Расчет и конструирование химического реакционного аппарата с механическим перемешивающим устройством. Выбор материалов, расчет элементов корпуса аппарата, подбор и расчет привода. Подбор подшипников качения, муфты. Расчет мешалки. Подбор штуцеров и люка.
Аппараты с перемешивающими устройствами широко используются при проведении основных технологических процессов в химической и биохимической промышленности. На практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред в аппарате, состоящем из корпуса и перемешивающего устройства. Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов мешалки, что позволяет осуществить компоновку аппарата из типовых элементов (корпуса, мешалки, уплотнения вала, привода перемешивающего устройства по ОСТ 26-01-1205-95 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата. Необходимо учитывать, что приводы типа 1 и 3 с концевой опорой в аппарате для вала мешалки не надежны в эксплуатации при воздействии абразивной или коррозионной активной среды на вал и вкладыши подшипника. В аппаратах всех типов могут применяться внутренние теплообменные устройства - змеевик, либо непосредственный обогрев рабочей среды подачей горячего пара.Материалы, выбранные для деталей и сборочных единиц, должны обеспечить надежность аппарата и мешалки в работе и экономичность в изготовлении. При выборе материала необходимо учитывать рабочую температуры в аппарате, давление и коррозионную активность рабочей среды. Расчетная часть курсового проекта включает в себя проверочные расчеты составных частей аппарата с мешалкой по главным критериям работоспособности (прочность, устойчивость, термостойкость, коррозионная стойкость и т.д.). Расчет обечаек, днищ, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость под действием внутреннего и наружного давления с учетом термостойкости и коррозионной стойкости материалов выполняется в соответствии с ГОСТ 14249-80. Расчетное давление - давление, при котором производится расчет на прочность и устойчивость элементов корпуса аппарата.Определение мощности потребляемой приводом мощность, потребляемая приводом, КВТ; мощность, потребляемая на перемешивании, КВТ; К.П.Д. подшипников, в которых крепится вал мешалки, - К.П.Д., учитывающий потери в компенсирующих муфтах, - К.П.Д. механической части привода, - К.П.Д., учитывающий потери мощности в уплотнении, Выбираем стандартный по мощности двигатель. Для двигателя полученной мощности по таблице рекомендован привод типа4, Исполнение привода - 1 Номинальное давление в аппарате - 1,6 МПА.Должно выполняться условие: , где ?1 - первая критическая угловая скорость вала, ? - угловая скорость вала, - 57.867 <65.94 - условие выполняется. Проведем расчет вала на кручение и изгиб. Расчетный изгибающий момент М от действия приведенной центробежной силы Fц определяется в зависимости от расчетной схемы вала мпр - приведенная сосредоточенная масса вала, кг; ? [J] , где [J] - допускаемый прогиб вала, в том месте, где вал входит в аппарат (в уплотнение), мм; [J] = 0,1 мм;Муфта - устройство, служащее для соединения валов между собой или с деталями, свободно насаженными на валы, с целью передачи вращающего момента.Определение расстояния от оси до точки приложения равнодействующей сил, действующих на лопасти: , где R - радиус лопасти; Определяем значение равнодействующей силы , где T’ - крутящий момент на валу;Выбираем шпонку по ГОСТ 23360-78Размер опоры-лап выбирается в зависимости от внутреннего диаметра корпуса аппарата в соответствии с ГОСТ 26-665-72. Выбираем типоразмер опоры и определяем допускаемую нагрузку на опору: Тип 1 Исполнение 2. a = 210 мм; h = 345мм; d0 = 35 мм; Выбираем типоразмер опоры-стойки и определяем допускаемую нагрузку на опору-стойку: Тип 3.Исполнение2. a=280 c=40 K1=150 a1=230 c1=120 r=20 a2=150 h=490 d0=35 b=200 h1=24 d1=M30 b1=170 l=120 m=27,6кг b2=160 S1=14 [G]=63000 Н b3=280 K=15 Основная величина для расчета нагрузки на одну опору: где Gmax - максимальный вес аппарата, включающий вес аппарата, футеровки, термоизоляции, различных конструкций, опирающихся на корпус аппарата, максимальный вес продуктов, заполняющих аппарат или массу воды при испытании. Напряжение сжатия в ребре продольном изгибе: , где 2.24 - поправка на действие неучтенных факторов. k1 - коэффициент, определяемый по графику в зависимости от гибкости ребра ?Основные условные диаметры штуцеров для корпусов с эллиптической крышкой по ОСТ 26-01-1246-75 представлены на эскизе штуцеров (рисунок 11).При этом необходимым условием было учесть экономическую сторону проектирования, то есть экономию конструкционного материала: уменьшение массы элементов аппарата без ущерба их надежности и безопасности при эксплуатации. После выбора конструктивного материала составляется расчетная схема аппарата с мешалкой, определили его габаритные размеры и произвели расчет по основным критериям работоспособности. Расчет производится на самые необходимые условия, возможные при эксплуатации.
