Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Кафедра механики

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по прикладной механике

ХИМИЧЕСКИЙ АППАРАТ

С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ

УСТРОЙСТВОМ

Выполнила: студентка гр. И-24

Данилова Мария

Проверил: Соколов-Бородки

Евгений Сергеевич

Москва 2014

Введение

Описание аппарата. Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВЭЭ - 01 предназначен для проведения различных физико-химических и механических процессов в жидких средах (растворах, суспензиях, эмульсиях) для протекания которых требуется поддержание повышенной температуры и давления.

Химические аппараты данной конструкции применяются в промышленности для проведения органических и неорганических синтезов, протекающих при повышенных температурах и давлениях в агрессивных средах, а так же требующих постоянного перемешивания реакционной массы. Кроме этого аппараты применяются для получения различных жидкостных растворов и механических смесей.

При разработке химического аппарата обеспечено соответствие правилам Госгортехнадзора. Основные параметры аппарату соответствуют ГОСТ 20680-75. Выбор материалов, методов испытания аппарата пробным давлением, а также требования к контрольной и предохранительной арматуре - в соответствии с ОСТ 26292-71.

Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством состоит из следующих основных частей: корпуса аппарата, крышки аппарата, рубашки аппарата, механического перемешивающего устройства.

Корпус аппарата состоит из сваренных между собой эллиптического днища и цилиндрической обечайки. Корпус аппарата предназначен для проведения в нем физико-химических процессов, а также для крепления к нему остальных частей аппарата, таких как: рубашка (приваренная сверху - к обечайке корпуса, снизу - к днищу), крышка аппарата (съемная, соединенная с корпусом с помощью фланцевого соединения), а также штуцер для выгрузки продукта, приваренный к нижней части днища корпуса.

К крышке аппарата крепится стойка, с закрепленным на ней сальниковым уплотнением, подшипниковой опорой с двумя подшипниками, и муфтой, соединяющей вал, закрепленный в верхней части стойки, с валом рамного перемешивающего устройства. Также к крышке приварены смотровой люк, штуцер ввода и два штуцера для крепления манометра и термопары.

Корпус и крышка скреплены между собой посредством фланцевого соединения типа выступ - впадина с паронитовой прокладкой, обеспечивающей надежное уплотнение. Материалы болтов и гаек: сталь 35XМ.

Рубашка аппарата служит для подачи в нее через штуцер пара, обогревающего содержимое корпуса. Конденсат выходит из рубашки через штуцер, приваренный к нижней её части. Также, к рубашке приварены четыре опоры. Для более равномерного распределения местной нагрузки от опоры на корпусе рубашки под опорой приваривается накладной лист.

Материал корпуса, крышки, рубашки, мешалки и ее вала - сталь 10X17H13М2Т. Эта сталь выбрана потому, что она технологична в обработке, хорошо деформируется в холодной и горячих средах, т.е. обладает хорошей штампуемостью. Она хорошо сваривается всеми видами сварки и не требует обязательной термической обработки изделия после сварки. Но самое важное, что эта сталь отлично противостоит рабочей среде - воде, обладающей большой коррозийной активностью. Удорожание аппарата вследствие применения нержавеющей стали компенсируется долговечностью конструкции и повысившейся безопасностью её эксплуатации.

химический перемешивающий жидкий давление

1.  Выбор конструкционных материалов

Материал корпуса аппарата, рубашки, фланцев - сталь 10X17H13М2Т:

-скорость коррозии в рабочей среде

-предельные значения температуры по условиям морозоустойчивости и термостойкости

Прибавка на компенсацию коррозии () к расчетным толщинам конструктивных элементов, находящихся в контакте с агрессивной средой определяется по формуле

= П,

где П=0,1 мм/год , - срок службы аппарата, = 10 лет.

