Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Аппарат с механическим перемешивающим устройством

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
    <div class=

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: