Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тверской государственный технический университет»

Кафедра биотехнологии и химии

Курсовая работа

На тему: «Расчёт ферментатора и зубчатого редуктора»

Тверь 2017



Содержание

Введение

1. Индивидуальное задание №1

2. Индивидуальное задание №2

Заключение

Список используемых источников

Введение

Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей народного хозяйства, т.к. основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения.

Для повышения эксплуатационных и качественных показателей продукции необходимо совершенствование и развитие конструкций современных машин.

Редуктор - это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключённых в отдельный закрытый корпус. Служит для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышения вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса, в котором помещаются элементы передачи - зубчатые колёса, валы, подшипники и т.д.

Редуктор проектируют либо для привода определённой машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Проектируемый редуктор - цилиндрический, косозубый одноступенчатый с вертикальным расположением валов редуктора в пространстве. Двигатель соединен с редуктором при помощи муфты. Для соединения выходного вала редуктора с рабочим шнека-смесителя предусмотрена цепная передача.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Принцип действия зубчатой передачи основан на зацеплении пары зубчатых колес. Достоинством зубчатых передач является: высокий КПД, постоянство передаточного отношения и широкий диапазон мощностей.

В настоящем проекте произведен расчет механического привода, открытой цилиндрической прямозубой передачи.

Ферментеры (или ферментаторы) - представляют собой камеры, в которых в жидкой или на твердой среде выращивают микроорганизмы. Процесс, происходящий в ферментере, называется ферментацией. Термин ферментация первоначально применялся только к анаэробным процессам, однако сейчас он используется более широко и включает все процессы, как аэробные, так и анаэробные

Обычно ферментер изготавливают из высококачественной нержавеющей стали, так что он не подвержен коррозии и не выделяет в среду токсичные соли металлов. Все используемое оборудование, материалы и воздух должны быть стерильными. Оборудование стерилизуют паром под давлением. Пар должен иметь доступ ко всем поверхностям, которые в свою

Цели и задачи:

1.Научится проводить механические расчеты редукторов

2.Научится проводить расчеты оборудования для проведения процессов ферментации в биотехнологических производствах, обосновывать подбор их геометрических параметров и проводить их подбор на основе установленных стандартов.



1. Индивидуальное задание №1

Раздел: Основы механических расчетов.

Цель: Научится проводить механические расчеты редукторов.

Задание 1. Рассчитать и спроектировать одноступенчатый цилиндрический редуктор Рис 1. привода насоса. Исходные данные принять в соответствии со своим вариантом по таблице 1. Редуктор предназначен для длительной эксплуатации и мелкосерийного производства с неравномерной подачей. Чертеж выполнить на миллиметровой бумаге формата А1.

Рисунок.1 Одноступенчатый цилиндрический редуктор

Талица 1. Исходные данные к заданию №1

№ варианта	Рз, кВт	nз, об/мин	№ варианта	Рз, кВт	nз, об/мин
1	4,6	140	11	2.5	140
2	3	100	12	4.6	150
3	6.5	50	13	2.4	130
4	6	50	14	3.4	130
5	4.8	150	15	4.2	35
6	2	120	16	2.5	140
7	4.8	160	17	3.1	40
8	3.9	180	18	3,0	120
9	3	45	19	2.5	130
10	9.6	80	20	3.4	130

Определение КПД привода и кинематический расчёт

Учет механических потерь в проектируемом приводе наиболее просто осуществить путем использования такого понятия, как "коэффициент полезного действия".[1] редуктор вал ферментер

По таблице 1.1 коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес ?₁=0,97; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения ?₂= 0,97; коэффициент полезного действия клиноременной передачи ?₃= 0,97.

Общий КПД привода рассчитывается по формуле:

?=?_1*?²₂*?₃(1)

где ?₁ - КПД ременного привода, ?₂ - КПД подшибника, ?₃ - КПД зубчатой передачи.

