Аппарат вертикальный с трёхлопастной мешалкой

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Ноября 2011 в 14:13, курсовая работа

Краткое описание

Приведен подробный расчет трехлопастной мешалки

Содержимое работы - 1 файл

Документ Microsoft Office Word.docx

— 95.64 Кб (Скачать файл)

Введение

  Химические  препараты предназначены для  проведения различных технологических  процессов в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и т.д. промышленности, а также для хранения и транспортировки различных химических веществ.

  В зависимости  от назначения (чаще всего от протекающего технологического процесса) различают  следующие химические аппараты: реактор, испаритель, теплообменник, колонна  и т.д. как правило, химические аппараты делают цилиндрической формы. Наибольшее распространение получило вертикальное расположение аппаратов.

  Для проведения ряда технологических процессов  применяют сварные стальные аппараты (реакторы с перемешивающими устройствами). Перемешивание обеспечивает интенсификацию процесса и часто является необходимым  условием его эффективного протекания.

  Аппарат состоит из корпуса и перемешиваемого  устройства с приводом. Корпус включает в себя цилиндрическую обечайку с  приводным эллиптическим днищем и отъёмной  эллиптической крышкой. Аппарат снабжён штуцером для подачи и слива продуктов.

  На крышке корпуса расположен люк для осмотра  и ремонтных работ внутри аппарата.

  Для наружного  нагревания отработанных продуктов  аппарат снабжён рубашкой. Аппарат  установлен на лапах.

  Привод  состоит из мотор редуктора, укреплённого на стойке, которая крепится на опоре, привариваемой к крышке аппарата.

  Выходной  вал мотор редуктора муфтой соединяется  с валом, на котором установлена  мешалка.

  Нижний  конец вала опирается на кольцевой  подшипник. 
 

  1. Данные  для курсового  проекта
  2. Характеристика аппарата

    Внутренний  объём                                                                              3,2 м3

    Внутренний  диаметр                                                                          1600 мм

    Тип                                                                                                       ВЭЭ

    Исполнение                                                                                         2 

  1. Давление  в аппарате                                                                     1 МПа
 
  1. Давление  в рубашке                                                                     0,2 МПа
 
 
  1. Параметры среды             

    Наименование                                                              NH4OH водный раствор

    Концентрация                                                                                   30 %

    Температура                                                                                    25 оС 

  1. Параметры мешалки

    Диаметр                                                                                            360 мм

    Частота вращения                                                                            180 об./мин. 

    Мощность                                                                                         5 кВт

    Тип                                                                                                 трёхлопастная 
     
     
     

    1. Конструкция химического аппарата

  Стальной  аппарат с мешалкой состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным  днищем и отъёмной крышкой. Аппарат снабжён штуцерами и т.д., которые служат для подачи исходных компонентов, выгрузки готовой продукции, установки контрольно-измерительных приборов и т.д. для поддержания заданного температурного режима ведения процесса аппарат имеет рубашку. Устанавливают аппарат на опоры стойки или боковые опоры лапы.

  Привод  состоит из моноблочного мотор-редуктора  или (электродвигателя с различными механическими передачами), который  устанавливается на стойке, закреплённой на опоре привода, приваренной к  крышке аппарата. Выходной вал редуктора  соединён с валом мешалки муфтой. Для герметизации аппарата в месте  входа вала в крышку установлено  уплотнение. Опорами вала являются подшипники, расположенные в узле. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. Подбор  и расчёт элементов  корпуса аппарата
    1. Выбор размеров корпуса аппарата

  Корпус  аппарата состоит из цилиндрической обечайки, днища и крышки. Для  нагревания или охлаждения обрабатываемых в аппарате продуктов аппарат  снабжён приварной рубашкой. Типы и основные размеры ёмкостных  аппаратов стандартизированы. Общим  критерием для выбора элементов  корпуса является внутренний номинальный  объём 3,2 м3 и внутренний диаметр 1600 мм.

Из таблицы 1, выпишем размеры корпуса типа ВЭЭ

Внутренний  объём Vном, м3 Внутренний  диаметр DB, мм Длина цилиндрической части  l, мм Внутренняя  поверхность корпусаFB, м2
3,2 1600 1060 10,9
 

Из таблицы 5, выпишем размеры эллиптических  отбортованных днищ

  Внутренний диаметр DB,  мм Толщина стенки SД,  мм Высота  днища HД, мм Высота  от бортовки hц, мм
1600 10 400 40
 
    1. Цилиндрические  обечайки

     Расчёт на прочность и устойчивость производится по ГОСТ 14249 – 89.

