Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Аппарат с механическим перемешивающим устройством

САНКТ – ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра: Машины и аппараты химических производств.


Курсовой проект по курсу

Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли


Тема проекта

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Вариант: 16


Работу выполнил

Студент гр. 364

Баранов Д.А.

Руководитель

Незамаев Н.А.


Санкт – Петербург2010г.

Описание конструкции и работы аппарата


Аппараты вертикальные с перемешивающими устройствами применяются для осуществления в них различных химико-технологических процессов, происходящих в жидкой фазе.


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

1-корпус

2 – привод

Аппарат с механическим перемешивающим устройством3- уплотнение

4 - мешалка

Аппарат с механическим перемешивающим устройствомАппарат с механическим перемешивающим устройствомАппарат с механическим перемешивающим устройствомРисунок 13 Основные составные части аппарата


Данный аппарат, представленный на рисунке 1, состоит из сварного корпуса 1, в который через штуцер А поступает 30% среда Pb(NO3)2, которая попадая в аппарат перемешивается лопастной мешалкой 3, и далее выходит через сливной штуцер Б. Аппарат оснащен рубашкой, предназначенной для теплообмена, и люком-лазом В. Мешалка вращается с помощью привода 2, который оснащен торцевым уплотнением, для избежание попадания перемешивающей среды в подшипниковый узел.


Выбор конструктивных элементов аппарата


При конструировании и расчете химических аппаратов конструктору приходится иметь дело с рядом основных узлов и деталей, образующих тот или иной аппарат.

К основным узлам и деталям химических аппаратов можно отнести: обечайки, днища, укрепления отверстий в стенках, фланцевые и резьбовые соединения, крышки, штуцера, вводы и выводы труб, указатели уровня, смотровые окна, опоры аппаратов, перемешивающие устройства и приводы к ним.

Конструирование химической аппаратуры необходимо производить с максимальным использованием нормализованных узлов и деталей. При конструировании необходимо знать технологию изготовления и сборки аппарата, условия транспортирования и монтажа, требования надежности и безопасности в эксплуатации, а также и другие специфические требования, предъявляемые к химическому аппарату или его узлу. Узлы и детали должны иметь простую форму, быть технологичными в изготовлении, размеры их определяют исходя из условий прочности, жесткости и надежности конструкции.

Всегда следует стремиться к экономии материала и уменьшению массы деталей, узлов и аппарата в целом, но без ущерба для предъявляемых к ним требований. Изготовление деталей необходимо предусматривать с минимальными отходами (при раскрое деталей из листов, при механической обработке на станках т.д.).


Параметры корпуса аппарата


Из методического указания [Error: Reference source not found] по исходным данным подбираем габаритные размеры корпуса аппарата.

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13


Таблица 7 Конструктивные параметры корпуса аппарата цельносварного с коническим днищем и рубашкой

Нормальный

Объем, мі

Размеры, мм

D D1 H L H2 H3 H4 h h1 b l б H6
12.5 2400 2600 4035 1100 3395 150 350 1850 100 240 375 8 1384

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 Расположение штуцеров на корпусе с эллиптической крышкой


Таблица 7 Условные диаметры штуцеров для корпусов с эллиптической крышкой

Внутр. диаметр аппарата Диаметр штуцера, мм

А Б, Л В Г Е Ж З М, М1, М2
2400 250 100 200 150 100 М27х2 200 80
Внутр. диаметр аппарата Диаметр штуцера, мм Размеры, мм

Н, Н1 О П R R2 D2 Вылет штуцера
2400 80 1500 500 700 750 1600 200

Таблица 7

Назначение штуцеров для корпусов с эллиптическими крышками

Назначение штуцеров Обозначение Назначение штуцеров Обозначение
Для загрузки А Технологический З
Резервный Б,Л Вход и выход теплоносителя М, М1, М2
Технологический Г Для слива О
Для манометра Е Люк П
Для термометра Ж

Подбор привода аппарата


Исходя из исходных данных, по [6] выбираем возможные варианты типов привода. В данном случае при мощности 10 кВт и 170 об/мин, возможные варианты: типы 2, 3, 5

Выбираем Тип 2, Исполнение 1 для установки на крышке аппарата. Для аппаратов с избыточным давлением не более 3,2 МПа и оборотами 20-320 об/мин выбираем Габарит 1.