По таблице 1.1 :?₁ = 0.97 , ?₂ = 0.97 , ?₃ = 0.97

Откуда следует, что ? = 0.97 * 0.97² * 0.97 = 0.885

1. Ниже на рисунке 2 и 3 представлена КПД при последовательном и параллельном соединении механизмов

Рисунок 2 - КПД при последовательном соединении механизмов

Мощность кВт = 5.5:

Из приложения учебника (стр.390) берём следующие данные:

Типоразмер 132S2

S% = 3.3

Т_п/Т_н = 2.0 (2)

Определяем номинальную частоту вращения:

Частота (n) = 1000 об/мин

Передаточное число привода :n = n_c * (1- S)

n = 1000*(1-0.033) = 967 (3)

n_общ = = = 6.91 (4)

Для дальнейшего проектирования необходимо произвести распределение передаточного отношения между ремённой передачей и редуктором. Назначаем передаточное отношение ременной передачи равным.

Частные передаточные числа :

Частные передаточные числа :

· Редуктора i_p = 3

· Ременные передаточные i_n.p. = = 2,3

Скорости вращения для шкива :

щ = щ_дв = = = 101,2 рад/сек (5)

Определяем скорость вращения шкива:

Н₁=n=967 об/мин (6)

Н₂ = = = 420,43об/мин (7)

= = (8)

щ₁=рад/сек

щ₂ = = = 44 рад/сек (9)

H₃ = = об/мин (10)

2. Расчёт зубчатых колёс

На валу ведущего шкива ременной передачи :

М₁ = = = 54,35 Нм (11)

На ведущем валу редуктора:

M₂ = M₁*i_p.n = 54.35*2.3=125.005 Нм (12)

На ведомом контактном напряжении

М₃ = М₂*i_p = 125,005*3=375 Нм (13)

Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками; для шестерни сталь 46, термическая обработка - улучшение, твердость HB 230, для колеса сталь - 45, термическая обработка - улучшение, но твердость на 30 едениц ниже - HB 200.

Определяем допустимое контактное напряжение

[у]_н = (14)

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов;

- коэффициент долговечности;

- коэффициент безопасности при длительной работе.

Для углеродистых сталей с твердостью поверхностей зубьев менее HB 350 и термической обработкой:

у_нlimb = 2Нb + 70 = 2*200+70 = 470 (15)

К_нl (коэффецентн долговечности) = 1

[у]_н = = 408 Н/моль

Межосевое расстояние

а_щ = (3+1) * * (16)

где К_нв = 1,0 и ?_ва = 0,2

a_щ = 4 * * = 180 мм

Определение межосевого расстояния : по ГОСТу а_щ = 200 мм

Найдём нормальный модуль зацепления:

m_н = (0,01 ч 0,02) * a_щ = 2 ч 4 мм (17)

Выбираем модуль согласно ГОСТу 9563 - 60 модуль по первый разряд: m_н=3мм.

Определение суммарного числа зубьев :

z₁ = = (18)

z₂= z_€ - z₁ = 133 - 33 = 100 (19)

Передаточное число: 100/33 = 3

Основные размеры шестерни и колеса:

Делительный диаметр :d₁=m_u+z₁=3*33=99мм

d₂=m_u+z₂=3*100=300мм (20)

Проверка межосевого расстояния :a_m===200

Диаметр вершины зубьев:d_a1=d₁+2_mn=99+2*3=105мм

d_a2=d₂+2_mn=300+6=306мм (21)

Ширина колеса :b₁=b₂+5мм=45мм

Определение коэффициента ширины шестерни по диаметру:

?_bd=== 0.45мм (22)

Окружность колёс и степень точности передачи:

V===2.147м/с (23)

Принимаем восьмую степень точности:

Коэффициент нагрузки:

К_н=К_нв+К_нб+К_{нv ,} (24)

Где К_нв - коэффициент неравномерности = 1

К_нб = 1,09

К_нv = 1,05

К_н=1+1,09+1,05=1,15

Проверка контактного напряжения :

