Проектирование смесителя непрерывного действия

Пенобетономешалка СМ-863А (рисунок 44) предназначена для раздельного приготовления пены и раствора и последующего их перемешивания для получения пенобетонной смеси. Пенобетономешалка состоит из пеногенератора, смесителя, дозаторов цемента, шлама и воды.

 

 

1 — пеногенератор;  2 - дозатор цемента; 3 - дозатор шлама; 4 — дозатор воды; 5 — ротаметр; 6 — пульт управления; 7 — вагонетка с формой;

8 – смеситель

 

Рисунок 27 - Пенобетономешалка

 

Смеситель представляет собой корытообразную двухвальную мешалку с непрерывными винтовыми лопастями, вращающимися встречно с частотой 220 об/мин. Сверху корпус смесителя плотно закрыт крышками. В месте загрузки на корпусе монтируются водораспределительная камера с электромагнитным клапаном и загрузочная воронка с фланцем для крепления переходных течек от дозаторов цемента и песка. На одной из крышек смесителя сделан патрубок, по которому пена поступает из пеногенератора; в нижней части корпуса имеется патрубок для   выдачи   готовой   пенобетонной   массы. /4/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Блок-схема  процесса

 

Рисунок 15 – Блок-схема процесса смешивания

                       _

Факторы H- контролируемые, регулируемые:  

1. высоту жидкости;
2. дозирование твердых частиц;
3. дозирование жидкости;
4. максимальная скорость вращения мешалки;
5. время перемешивания;
6. оптимальный диаметр лопаток;
7. число оборотов мешалки.

                       _ 

       Факторы X- контролируемые, нерегулируемые:

1. температура окружающей среды;
2. атмосферное давление;
3. степень перемешивания;
4. геометрические размеры барабана;
5. максимальная скорость вращения электродвигателя;

                       _ 

       Факторы Z- неконтролируемые, нерегулируемые:

1. эксплуатационные воздействия;
2. человеческий фактор;
3. перепады электроэнергии;
4. примеси в смеси.

                 _

       Отклики Y:

1. влажность смеси;
2. объем смеси;
3. расход энергии;
4. экономические затраты.

 

 

3 Расчет центрифуги

 

Таблица 1 –  Исходные данные

 

D, мм	dч, мм	B, мм	μ, Н∙сек/м2	ρ, кг/м3	ρтв, кг/м3	Р, кВт
1550	1,5	100	0,03	1830	2350	4

 

По условию  высота жидкости H=D; соотношение твердой и жидкой фазы: Т:Ж = 1:5

 

3.1 Рассчет смесителя непрерывного  действия

 

Исходя из условий выбираем турбинную мешалку закрытого типа. Т.к. D_A/d_M ≥ 1.5, то принимаем диаметр мешалки d_M = 1000 мм.

Мощность  двигателя находится по формуле:

                                        (1)

 

где   d_м – диаметр мешалки;

ρ –  плотность жидкости;

n – число оборотов мешалки;

            

                         (2)

 

где  ψ –  коэффициент сопротивления;

        a – коэффициент пропорциональности.

 

По формуле (3) найдем критерий Галилея:

             

                       (3)

 

где   μ – вязкость жидкости.

;

 

По  формуле (4.2) находим критерий Рейнольдса:

                    

                               (4.1)

    

        (4.2)

где   ρ_{тв –} плотность твердой фазы;

        d_ч – диаметр твердой частицы.

 

Таблица 2 –  Значение коэффициента С и показателей степеней в уравнении (2)

 

Мешалки	С	k	l	m	n
Турбинная закрытая	0,25	0,57	0,37	0,33	1,15

 

       

 

 

Из формулы (4.1) находим число оборотов n. Получаем:

                

                              (5)

 

 

По  рисунку 15 найдем коэффициент с :

 

Рисунок 15 – Зависимость коэффициента с от критерия Re

 

Умножим значение с на поправочные коэффициенты:

                               (6)

где α – отношение D/d для модельной мешалки (D/d=3);

        l – длина лопасти;

        H – высота жидкости.