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 Привод перемешивающего устройства Тип 2 исполнение 1


Таблица 7 Размеры привода перемешивающего устройства

Габарит d B C L H1 H2 H3
2 65 695 475 280 758 350 30
Габарит H4 h S S1 l l1 l2
2 10 1375 16 20 390 772 480
Габарит l3 l4 D D4 t b Масса
2 27 135 430 105 34,18 16 615

H = 1640 мм по [2]


Выбор материала для изготовления аппарата


При конструировании химической аппаратуры конструкционные материалы должны отвечать следующим основным требованиям:


Достаточная общая химическая и коррозионная стойкость материала в агрессивной среде с заданными параметрами по концентрации среды, ее температуре и давлению, при которых осуществляется технологический процесс, а также стойкость против других возможных видов коррозионного разрушения (межкристаллитная коррозия, электрохимическая коррозия сопряженных металлов в электролитах, коррозия под напряжением).

Достаточная механическая прочность для заданного давления и температуры технологического процесса с учетом специфических требований, предъявляемых при испытании аппаратов на прочность, герметичность и т.д. , и в эксплуатационных условиях при действии на аппараты различного рода дополнительных нагрузок (ветровая нагрузка, прогиб от собственного веса и т.д.).

Наилучшая способность материала свариваться, обеспечивая высокие механические свойства сварных соединений и коррозионную стойкость их в агрессивной среде, обрабатываться резанием, давлением, подвергаться сгибу и т.п.

Низкая стоимость материала, не дефицитность и возможность получения без освоения промышленностью. Необходимость стремиться применять двухслойные стали, стали с покрытием из неметаллических материалов. Номенклатура применяемых материалов как по наименованию, маркам, так и по сортаменту должна быть минимальной с учетом ограничений, предусматриваемых ведомственными нормалями и действующими на заводах-изготовителях инструкциями.

Согласно заданию выбираю по для среды (Pb(NO3)2 – водный раствор) сталь 12X18H10T. Для изготовления обечайки, днища, крышки.

Коррозионная стойкость для данной среды – П<0.1 мм/год

Плотность –Аппарат с механическим перемешивающим устройством 7850 кг/мі

Допускаемое напряжение [σ]=154 МПа (при Т=80 є С)

Для изготовления рубашки, для среды Н2О по[17] выбираем сталь 10.

Коррозионная стойкость для данной среды – П<0.1 мм/год

Плотность –Аппарат с механическим перемешивающим устройством 7850 кг/мі

Допускаемое напряжение [σ]=126 МПа


Выбор муфты


Выбираю упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП-65 ГОСТ 21424-75


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 муфта

Таблица 7 параметры муфты

Обозначение муфты

d Dм1 Dм2 Lм1 lм1 lм2 lм3 lм4
МУВП-65 65 220 208 170 285 140 40 85 22 32 45

Продолжение Размеры, мм Колич. пальцев

dм1 dм2 dм3 dм4 dм5 d+tш nп

110 130 95 18 36 65.5 3 2-6 3 18 М12 10

Подбор уплотнительного устройства


По [1] основываясь на исходных данных, определяем тип уплотнения - уплотнение торцевое. Исходя из давления (0,3 МПа), температуры (80 градусов) и оборотам мешалки (170 об/мин) по [6] выбираем “Уплотнение торцевое, двойное” – ТД65-6К ОСТ 26-01-1243-75, Материал - Сталь 12Х18Н10Т.


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 уплотнительное устройство

1-корпус, 2-втулка нажимная, 3-втулка, 4-пружина, 5-кольцо графитовое подвижное, 6-кольцо графитовое неподвижное, 7-кольцо уплотнительное, 8-уловитель, 9-прокладка

Таблица 7 параметры уплотнительного устройства

Д Д1 Д2 H H1
65 235 200 178 235 180
h n d1 α Масса, кг
6 8 18

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

25

Расчетная часть


Расчет вала перемешивающего устройства


Исходные данные


Длина вала Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Длина консоли Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Длина пролета Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Координата центра тяжести мешалки Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Координата опасных сечений по жесткости Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Координата опасных сечений по прочности Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Масса мешалки Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Материал вала Сталь 12Х18Н10Т