у_н=?[у]_н(25)

у_н=276

Силы, действующие в зацеплении :

· Окружная F₀===530

· Радиальная F_г=0

Проверяем зубья на выносливость по напряжению изгиба :

у_F1=_F (26)

В данном уравнении :

· K_Fd=1.03

· K_Fv=1.25

· K_F=K_Fd*K_Fv = 1.03*1.25=1.29

1) При z₁=33 Y_F1=3.75 - у шестерни

2) При z₂=100 Y_F2=3.60 - у колеса

Определяем допустимое напряжение:

[у]_F= (27)

Где у^?_Flimb= 1,8 НВ

· Для шестерни и колеса у^?_Flimb=1,8*200=360

[n]_F=[n]^!_F

[n]^!!_F=1.75*1=1.75

[у]_F==206 н/мм

Находим соотношение для шестерин:

=

Находим соотношение для колеса:

= (28)

K_Fб===0.92 (29)

При следующих значениях :

n=8

??₂=1.5

Уравнения будут следующие:

у_F1= у_F2=

3. Предварительный расчёт вала редуктора

d_B1= (30)

d_B1=38 - диаметр вала двигателя

Так как рассчитываемый диаметр вала редуктора 24,01 и он меньше диаметра вала двигателя, то выбираем больший:

d_B2= (31)

Так как для вращения вала будет использоваться подшипник вала 107, то соответственно d_B2=35

4. Конструктивные размеры шестерни и колеса

d₁=99мм - шестерня d₂=300мм - колесо

d_a1=105мм d_a2=306мм

b₁=45ммb₂=400мм

Диаметр ступицы :

d_ст=1.6 d_k2=1.6*35=56мм=60мм (32)

Длина ступицы:

l_ст=1,5*35=52,5=55мм (33)

Толщина обода:

д₀=3*3=9мм=10мм (34)

Толщина диска:

С=0,3 b₂=0.3*40=12мм=15мм (35)

5. Расчёт корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки:

д=0,025*а+1=0,025*180=1=5,5мм=5мм (36)

д₁=0,02*а+1=0,02*180+1=4,6мм=5мм (37)

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки верхнего пояса корпуса :

b=1.5*д=1.5*5=7.5=10мм (38)

b₁=1.5*д₁=1.5*5=10мм (39)

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки нижнего пояса корпуса :

p=2.35*д=2.35*5=11.75=15мм (40)

Диаметр болтов:

· Фундаментный

d₁=0.035*a+12 (41)

d₁=0.035*180+12=18.3мм=20мм

· Крепящий крышку к корпусу у подшибника

d₂=0.7*d₁=0.7*20=14=15мм (42)

· Cоединяющийкрышку с корпусом

d₃=0.5*d₁=0.5*20=10мм (43)

Расчёт плоскоременной передачи:

n₁=n_c*(1-S)=967об/мин (44)

Вращающий момент на ведущем вале:

Т₁==(45)

Диаметр ведущего шкива:

d₁=(46)

Диаметр ведомого шкива:

d₂=d₁*i*(1-??_=230*2.3*(1-0.05)=502.55=500мм (47)

Передаточное отношение:

i= (48)

Отклонение:

= (49)

Межосевое расстояние:

a=2*(d₁+d₂)=2*(230+500)=1460мм (50)

Угол обхвата малого шкива :

б^?₁=180-60* (51)

б^?₁=169^?

Длина ремня:

L=2*a+0.5*р*(d₁+d₂)+ (52)

L=2*1460+0.5*3.14*(230+500)+

L = 4066.15мм

Скорость ремня:

v= (53)

v=

Окружная сила:

F_t=(54)

F_t==472.51Н

F_t=475Н

Выведем ремень из таблицы 7.1:

P₀=(55)

P₀=ТА-150 , ТК-150

Коэффициент угла обхвата:

С_б=1-0,003*(180-б^?₁)=1-0,003*(180-169)=0,97 (56)

Коэффициент скорости ремня :

С_v=1,04-0,0004*u²=1.04-0.0004*11.6²=0.99 (57)

По таблице 7.4 с умеренным колебанием C_p=0,9, так как колебания умеренные, пусковое нагревание 150%.