    Расчёт обечаек, нагруженных избыточным внутренним давлением.

  Толщину стенок определяют по формулам

                                             .

    Допускаемое внутренне избыточное давление: 

  где  pR – давление в аппарате, МПа pR=1МПа;

  sR – расчётное значение толщины стенки, мм;

  D – внутренний диаметр обечайки, мм  D=1600 мм;

   - допускаемое напряжение, МПа (зависит от  марки стали и  рабочей температуры).

  Марку стали  выбирают в зависимости от свойств  перерабатываемой среды по таблицы 7. Определим марку стали –  ВСт3.

  Допускаемое напряжение из таблицы 8. =139,625 МПа 

    Для стыковых и тавровых двухсторонних швов, выполняемых автоматической сваркой, коэффициент прочности сварного шва =1; для тех же швов, выполняемых в ручную, =0,9. Прибавка на коррозию c определяется по формуле , где V – скорость коррозии (обычно принимают 0,1 – 0,2 мм/г), T – срок службы аппарата (обычно принимают 10-12 лет). Для материалов, стойких к перерабатываемой среде, и при отсутствии данных о скорости коррозии рекомендуют принимать c=2 мм.

  мм

  Принимаем s=8 мм 

  Расчёт  цилиндрических обечаек, нагруженных наружным давлением.

  Под наружным давлением находятся вакуумные  аппараты и аппараты с рубашками. Тонкостенные обечайки под действием  наружного давления могут потерять первоначальную форму (устойчивость) с  образованием нескольких волн смятия. Давление, при котором оболочка начнёт деформироваться, называется критическим.

  Толщину стенки обечайки, нагруженной наружным давлением, приближённо определяется по формуле 

  где  - давление в рубашке, МПа МПа 

  Принимаем s=4 мм

   Полученное  значение толщины стенки следует  проверить на допускаемое наружное  давление по формуле (ГОСТ 1429-80) 

  Здесь допускаемое  давление из условия прочности определяется по формуле, полученной из уравнения  Лапласа: 
 

  а допускаемое  давление из условия устойчивости в  пределах упругости рассчитывается по формуле 

  где Е – модуль упругости, Е=1,985 МПа; nu - коэффициент устойчивости (для рабочих условий nu =2,4); lR – расчётная длина обечайки.

  Для эллиптического днища 

  Здесь l длина цилиндрической части корпуса, l=1060 мм, - высота от бортовки днища, , - высота днища, , 
 
 

  Давление  в рубашке оказалось больше допускаемого, поэтому необходимо увеличить толщину  стенки обечайки.

  Примем  s=10 мм, тогда  
 
 

  В результате  расчёта давление в рубашке меньше, чем допускаемое, то принятые ранее  значения толщины оставляем неизменными.

    1. Днища и крышки аппаратов приварные.

  Толщину стенки эллиптического отбортованного днища определяют по формулам:

  а) днища, нагруженного внутренним давлением  

             . 
     

  Принимаем s=8 мм

  б) днища, нагруженного наружным давлением

      . 

      .

  Принимаем s=4 мм

  При действии наружного давления полученное значение толщины стенки s необходимо проверить по формуле. В этом случае допускаемое давление из условия прочности  в пределах упругости: 
 

а допускаемое  давление из условия устойчивости в  пределах упругости определяется по формуле 
 

    1. Расчёт  элементов рубашки

    Толщину стенки цилиндрической части рубашки определяют по формуле 

где  pR – давление в аппарате, МПа pR=1МПа;

sR – расчётное значение толщины стенки, мм;

D – внутренний диаметр обечайки, мм  D=1600 мм;

- допускаемое напряжение, МПа (зависит от  марки стали и  рабочей температуры).

  Эллиптическое днище рассчитывают по формуле 

  В качестве расчётного давления pR принимают давление в рубашке. Для корпусов с внутренним давлением диаметр рубашки принимают больше внутреннего диаметра аппарата D на 100 мм. 

  Принимаем s=4 мм 

Принимаем s=4 мм

    1. Крышки отъёмные

  Отъёмные  крышки присоединяются к корпусу  аппарата с помощью фланцев. Эллиптические  крышки состоят из стандартных днищ, сваренных стандартными фланцами.

  При определении  толщины стенки эллиптической крышки используют формулу 
 

  Принимаем s=8 мм

Информация о работе Аппарат вертикальный с трёхлопастной мешалкой