Частота вращения вала Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Диаметр аппарата D=2,4 м

Тип мешалки лопастная

Диаметр мешалки Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Число мешалок Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Мощность потребления при перемешивании N = 10000 Вт

Плотность материала вала Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Модуль продольной упругости E=2*1011Па


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 Расчетная схема вала


Расчет на виброустойчивость

Относительная длина консоли


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Безразмерный динамический прогиб вала в центре тяжести мешалки

Выбираем по


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Угловая скорость вала


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Безразмерный коэффициент учитывающий приведенную массу вала


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством - плотность материала вала

Аппарат с механическим перемешивающим устройством - модуль упругости. Выбираем по[4]


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Приведенная масса мешалки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетный диаметр вала


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Принятый диаметр вала берем из стандартных величин

d = 65 мм

Линейная масса вала


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Относительная масса мешалки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Корень частотного уравнения выбираем по [4]


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Момент инерции сечения вала


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Первая критическая угловая скорость


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие виброустойчивости


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством условие выполняется


Расчет на жесткость и прочность

Эксцентриситет массы мешалки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Относительная координата относительного по жесткости сечения


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Безразмерный динамический прогиб вала в опасном поперечном сечении выбираем по [4] по значениям Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Приведенный эксцентриситет массы мешалки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Приведенная масса вала

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Радиальные зазоры опор]


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством - зазор для радиального однорядного подшипника

Аппарат с механическим перемешивающим устройством - подшипника скольжения


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Смещение оси вала от оси вращения за счет начальной изогнутости вала


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством - Начальная изогнутость вала в точке приведения В


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Смещение оси вала от оси вращения в точке приведения В за счет зазоров в опорах


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Приведенный эксцентриситет массы вала с мешалками


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Динамический прогиб оси вала в точке приведения В


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Динамическое смещение центра тяжести мешалки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Динамическое смещение оси вала в опасном по жесткости сечении


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Динамическое смещение оси вала в точке приведения В


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое смещение вала в зоне уплотнительного устройства (по ОСТ 26-01-1244-75)


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


т.к. уплотнение торцевое

Условие жесткости


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется

Сосредоточенная центробежная сила действующая на мешалку


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Приведенная центробежная сила действующая на вал в точке приведения В


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Реакция опоры А


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Реакция опоры Б


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Изгибающий момент в опасном по прочности сечении


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Крутящий момент в опасном по прочности сечении


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Момент сопротивления вала в опасном по прочности сечении


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Эквивалентное напряжение в опасном по прочности сечении


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое напряжение


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством - Предел выносливости

Аппарат с механическим перемешивающим устройством - Коэффициент концентрации напряжений

n = 1,8 - Запас прочности

Аппарат с механическим перемешивающим устройством - Масштабный фактор. Выбираем по [4]


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие прочности


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Итог

Окончательно принимаем диаметр вала равный 65 мм

Расчет на прочность корпуса аппарата


Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность” [7]


Основные исходные данные для расчета


Плотность обрабатываемой среды Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Плотность среды в рубашке Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Давление в рубашке Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Давление в аппарате Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рабочая температура Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Внутренний диаметр аппарата Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Диаметр сливного штуцера Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Срок эксплуатации аппарата Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Высота аппарата находящаяся под рубашкой Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 Расчетная схема цилиндрической части обечайки под действием внутреннего и наружного давления.


Гидростатическое давление в аппарат


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


g=9.8 – ускорение свободного падения


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


так как гидростатическое давление составляет больше 5 % от давления в аппарате, то расчётное давление в аппарате равно


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Расчет на прочность цилиндрической обечайки

Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”


толщина стенки цилиндрической обечайки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки нагруженной внутренним давлением

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством- допускаемое напряжение при расчётной температуре

Аппарат с механическим перемешивающим устройством - коэффициент прочности продольного шва цилиндрической или конической обечаек


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Прибавка на коррозию


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством- скорость коррозии


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Минусовой допуск на листовой прокат


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Технологическая добавка для цилиндрической обечайки равна нулю т.к. обечайка изготавливается методом вальцовки.