Допускаем рабочую нагрузку на 1 мм ширины прокладки :

p=p₀*C₂*C_v*C_p*C₀ (58)

p=10*0.97*0.99*0.9*1=8.69

Ширина ремня :

b? (59)

b?

Предварительное натяжение ремня:

F₀=у₀*b*д(60)F₀=1.8*20*4.5=162Н (60)

у₀-напряжение от предварительного натяжения ремня

b- ширина ремня

д-толщина ремня

Натяжение ветвей, Н :

· Ведущего

F₁=F₀+0.5*F_t(61)

F₁=162+0.5*475=399.5

· Ведомого

F₂=F₀-0.5*F_t(62)

F₂=162-0.5*475=-75.5

Напряжение от силы F₁ , Мпа:

у₁=(63)

у₂=

Напряжение изгиба Мпа:

у₁₁=Е₁₁*=50*(64)

Напряжение от центробежной силы, Мпа :

у_v=с*v²*10^-6 (65)

у_v=1100*(11.63)²*10^-6=0.15

Максимальное напряжение, Мпа :

у_max=у₁+у_n+у_r(66)

у_max=4,4+0,98+0,15=5,53

Проверка долговечности ремня :

· Число пробегов

л=(67)

л=

C_i=1.5*-0.5(68)

C_i=1.5*

C_н=1 при постоянной нагрузке

· Долговечность, ч

Н₀= (69) Н₀=

Нагрузка на валы передач :

F_b=3*F₀* (70) F_b=3*162*

В ходе расчета параметров был выполнен эскиз

2. Индивидуальное задание №2

Раздел: Основы расчета ферментационного оборудования.

Цель: Научится проводить расчеты оборудования для проведения процессов ферментации в биотехнологических производствах, обосновывать подбор их геометрических параметров и проводить их подбор на основе установленных стандартов.

Задание 2. Рассчитать основные конструктивные и энергетические показатели ферментатора общим объемом V м3 (Рисунок 8). Ферментатор предназначен для выращивания культуры плесневых грибов на искусственных средах со следующими параметрами. Плотность среды сср кг/м3, динамическая вязкость среды µср (н с)/м2,теплоемкость среды сср Дж/(кг К), коэффициент теплопроводности лср Вт/(м К), коэффициент заполнения аппарата К, рабочее избыточное давление при стерилизации аппарата Pпара, атм.

Таблица 2

№	V, м3	сср, кг/м3	µср, (н с)/м2	сср, Дж/(кг К)	лср, Вт/(м К)	К	Pизб..пара, атм
1	0.1	1010	0.0011	4186	0.6	0.5	0.5
2	0.2	1020	0.0012	4196	0.65	0.525	1
3	0.3	1030	0.0013	4216	0.7	0.55	1.5
4	0.4	1040	0.0014	4226	0.75	0.575	2
5	0.5	1050	0.0015	4236	0.8	0.6	2.5
6	0.6	1060	0.0016	4246	0.85	0.625	3
7	0.7	1070	0.0017	4256	0.9	0.65	3.5
8	1	1010	0.0011	4186	0.6	0.5	4
9	2	1020	0.0012	4196	0.65	0.525	0.5
10	3	1030	0.0013	4216	0.7	0.55	1

Расчет индивидуального задания №2

Все физико-химические процессы, осуществляемые в химических аппаратах, прежде всего требуют наличия ёмкости, ограниченной корпусом. Эти корпуса по условиям протекающих в них процессов должны быть достаточно прочными и в подавляющем случаев герметичными.