= (мм)

Допускаемое напряжение -

= 139 МПа

Модуль упругости

E = МПа

Коэффициент линейного расширения

Материал болтов Ст 35XM

Допускаемое напряжение -

Модуль упругости

E = МПа

Коэффициент линейного расширения

2. Определение расчетных давлений

Расчетное внутреннее давление для элементов корпуса

Расчетное внутреннее давление для рубашки

Расчетное наружное давление

Пробное давление

1)для корпуса

2)для рубашки

3. Определение геометрических размеров аппарата

Высота крышки аппарата

=

Высота отбортовки крышки

Высота днища

Высота отбортовки днища

Высота цилиндрической части аппарата

(м),

где

Высота обечайки

(мм)

Высота цилиндрической части рубашки

(мм)

Диаметр рубашки

4. Расчет толщины стенки корпуса

а) При воздействии внутреннего давления

б) При воздействии внешнего давления

где , расчетная длина

где

Вывод:

5. Расчет толщины стенки рубашки

6. Выбор и расчет фланцевого соединения

Фланцы подбираются по условному диаметру

и условному давлению

, мм - 2000

, мм - 1,0

, мм - 2185

, мм - 2135

, мм - 2086

, мм - 2100

, мм - 2083

, мм - 2028

, мм - 2064

, мм - 65

, мм - 130

, мм - 27

Число отверстий 84

Диаметр резьбы болтов

7. Расчет фланцевого соединения

Прокладка: паронит (ПОН)

q = 20 МПа

m = 2,5

Размеры прокладки:

толщина S = 2 мм

ширина

эффективная ширина прокладки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчетная сила осевого сжатия фланцев

, где

Равнодействующая внутреннего давления

Усилие, возникающее от разности температур фланца и болта в период эксплуатации

где

Расчетное осевое усилие для болтов принимается наибольшим из трех значений

:

, где ,

Проверка прочности болтов

Прочность прокладки

8. Выбор привода

Мощность привода

При = 1,579 КВт n=32 об/мин

Привод тип 1

Мотор-редуктор МП02-10

Nпр=1,5 КВт

Габарит 02

Параметра стойки вертикальной

d , мм	D , мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	H , мм	h , мм	l , мм	, мм	L , мм	, мм	n 1	, град
65	540	430	380	500	270	330	1235	720	450	500	350	23	6	72

Основные габариты мотор-редуктора:

d , мм	, мм	D , мм	, мм	L , мм	, мм	, мм	, мм	, мм	a , град	n (кол)	Масса Кг
40	13	330	270	640	450	110	6	16	30	6	70

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

9. Выбор мешалки

По техническому заданию

Шифр мешалки 10

Диаметр мешалки 1320

Без внутренних устройств, рамная.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Параметры рамной мешалки:

, мм	, мм	h , мм	H , мм	, мм	, мм	, мм	, мм	b , мм	S , мм	[M] , кНм	Масса кг
1320	60	130	1250	500	1450	650	600	100	12	2	58

10. Выбор ступицы

, мм	h , мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	c , мм	, мм	, мм	, мм
60	130	110	80	M8	50	13	32	80	80	25	10

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

11. Расчет мешалки. Проверка прочности мешалки

Расчетный крутящий момент:

-угловая скорость

Кd - коэффициент динамичности. Для рамных и лопастных мешалок Кd=2

- изгибающий момент в сечении стыкового шва

Проверка прочности стыкового шва соединения лопастей (перекладин) о ступицей мешалки выполняется по нормальным напряжениям при изгибе лопастей:

Определение положения центра тяжести и осевого момента инерции:

12. Расчет шпонки в ступице мешалки

Условие прочности шпонки на смятие:

Размеры шпонки:

b=18 мм

h=11 мм

t=7 мм

мм

l=h-20=130-20=110 (мм)

13. Расчёт вала на виброустойчивость

Угловая скорость вращения вала

Критическая угловая скорость

Вал жесткий

14. Выбор опор

Общий вес аппарата:

Нагрузка на одну опору:

Опоры для вертикальных аппаратов:

Q , КН
40	150	190	185	45	90	295	20	10	30	60	35	М24

15. Выбор комплектующих элементов

Выбор штуцеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные габариты:

, МПа	, МПа	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
0,7	1	50	160	125	102	59	3	15	155	18	4
		100	215	180	158	110	5	19	155	18	8
0,5	0,6	50	140	110	90	59	3	13	155	14	4

16. Выбор люка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные данные:

, МПа	, мм		, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
1	250	273*7	390	350	328	240	18	20	12

Литература

1.Поляков А.А. Механика химических производств. Л.: Химия, 1995, 391с.

2. Методические указания. Расчет химического аппарата с механическим перемешивающим устройством. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005, 87 с.

Размещено на Allbest.ru

...