с3=0


Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие применяемости формулы


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется

Расчетная толщина стенки при действии наружного давления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством=0,7 – Коэффициент. Определяется по монограмме [7]


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Условие применяемости формулы


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Из двух значений выбираем наибольшее Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое внутреннее избыточное давление


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Допускаемое наружное давление

Допускаемое наружное давление из условия прочности


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Допускаемое наружное давление из условия устойчивости в пределах упругости


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством=2,4 – коэффициент запаса прочности

Аппарат с механическим перемешивающим устройством - высота аппарата находящаяся под рубашкой


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое наружное давление с учетом обоих условий


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое осевое сжимающее усилие

Осевая сила, вызванная наружным давлением:


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством - Вес среды в аппарате

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности, Н:


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое осевое сжимающее усилие с учетом обоих условий


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством.


Условие устойчивости обечайки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется

Вывод

Для работы аппарата под воздействием внешних и внутренних сил, толщина цилиндрической обечайки должна быть не менее 20 мм.


Расчет на прочность эллиптической крышки

Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 Расчетная схема эллиптической крышки под действием внутреннего давления.


Радиус кривизны в вершине эллиптической крышки Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Толщина стенки эллиптической крышки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Прибавка на коррозию


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Минусовой допуск на листовой прокат


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Технологическая добавка для эллиптической крышки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие применяемости формулы


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством Условие выполняется

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое внутреннее избыточное давление


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Проверяем, не выходит ли значение рабочего давления за пределы допускаемого значения


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Вывод

Для работы аппарата под воздействием внутреннего давления толщина эллиптической крышки и днища должна быть не менее 8 мм.


Расчет на прочность конического днища

Расчет производится по ГОСТ 14249-89 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность”


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 расчетная схема конического днища под действием внутреннего и наружного давления.

толщина стенки конического днища


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Прибавка на коррозию


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Минусовой допуск на листовой прокат


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Технологическая добавка для эллиптической крышки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие применяемости формулы


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется

Расчетная толщина стенки при действии наружного давления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством - по

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Из всех значений выбираем большее


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Т.к толщина стенки конического днища меньше толщины стенки цилиндрической обечайки, то Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое внутреннее избыточное давление


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Проверяем, не выходит ли значение рабочего давления за пределы допускаемого значения


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Допускаемое наружное избыточное давление


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое давление из условия прочности


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Вывод

Для работы аппарата под воздействием внутреннего и наружного давления толщина конического днища должна быть не менее 20 мм.


Расчет на прочность цилиндрической части рубашки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 Расчетная схема цилиндрической части рубашки под действием внутреннего давления


Для изготовления рубашки выбираем более дешевую сталь 10

Толщина стенки цилиндрической части рубашки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки нагруженной внутренним давлением

Где


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Допускаемое напряжение при расчётной температуре


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Прибавка на коррозию


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где:


Аппарат с механическим перемешивающим устройством- скорость коррозии

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Минусовой допуск на листовой прокат


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Технологическая добавка для цилиндрической обечайки равна нулю т.к. обечайка изготавливается методом вальцовки


с3=0


Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее значение


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие применяемости формулы


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Допускаемое внутреннее избыточное давление


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Вывод

Для нормальной работы аппарата с рубашкой толщина цилиндрической части рубашки должна быть не менее 10 мм


Расчет на прочность эллиптической части рубашки аппарата под воздействием внутреннего давления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 Расчетная схема конической части рубашки под действием внутреннего давления.


Толщина стенки конической части рубашки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления


Где:


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетная толщина стенки при действии внутреннего давления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Прибавка на коррозию


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Минусовой допуск на листовой прокат


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Технологическая добавка для эллиптической крышки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее значение


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие применяемости формулы


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Допускаемое внутреннее избыточное давление


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Проверяем, не выходит ли значение рабочего давления за пределы допускаемого значения

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Вывод

Для нормальной работы аппарата с рубашкой толщина конической части рубашки должна быть не менее 10 мм


Укрепление отверстия


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Рисунок 13 укрепление отверстия под люк


Толщина стенки люка


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Расчетная толщина стенки штуцера


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Прибавка на коррозию


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Минусовой допуск на листовой прокат выбирается в зависимости от исполнительной толщины стенки. Но т.к. она не известна, воспользуемся ориентировочной толщиной. В дальнейшем уточняется по исполнительной толщине стенки аппарата


