса башни

V2 =π ∙ h/3 ∙ (r12 + r1 ∙ r2 + r22), (9)