Главным составным элементом корпуса является обечака - наиболее материалоёмкий и ответственный узел (деталь) любого химического аппарата. Форма корпуса, а следовательно, и обечайка определяется химико-технологическими требованиями, предъявляемыми к тому или иному аппарату, а также конструктивными соображениями может быть цилиндрическая, коробчатая, коническая, сферическая и т.д.[3]

1) Определение толщины стенки обечайки:

S= (71)

Где - максимальное давление в аппарате Mн/м²,

-допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки в Мн/м², -внутренний диаметр аппарата

2) Определение допускаемого напряжения для материала обечайки:

=118

=0,9

3) Максимальное давление в аппарате:

Р_изб=2,5 атм.

Р_абс=Р_изб+1(72)

Р_абс=2,5+1=3,5 атм.

Р=Р_абс*0,1(73)

Р=3,5*0,1=0,35 атм.

4)Высота аппарата:

h_апп=(74)

5)Масса аппарата:

М_апп=()*h*с_стали(75)

Где s-толщина стенки обечайки;

с_стали=4600 кг/м³.

Подбор оптимальных значений диаметра и высоты в аппарате для расчета толщины стенки обечайки:

Таблица 3

№	dвн	S	hапп	Мапп
1	0,2	0,00033	26,5393	25,34176588
	0,25	0,000411959	16,985138	25,3084277
	0,3	0,00049435	11,79523473	25,3084277
	0,35	0,000576742	8,665886737	25,3084277
	0,4	0,000659134	6,634819533	25,3084277
	0,45	0,000741525	5,242326545	25,3084277
	0,5	0,000823917	4,246284501	25,3084277
	0,55	0,000906309	3,509326034	25,3084277
	0,6	0,000988701	2,948808681	25,3084277
	0,65	0,001071092	2,512594379	25,3084277
	0,7	0,001153484	2,166471684	25,3084277
	0,75	0,001235876	1,887237556	25,3084277
	0,8	0,001318267	1,658704883	25,3084277
	0,85	0,001400659	1,469302596	25,3084277
	0,9	0,001483051	1,310581636	25,3084277
	0,95	0,001565443	1,176256094	25,3084277
	1	0,001647834	1,061571125	25,3084277
	1,1	0,001812618	0,877331508	25,3084277
	1,2	0,001977401	0,73720217	25,3084277
	1,3	0,002142185	0,628148595	25,3084277
	1,4	0,002306968	0,541617921	25,3084277
	1,5	0,002471751	0,471809389	25,3084277
	1,6	0,002636535	0,414676221	25,3084277
	1,7	0,002801318	0,367325649	25,3084277
	1,8	0,002966102	0,327645409	25,3084277
	1,9	0,003130885	0,294064024	25,3084277
	2	0,003295669	0,265392781	25,3084277
	2,2	0,003625235	0,219332877	25,3084277
	2,4	0,003954802	0,184300543	25,3084277
	2,6	0,004284369	0,157037149	25,3084277
	2,8	0,004613936	0,13540448	25,3084277
	3	0,004943503	0,117952347	25,3084277
	3,2	0,00527307	0,103669055	25,3084277
	3,4	0,005602637	0,091831412	25,3084277
	3,6	0,005932203	0,081911352	25,3084277
	3,8	0,00626177	0,073516006	25,3084277
	4	0,006591337	0,066348195	25,3084277
	4,5	0,007415254	0,052423265	25,3084277
	5	0,008239171	0,042462845	25,3084277
	6	0,009887006	0,029488087	25,3084277
	6,4	0,010546139	0,025917264	25,3084277
	7	0,01153484	0,021664717	25,3084277
	8	0,013182674	0,016587049	25,3084277
	9	0,014830508	0,013105816	25,3084277
	10	0,016478343	0,010615711	25,3084277
	11	0,018126177	0,008773315	25,3084277
	12	0,019774011	0,007372022	25,3084277
	14	0,02306968	0,005416179	25,3084277
	16	0,026365348	0,004146762	25,3084277
	18	0,029661017	0,003276454	25,3084277
	20	0,032956685	0,002653928	25,3084277

6) Выбираем из расчетных данных соотношение диаметра к высоте, как 1:2 (0,8:1,66)

Исходя из технологических соображений толщину стенок аппарата принимаем равной 3 мм.