План
Содержание
1 Введение
2 Задание кафедры
3. Выбор материалов
3.1 Расчет элементов корпуса аппарата
3.2 Подбор и расчет привода
3.3 Расчет уплотнения
3.4 Расчет элементов механического перемешивающего устройства
3.5 Подбор подшипников качения
3.6 Подбор муфты
3.7 Расчет мешалки
3.7.1 Расчет шпонки на смятие
3.8 Расчет опор-лап аппарата
3.9 Подбор штуцеров и люка
4. Заключение
5. Список использованных источников
Введение
Аппараты с перемешивающими устройствами широко используются при проведении основных технологических процессов в химической и биохимической промышленности. На практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред в аппарате, состоящем из корпуса и перемешивающего устройства. Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов мешалки, что позволяет осуществить компоновку аппарата из типовых элементов (корпуса, мешалки, уплотнения вала, привода перемешивающего устройства по ОСТ 26-01-1205-95 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата. Одновременно устанавливается тип уплотнения для вала мешалки: сальниковое или торцевое. Необходимо учитывать, что приводы типа 1 и 3 с концевой опорой в аппарате для вала мешалки не надежны в эксплуатации при воздействии абразивной или коррозионной активной среды на вал и вкладыши подшипника. Типоразмер мотор-редуктора выбирается в соответствии с заданной частотой вращения вала мешалки и потребляемой мощности электродвигателя. В аппаратах всех типов могут применяться внутренние теплообменные устройства - змеевик, либо непосредственный обогрев рабочей среды подачей горячего пара.
2. Задание кафедры: произвести расчет и конструирование химического реакционного аппарата
Номер варианта 2
Номинальный объем V, м3 1
Внутренний диаметр D, мм 1000
Исполнение корпуса 01
Параметры мешалки
Шифр 23
Диаметр dm, мм 200
Частота вращения n, мин-1 630
Потребляемая мощность N, КВТ 2,4
Давление в корпусе
Избыточное Ри, МПА 0,85
Остаточное Ро, МПА 0,02
Давление в рубашке, избыточное Рруб, МПА 0,35
Уровень жидкости в корпусе 1,0
Параметры среды
Наименование KOH
Температура t, ОС 100
Плотность 1280
Вывод
Основной целью проекта являлась разработка документации, чертежей для сооружения аппарата. При этом необходимым условием было учесть экономическую сторону проектирования, то есть экономию конструкционного материала: уменьшение массы элементов аппарата без ущерба их надежности и безопасности при эксплуатации.
После выбора конструктивного материала составляется расчетная схема аппарата с мешалкой, определили его габаритные размеры и произвели расчет по основным критериям работоспособности. Расчет производится на самые необходимые условия, возможные при эксплуатации.
Общий вид аппарата представлен на чертеже. Чертеж основных узлов выполняется на форматах меньшего размера. Спецификация составляется для чертежа общего вида и чертежа сборочных единиц.
В записке приведены основные размеры элементов химического аппарата. Конструирование химического оборудования необходимо производить с меньшим использованием стандартных узлов и деталей, простых в изготовлении и хорошо зарекомендовавших себя в процессе эксплуатации.
Список литературы
1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. - М: Высшая школа, 1985.
2. Генкин А.Э. Оборудование химических заводов. - М: Высшая школа, 1986.
3. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы коструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник - : Машиностроение, 1970.
4. Расчет и конструирование аппаратов с перемешивающими устройствами: Методические указания к курсовому проекту по прикладной механике /Сост. В.Л. Хлесткина - Уфа, 1988.