 

Таблица 3 – Значения показателей степеней в формулах (6)

 

Мешалки	a	h	m
Пропеллерные и турбинные без  перегородок	0,93	0,6	1,5

 

          

 

с = 1,2∙0,5411∙2,8284∙1=1,8365;

 

По формуле (1) определяем рабочую мощность, потребляемую мешалкой:

N_р = 1,2∙1⁵ ∙0,9129³ ∙1830=2556,8876 (Вт);

 

Принимаем к.п.д. передачи от электродвигателя к валу мешалки η_м=0.9, коэффициент запаса мощности f=1.2 и определяем мощность электродвигателя:

N_Р=

=3,4 (кВт);

Исходя из условия, что мощность двигателя  P = 3 кВт, принимаем диаметр мешалки d_м=1000 мм.

 
     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет смесителя непрерывного действия в Turbo Paskal

 

Program 111; uses crt;

   var d1,r,m,Ga,x,y,z,rtv,dch,D,Re,n,H,f1,f2,f3,c,N1,u,P,N2: real;

   Const g=9.81;

Begin

   Writeln(‘Введите P’);

   readln(P);

   Writeln(‘Введите r’);

   readln(r);

   Writeln(‘Введите m’);

   readln(m);

   Writeln(‘Введите rtv’);

   readln(rtv);

   Writeln(‘Введите dch’);

   readln(dch);

   Writeln(‘Введите D’);

   readln(D);

   Writeln(‘Введите H’);

   readln(H);

   d1:=0.1; N:=0; Ga:=0; x:=0; y:=0; z:=0; Re:=0; n:=0; f1:=0; f2:=0 f3:=0; c:=0;

While (N2<=P) and (D/d1>=1.5) do begin

   Ga:=exp(3*ln(d1))*sqr(r)*g/sqr(m);

   x:=rtv/r;

   y:=dch/d1;

   z:=D/d1;

   Re:=0.25*exp(0.57*ln(Ga))*exp(0.37*ln(x))*exp(0.33*ln(y))*exp(1.15*ln(z));

   n:=(Re*m)/(sqr(d1)*r);

   f1:=exp(0.93*ln(D/3*d1));

   u:=d1/2;

   f2:=exp(1.5*ln(u/0.25*d1));

   f3:=exp(0.6*ln(H/D);

   c:=1.2*f1*f2*f3;

   N1:=c*exp(5*ln(d1))*exp(3*ln(n))*r;

   N2:=(N1*1.2)/1000*0.9;

   d1:=d1+0.1;

end;

  writeln(‘Диаметр лопасти в мм’,’ ‘,d1:2:2,’ ‘,’Мощность двигателя,’ ‘,N2:2:2);

  Readln;

end.

Результаты:

Re=55684.7865;

d1=1,00;

N2=3,19;

3.2.1    Блок-схема решения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.2 – Блок-схема  решения

 

 

3.2.2 Расчет смесителя непрерывного действия в Microsoft Excel

4. Охрана труда и окружающей среды

 

4.1 Правила и нормы по технике  безопасности и производственной  санитарии

 

Правила и нормы по технике безопасности направлены на защиту организма человека от физических травм, воздействия технических  средств, используемых в процессе труда. Они регулируют поведение людей, обеспечивающее безопасность труда  с точки зрения устройства и размещения машин, строительных конструкций, зданий, сооружений и оборудования. Правила  и нормы по производственной санитарии  и гигиене предусматривают защиту организма от переутомления, химического, атмосферного воздействия и тому подобное. Эти правила и нормы  устанавливают требования по устройству территорий, производственных и трудовых помещений, оборудованию рабочих мест и тому подобное. Требования в области  обеспечения безопасных условий  труда, содержащиеся в правилах и  нормах по технике безопасности и  производственной санитарии, являются юридически обязательными как для  администрации, так и для рабочих  и служащих. При несоблюдении этих правил и норм виновные лица несут  юридическую ответственность. Рабочие  и служащие, занятые на тяжелых  работах и на работах с вредными или опасными условиями труда, а  также связанных с использованием различной техники, проходят обязательные предварительные (при поступлении  на работу) и периодические медицинские  осмотры для предупреждения заболеваний, несчастных случаев, а также определения  пригодности их к поручаемой работе. Рабочих и служащих, нуждающихся  по состоянию здоровья в предоставлении более легкой работы, администрация  обязана перевести с их согласия на такую работу в соответствии с  медицинским заключением временно или без ограничения срока.