Подбираем по ГОСТ 6533-78:

d=800мм

S=4 мм

n₁=25

n_v=200

7) Определение номинальной расчетной толщины стенкиSобичайки, работающей под внутренним давлением:

S= (76)

Где - расчетное давление в аппарате Mн/м², -допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки в Мн/м²

S ==0,0014м=1,4мм

-Расчетное давление в аппарате

P=p_c+gс_жН (77)

Где p_c-рабочее избыточное давление среды в Mн/м²

g-ускорение силы тяжести в м/сек²;

с_ж-плотность жидкости в кг/м²;

Н-высота столба жидкости в м.

P =0,35+9,81*1050*10^-7=0,37Mн/м²

Рассчитанная толщина стенки равна 1,4 мм - это меньшее значение, чем S=4мм, поэтому принимаем S=4мм.

Расчетная толщина меньше, чем толщина по ГОСТу, значит, подбор днища произведен верно.

Принимаем массу крышки равной 24,0 кг.

8) Расчет параметров рубашки аппарата

Рубашки в химических аппаратах предназначаются для наружного нагревания или охлаждения обрабатываемых или хранящихся в аппарате главным образом жидких продуктов.

Рубашки могут устанавливаться на цилиндрических вертикальных и горизонтальных аппаратах. Наибольшее применение они имеют на вертикальных цилиндрических аппаратах.

По конструкции рубашки бывают неразъемные и отъемные. Первые применяются преимущественно в сварной и паяной аппаратуре(привариваются или припаиваются к корпусу аппарата), вторые - в сварной, литой и кованой аппаратуре( присоединяются к корпусу аппарата при помощи фланцев).[3]

Толщина стенки рубашки:

S'=0,15**D_B+t*(78)

Где D_B-внутренний диаметр цилиндрической обечайки аппарата в м;

Р-расчетное давление внутри аппарата в Mн/м²;

-расчетное давление в рубашке Mн/м²;

t-наименьшее расстояние между центрами соседних вмятин в м;

-допускаемое напряжение на растяжение материала корпуса аппарата в Mн/м²;

-допускаемое напряжение на растяжение для материала рубашки в Mн/м²;

-коэффициент прочности продольного сварного шва на цилиндрической обечайке или радиального шва на днище корпуса аппарата;

-коэффициент прочности таврового сварного шва соединения вмятины с корпусом аппарата, принимается =0,8.

D_н=800+5+5=810 мм

D_в=800 мм

D_p=900 мм

г_ш=г_шр=0,8

у_д=у_др=118

p_p=0,25

t=0,1

S'=0,15**800+0,1*=0,4

9) Расчет верхнего фланцевого пояса

Выбран фланец типа 1

Диаметр фланца:D_ф=945 мм

Диаметр отверстия:D_б=910

Внутренний диаметр:D_в=800 мм

Высота:h=52 мм

Диаметр болта:d_б=20 мм

Количество болтов:z=36

p_y=1

10) Подбор перемешивающего устройства.

Перемешивание жидких сред с целью интенсификации многих физико-химических процессов при изготовлении различных смесей ( растворов, суспензий, эмульсий и т.п.) имеет весьма широкое применение в химической и в ряде других смежных с ней промышленности.

Перемешивание в жидкой среде осуществляется разными способами, основными из которых являются механический, пневматический (сжатым газом, чаще всего воздухом) и вибрационный. Наибольшее распространение имеют первые два способа, в которых перемешивание осуществляется с помощью специальных перемешивающих устройств, устанавливаемых в разного рода химических аппаратах (реакторах, смесителях, отстойниках и т.д.)

