Аппарат вертикальный с трёхлопастной мешалкой

6. Фланцевые соединения

  Фланцевые соединения применяют для разъёмного соединения составных частей корпуса, крышки с корпусом и т.д. На фланцах  присоединяют к аппаратам трубы, арматуру. Соединение состоит из двух фланцев, прокладки, которую размещают между уплотнительными поверхностями фланцев, болтов (шпилек), гаек, шайб. В целях исключения самоотвинчивания гаек под действием приложенных нагрузок применяют пружинные шайбы или контргайки. Фланцевые соединения стандартизированы. По форме уплотнительной поверхности различают следующие типы фланцев: выступ-впадина, шип-паз (исполнение 1) и с гладкой поверхностью (исполнение 2).

  Фланцы  плоские приварные с гладкой  уплотнительной поверхностью применяют  при  и . Размеры таких фланцев для аппаратов выбирают по внутреннему диаметру аппарата и условному давлению по таблице 11. Для герметизации фланцевого соединения применяют прокладки различной конструкции.

  Из таблицы 11 выпишем размеры фланца

 

  Плоские неметаллические прокладки используют для уплотнения гладких поверхностей фланцев. Прокладки из резины применяют  в диапазоне температур от -30^оС до 100^оС и давлении до 0,6 МПа. Паронит выдерживает температуру до 400 ^оС и давление до 2,5 МПа. Асбестовый картон применяют для прокладок при давлении до 1,6 МПа и температуре до 500 ^оС. Фторопласт используют в диапазоне температур от -200 ^оС до +250 ^оС независимо от давления. Размеры прокладок выбирают по внутреннему диаметру аппарата D и условному давлению P_y по таблице 12.

  Фланцы  и прокладки подобранные по стандартам в расчёте не нуждаются,

  Из таблицы 12 выпишем размеры резиновой прокладки  толщиной 3 мм

 

  При конструировании  аппаратов выполняют проверочный  расчёт болтов в соответствии с ОСТ 26-373-82 по следующей методике.

1. Определяют нагрузку, действующую на фланцевое соединение от внутреннего давления P_R:

 

где D_cn средний диаметр прокладки;  
 

2. Рассчитывают  реакцию прокладки:

 

где b_n ширина прокладки; m=1 – для прокладок из резины; m=2,5 – для прокладок из других материалов; b₀ – эффективная ширина прокладки:  

3. Определяют  болтовую нагрузку при сборке Р_Б1.

Принимают наибольшее значение из трёх расчётных: 

где q=20 МПа – для прокладок из паронита, резины и картона асбестового, q=10 МПа – для прокладок из фторопласта. 
 
 
 
 

Принимаем Р_Б1=2616611,298 МПа

4. Проверяют прочность болтов при монтаже по условию

 
 

5. Проверяют прочность болтов в период эксплуатации

 
 

где и - допускаемые напряжения для материала болта при 20^oC и при рабочей температуре; ,

- площадь поперечного  сечения  стержня  болта,  - количество болтов, равное числу отверстий z во фланце.

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

, 

7. Устройство  для присоединения  трубопроводов

  Присоединение технологических трубопроводов  для подвода и отвода различных  жидкостей и газов, а также  контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств  к аппарату производят с помощью  штуцеров. Стальные фланцевые штуцера  стандартизированы и представляют собой патрубки, выполненные из с приваренными  к ним фланцами. Штуцера с плоскими приварными фланцами имеют гладкую уплотнительную поверхность, их применяют при P≤1,6 МПа и t≤300^oC. Назначение штуцеров для аппаратов рассмотрено в таблице. Для входа и выхода теплоносителя на рубашке устанавливают два штуцера. Диаметры условного прохода штуцеров в зависимости от типа крышки и диаметра корпуса указаны в таблице 22.

  Из таблицы 22 выпишем размеры диаметров условного  прохода и установочные размеры  штуцеров:

 

  Размеры штуцеров выбирают по диаметру условного  прохода D и условному давлению P_y. по таблице 23.

  Из таблицы 23 выпишем размеры штуцеров: 
 

 

    Присоединение штуцеров к элементам корпуса производят с определённым вылетом.