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Технологическая добавка для цилиндрической обечайки равна нулю т.к. обечайка изготавливается методом вальцовки


с3 = 0


Суммарная прибавка к расчетной толщине цилиндрической обечайки


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Из стандартного ряда выбираем ближайшее большее значение

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие Аппарат с механическим перемешивающим устройством не выполняется. Следовательно, требуется укрепление

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством- внутренний диаметр люка


Укрепление отверстия штуцером

Расчетные длины внешней и внутренней части штуцера


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Расчетная площадь вырезанного сечения


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Площадь укрепляющего сечения наружной части штуцера

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Площадь укрепляющего сечения внутренней части штуцера


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие укрепления


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие не выполняется. Следовательно, штуцера не достаточно.

Пробуем укрепить отверстие с помощью утолщения стенок штуцера и крышки


Укрепление отверстия штуцером и накладным кольцом

Для накладного кольца используют более дешёвую сталь - Сталь10


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие укрепления отверстия штуцером и накладным кольцом


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством- высота обечайки штуцера


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Ккоэффициент, определяющий отношение допускаемого напряжения материала штуцера и корпуса аппарата


Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Коэффициент, определяющий отношение допускаемого напряжения материала кольца и корпуса аппарата


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Вывод

Для нормальной работы аппарата толщина стенки патрубка люка должна быть не менее 4мм, а толщина эллиптической крышки аппарата должна быть не менее 8 мм.


Подбор опор


масса аппарата

Массы частей корпуса аппарата взяты из таблиц [16]

масса аппарата без обрабатываемой среды


m0=ma + mруб + mпр


где: mа=mкр + mоб + mд – масса аппарата без рубашки

mруб=mцруб+mкруб – масса рубашки

mпр=615кг – масса привода

mа=mкр + mоб + mд

Где: mкр=256кг – масса крышки

mоб=1626кг – масса масса обечайки

mд=1272кг – масса днища

mа = 256 + 1626 + 1272 =Аппарат с механическим перемешивающим устройствомкг

mруб = mцруб + mкруб

Где: mцруб = 739кг – масса цилиндрической части рубашки

mкруб = 338кг – конической части рубашки

mруб = 739 + 338 =Аппарат с механическим перемешивающим устройствомкг

m0= Аппарат с механическим перемешивающим устройством + Аппарат с механическим перемешивающим устройством + 615 = Аппарат с механическим перемешивающим устройством


масса аппарата с обрабатываемой средой


m = m0 + mср

где: mср = 56725 кг – масса обрабатываемой среды

m = Аппарат с механическим перемешивающим устройством+ 56725 = Аппарат с механическим перемешивающим устройством


расчет опор


Нагрузка на одну опору


Q = λ1 · m0 / n + λ2 · M /Do = 2 · 1300 / 4 + 1 · 0 /Do = 650 кгс


Где: Do - Диаметр окружности точек приложения равнодействующих внешних нагрузок


n = 4 – число опор

Аппарат с механическим перемешивающим устройством= 2

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

M = 0 - момент внешних нагрузок

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством- Средний диаметр аппарата

Аппарат с механическим перемешивающим устройством- Плечо нагрузки Q относительно срединной поверхности аппарата


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Где: Аппарат с механическим перемешивающим устройством - внешний диаметр аппарата

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройствомкгс


Выбираю опору 1-2 – 25000 ОСТ 26-665-72 имеющую размеры:


а = 0,41 м – ширина опоры

h = 0,68 м – высота опоры

b = 0,48 м – длина косынки

f = 0,12 м – расстояние от обечайки аппарата до подопорной балки (мах)

S1 = 0.024 м – толщина косынки опоры

S2 = 0 – толщина накладного листа

S0 = 1,1

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Соотношения параметров аппарата и опоры


γ = Dср / 2 · Sо

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

γ1 = S1 / Dср

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Осевое напряжение от внутреннего давления