2. Методы зашиты от вредного воздействия вибрации

 

Разработка  мероприятий по защите от вибраций рабочих мест должна начинаться на стадии проектирования технологических  процессов и машин, разработки плана  производственного помещения, схемы  организации работ. Методы уменьшения вредных вибраций от работающего  оборудования можно разделить на две основные группы: 1) методы, основанные на уменьшении интенсивности возбуждающих сил в источнике их возникновения; 2) методы ослабления вибрации на путях  их распространения через опорные  связи от источника к другим машинам  и строительным конструкциям.

 

4.3 Защита от шума

 

Звук или  шум возникает при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Шумом являются различные  звуки, мешающие нормальной деятельности человека и вызывающие неприятные ощущения.

        Разработка  мероприятий по борьбе с производственным  шумом должна начинаться на  стадии проектирования технологических  процессов и машин, разработки  плана производственного помещения  и генерального плана предприятия,  а также технологической последовательности  операции. Этими мероприятиями могут  быть: уменьшение шума в источнике  возникновения; снижение шума  на путях его распространения;  архитектурно-планировочные мероприятия;  совершенствование технологических  процессов и машин; акустическая  обработка помещений. 

        Уменьшение  шума в источнике возникновения  является наиболее эффективным  и экономичным. В каждой машине  в результате колебаний (соударений) как всей машины, так и составляющих  ее деталей (зубчатых передач,  подшипников, валов, шестерен) возникают  шумы механического, аэродинамического  и электромагнитного происхождения.  Снизить такие шумы можно только  уменьшением мощности или рабочих  скоростей машины, что неизбежно  приведет к снижению производительности  или нарушению технологического  процесса. Поэтому во многих случаях,  когда существенного уменьшения  шума в источнике не удалось  достичь, используют методы снижения  шума на путях его распространения,  то есть применяют шумозащитные  кожухи, экраны, глушители аэродинамического  шума.

        Рациональной  планировкой производственного  помещения можно добиться ограничения  распространения шума, уменьшения  числа рабочих, подверженных действию  шума.

        Для  защиты работающих в производственных  помещениях с шумным оборудованием,  применяются: звукоизоляция вспомогательных  помещений, смежных с шумным  производственным участком; кабины  наблюдения и дистанционного  управления; акустические экраны  и звукоизолирующие кожухи; обработка  стен и потолка звукоизолирующими  облицовками или применение штучных  поглотителей; звукоизолирующие кабины  и укрытия для регламентированного  отдыха работников шумных постов; вибродемпфирующие покрытия на  корпуса и кожухи виброактивных  машин и установок; виброизоляция  виброактивных машин на основе  различных систем амортизации.

 

 

 

 

3. Защита от поражения электрическим током

 

Электротравмы условно разделяют  на общие и местные. К общим  относят электрический удар, при  котором процесс возбуждения  различных групп мышц может привести к судорогам, остановке дыхания  и сердечной деятельности. К местным  травмам относят ожоги, металлизацию кожи, механические повреждения, электроофтальмии.

Исход поражения человека электротоком зависит от целого ряда факторов: значения силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания через него тока, рода и  частоты тока, индивидуальных свойств  человека и условий окружающей среды.

Проходя через организм человека электрический ток производит термическое (проявляется ожогами отдельных  участков тела, нагретых до высокой  температуры), электролитическое (разложение органической жидкости), механическое (расслоение и разрыв тканей организма) и биологическое (раздражение и  возбуждение живых тканей) действия.