8. Опоры аппаратов

  Химические  аппараты устанавливают на фундаменты или специальные несущие конструкции  с помощью опор. Стандарт предусматривает  три типа опор: тип 1 (лапы) – для  аппаратов с рубашками и без  теплоизоляции; тип 2 (лапы) – для  аппаратов с теплоизоляцией; тип 3 (стойки) – для аппаратов с  эллиптическими днищами. Стойки служат для установки аппаратов на фундамент. Расположение стоек на днищах показано на рисунке. Лапы применяют для крепления аппаратов на несущих конструкциях или между перекрытиями.

  Стандартные опоры выбирают по требуемой нагрузке с учётом условия Q_табл.≥ Q_расч, их не проверяют расчётом.

  Расчётную нагрузку на одну опору определяют следующим образом.

1. Задаются количеством опор, z.  Лап должно быть не менее двух, стоек – не менее трёх.
2. Определяют вес металла, из которого изготовлен аппарат:

 

где F – внутренняя поверхность корпуса, м², F=10,9 м²; S – исполнительная толщина стенок, м, S=10+8+4+8=30 мм = 0,03м; - удельный вес металла, кН/м³; коэффициент 1,1 учитывает: вес фланцев, штуцеров и т.д. 

3. Определяют  вес металлоконструкций, установленных на крышке аппарата (привод, стойка и т.д.):

 
 

4. Рассчитывают  вес воды, заполняющей аппарат  при гидравлических испытаниях:

 
 

где V – внутренний объём аппарата, V=3,2 м³; - удельный вес воды, =10 кН/м^3.

5. Определяют максимальную нагрузку на одну опору:

 

где - число опор; *=1 (при z=2 и 3); *=2 – при числе опор z=4. 

  По таблицам 24 или 26 выбирают опоры по условию  Q_табл.≥ Q_расч.

  Из таблицы 24 выпишем размеры опор для аппарата (стойки):

 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчёт  и конструирование  перемешивающего  устройства
1. Конструктивные схемы крепления валов перемешивающих устройств

  В большинстве  аппаратов химической технологии с  целью интенсификации проводимых процессов  или непосредственно для перемешивания  различных компонентов используются перемешивающие устройства,  которые  состоят из привода (в качестве приводов перемешивающих устройств в химических аппаратах применяют в большинстве  случаев различные типы моноблочных  мотор-редукторов) и вала с мешалкой. Мотор-редуктор установлен на стойке, которая крепится к опоре (бобышке), привариваемой к крышке аппарата. В опоре установлено уплотнение, предназначенное для герметизации аппарата в месте прохождения  вала мешалки через крышку, В качестве опор для консольных валов обычно используются подшипники качения, расположенные  в стойке. Для увеличения виброустойчивости  валов применяют также опоры  скольжения, устанавливаемые обычно в нижней части корпуса аппарата.

  Вал мешалки  может иметь с тихоходным валом  редуктора жёсткое или подвижное  соединение.

  Привод  с подвижным соединением валов  мотор-редуктора и мешалки используется в аппаратах, где условное давление достигает 3,2 МПа. В приводе такого типа обычно используется упругая втулочно-пальцевая  или зубчатая муфта, с помощью  которой осуществляется гибкая передача вращающего момента от выходного  вала мотор-редуктора к валу мешалки. Вал мешалки устанавливается либо в опорах качения, которые закрепляются в стойке привода, либо в качестве верхней опоры используются подшипники качения, а нижней опорой является подшипник скольжения. При этом одна из опор, как правило, нижняя выполняется подвижной и служит для восприятия радиальных нагрузок, а верхняя – неподвижной, она предназначена для восприятия осевых сил. 

2. Подбор  узлов и деталей  перемешивающего  устройства.

Выбор типа уплотнения

  Для герметизации аппарата в месте ввода вала в  крышку используют сальниковые или  торцевые уплотнения.

  Торцевые  уплотнения используют в аппаратах  для переработки кислых и щелочных сред при давлении до 2,5 МПа. Размеры  уплотнения выбирают при выполнении 4-го этапа работы.