σах = Р · Dср / 4 · So

Аппарат с механическим перемешивающим устройством кгс/смІ


Окружное напряжение от внутреннего давления


σо = Р · Dср / 2 · So

Аппарат с механическим перемешивающим устройствомкгс/смІ


Суммарное осевое напряжение от основных нагрузок и реакции опоры

Коэффициенты:


mх = 0.025

nх = 6


выбираются в зависимости от γ и γ1


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройствомАппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Суммарное окружное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры

Коэффициенты:


mо = 0.057

nо = 7


выбираются в зависимости от γ и γ1


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройствомАппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Условие прочности


Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Аппарат с механическим перемешивающим устройством


Условие выполняется


Вывод

Исходя из расчета, выбираем опору с подкладным листом типа Опора 1-25000 ОСТ 26-665-79 в количестве 4 штук.


Заключение


По результатам расчетов можно утверждать, что спроектированный аппарат прослужит указанный срок при условии соблюдения рабочих параметров указанных в техническом задании:


Рабочее давление в аппарате 0,3 МПа

Давление в рубашке 0,6 МПа

Температура 80 градусов

Число оборотов мешалки 170 об/мин

Обрабатываемая среда – Pb(NO3)2


Все элементы аппарата, расчет которых приведен в курсовом проекте, удовлетворяют условиям прочности, жесткости, и устойчивости.

Исполнительные толщины стенок элементов аппарата, учитывающие внутренние и внешние воздействия на аппарат, приведены в Error: Reference source not found


Таблица 7 Исполнительные толщины стенок

Аппарат Рубашка Патрубок под люк
Крышка Обечайка Днище Обечайка Днище
8 20 20 10 10 8

Аппарат устанавливается на четырех лапах Опора 1-25000 ОСТ 26-665-79


Список использованных источников


Михалев М.Ф. и др. Аппарат с вертикальным перемешивающим устройством. Методические указания. – Л.:ЛТИ им. Ленсовета 1986.- 60 с.

ОСТ 26-01-1225-75 Приводы вертикальные для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основные размеры

РТМ 26-01-72-75 Руководящий технический материал. Валы вертикальные аппаратов с перемешивающим устройством. Методы расчета.

Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. – Л.: Машиностроение 1984. – 300 с.

ОСТ 26-01-1226-75 Полумуфты фланцевые

ОСТ 26-02-1243-75 Уплотнения валов торцевые для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основные размеры. Технические требования.

ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

ГОСТ 24755-89 Сосуды и аппараты. Нормы и метода расчета на прочность укрепления отверстий.

ОСТ 26-373-78 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность фланцевых соединений

Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с.

ГОСТ 13716-73 Устройства строповые для сосудов и аппаратов. Технические условия.

ОСТ 26-665-72 Опоры (лапы, стойки) вертикальных аппаратов. Типы, конструкции, размеры.

ОСТ 26-01-1245-75 Мешалки. Типы, параметры, конструкции и основные размеры

ГОСТ 23360-78 Соединения шпоночное с призматическими шпонками

Романов А.Б. и др.: Выбор посадок и требования точности. Учебное пособие.- СПб: СПбГТИ(ТУ), 2005. – 93 с.

Лащинский А.А. и Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. – Л.: Машгиз, 1963. – 470 с.

Воробьев Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. – Москва: Химия, 1975. – 815 с.

Похожие работы:

  1. • Аппарат вертикальный с механическим ...
  2. • Выбор реактора для проведения реакции окисления ...
  3. • Выбор и расчет оборудования для депарафинизации ...
  4. • Проектирование аппарата, нагруженного внутренним и ...
  5. • Потери электрической и тепловой энергии при транспортировке
  6. • Автоматизация процесса газоочистки
  7. • Вертикальный аппарат с перемешивающим устройством
  8. • Газоочистка №2 ОАО АВИСМА
  9. • Автоматизация технологических процессов основных химических ...
  10. • Проектирование мастерской по производству 3,5 ...
  11. • Особенности проектирования товарного парка ...
  12. • Биохимические реакторы
  13. • Методы анализа электромеханических устройств
  14. • Получение метилового эфира монохлоруксусной ...
  15. • Технологическая линия по производству карамели
  16. • Биореакторы (ферментаторы)
  17. • Разновидности и принцип действия экстракторов
  18. • Переработка вторичного сырья: инструментальных сталей ...
  19. • Промышленная технология производства катализатора ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com