Выбран тип турбинной мешалки:

1)d_м=D_в/(3ч4)(79)

d_м =266,7ч200 мм

2)b=0,2*d_м(80)

b₁=266,7*0,2=53,34 мм

b₂=200*0,2=40 мм

3)h_м=(0,5ч1,0)dм (81)

H_м1=266,7*0,5=133,35

H_м2=200*0,5=100

H_м3=266,7*1,0=266,7

H_м4=200*1,0=200

4)D=0,75d_м(82)

D₁=200,025

D₂=150

5)l=0,25*dм (83)

l₁=0,25*266,7=66,67

l₂=0,25*200=50

11) Расчет мощности мешалки

N_м=К_N*с_c*n³* (84)

Где d_м-диаметр мешалки в м;

с_c-плотность перемешиваемой среды в кг/м³;

n-частота вращения мешалки в об/сек;n=1,7 об/сек;

К_N-критерий мощности.

12) Центробежный критерий Рейнольдса Re_ц для перемешивающего устройства:

Re_ц= (85)

Где - динамический коэффициент вязкости смеси в н*сек/м²

1) Re_ц==47600 K_N=1

2) Re_ц=84200 K_N=0,8

13) По вычисленным значениям критерия Рейнольдса определяем критерий мощности:

N_м1=1*1050*1,7³*0,2667⁵=6,1

N_м2=1*1050*1,7³*0,2⁵=1,6

N_м3⁼1*1050*1,7³*0,2667⁵=4,9

N_м4=1*1050*1,7³*0,2⁵=1,3

Выбраны параметры для мешалки:

D_м=40мм;h_м=200;D**=150;l=50;N_м=1,3.

13) Выбор типоразмера мотора редуктора:

Для приведения механических перемешивающих устройств в химических аппаратах служат приводы, где в качестве движущей силы используется главным образом электроэнергия.[3]

Выбран 10 тип мотора редуктора по таблице

Параметры мотора редуктора:

D_м=40мм

H=1000мм

М=180 кг

14) Расчет общей массы аппарата:

m_общ=m_{обичайки}+2*m_крышки+m_{привода}+m_среды(86)

m_общ=25,3+2*24,0+180+0,5*0,6*1050=568,3 кг

15) Расчет опор вертикального цилиндрического аппарата:

-Сила опоры:

F==0,0014 МН (87)

16) Подбор параметров опор:

Установка химических аппаратов на фундаменты или на специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор.[3]

Подобраны параметры опор аппарата:

L=90; L₁=100; L₂=80; B=85; B₁=75; B₂=120; H_опоры=210.

17) Подбор параметров фланцевых соединений:

Из всех разъемных неподвижных прочно-плотных соединений, применяемых в химическом аппаратостроении, наибольшее распространение имеют фланцевые соединения. С помощью фланцев присоединяются к аппаратам всевозможные крышки, трубы, соединяются между собой составные корпуса и отдельные части аппаратов, трубопроводы и т.д.[3]

Выбран 1 тип фланца с параметрами:

18)расчет высоты аппарата:

h_апп=h_{обечайки}+h_крышки+h_днища(88)

h_апп=1660+2*225=2110 мм

В ходе расчета параметров ферментера был выполнен эскиз.



Заключение

Таким образом, я научилась проводить механические расчеты редукторов и воспроизводить их на чертеже в виде эскиза и в компасе. Так же я научилась проводить расчеты оборудования для проведения процессов ферментации (ферментёра) в биотехнологических производствах, обосновывать подбор их геометрических параметров и проводить их подбор на основе установленных стандартов, при этом воспроизводить на чертеже и в компасе.



Список используемых источников

1. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб.пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов / С.А.Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. - 2-е издание перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1988. - 416 с.

2. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. - Л: Машиностроение, 1970. - 752 с.

3. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов. Часть 1. Теоретически основы процессов химической технологии / Ю.И. Дытнерский. М.: Химия, 2012. 400 с.

Размещено на Allbest.ru

...