Курсовая работа: Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Курсовая работа: Аппарат с механическим перемешивающим устройством

САНКТ – ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра: Машины и аппараты химических производств.

Курсовой проект по курсу

Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли

Тема проекта

Аппарат с механическим перемешивающим устройством

Вариант: 16

Работу выполнил

Студент гр. 364

Баранов Д.А.

Руководитель

Незамаев Н.А.

Санкт – Петербург2010г.

Описание конструкции и работы аппарата

Аппараты вертикальные с перемешивающими устройствами применяются для осуществления в них различных химико-технологических процессов, происходящих в жидкой фазе.

1-корпус

2 – привод

А

3- уплотнение

4 - мешалка

Рисунок 1 Основные составные части аппарата

Данный аппарат, представленный на рисунке 1, состоит из сварного корпуса 1, в который через штуцер А поступает 30% среда Pb(NO3)2, которая попадая в аппарат перемешивается лопастной мешалкой 3, и далее выходит через сливной штуцер Б. Аппарат оснащен рубашкой, предназначенной для теплообмена, и люком-лазом В. Мешалка вращается с помощью привода 2, который оснащен торцевым уплотнением, для избежание попадания перемешивающей среды в подшипниковый узел.

При конструировании и расчете химических аппаратов конструктору приходится иметь дело с рядом основных узлов и деталей, образующих тот или иной аппарат.

К основным узлам и деталям химических аппаратов можно отнести: обечайки, днища, укрепления отверстий в стенках, фланцевые и резьбовые соединения, крышки, штуцера, вводы и выводы труб, указатели уровня, смотровые окна, опоры аппаратов, перемешивающие устройства и приводы к ним.

Конструирование химической аппаратуры необходимо производить с максимальным использованием нормализованных узлов и деталей. При конструировании необходимо знать технологию изготовления и сборки аппарата, условия транспортирования и монтажа, требования надежности и безопасности в эксплуатации, а также и другие специфические требования, предъявляемые к химическому аппарату или его узлу. Узлы и детали должны иметь простую форму, быть технологичными в изготовлении, размеры их определяют исходя из условий прочности, жесткости и надежности конструкции.

Всегда следует стремиться к экономии материала и уменьшению массы деталей, узлов и аппарата в целом, но без ущерба для предъявляемых к ним требований. Изготовление деталей необходимо предусматривать с минимальными отходами (при раскрое деталей из листов, при механической обработке на станках т.д.).

1.1      Параметры корпуса аппарата

Из методического указания [1] по исходным данным подбираем габаритные размеры корпуса аппарата.

Рисунок 2

Таблица 1 Конструктивные параметры корпуса аппарата цельносварного с коническим днищем и рубашкой

Рисунок 3 Расположение штуцеров на корпусе с эллиптической крышкой

Таблица 2 Условные диаметры штуцеров для корпусов с эллиптической крышкой

Таблица 3

Назначение штуцеров для корпусов с эллиптическими крышками

1.2      Подбор привода аппарата

Исходя из исходных данных, по [6] выбираем возможные варианты типов привода. В данном случае при мощности 10 кВт и 170 об/мин, возможные варианты: типы 2, 3, 5

Выбираем Тип 2, Исполнение 1 для установки на крышке аппарата. Для аппаратов с избыточным давлением не более 3,2 МПа и оборотами 20-320 об/мин выбираем Габарит 1.

Рисунок 4 Привод перемешивающего устройства Тип 2 исполнение 1

Таблица 4 Размеры привода перемешивающего устройства

H = 1640 мм по [2]

1.3      Выбор материала для изготовления аппарата

При конструировании химической аппаратуры конструкционные материалы должны отвечать следующим основным требованиям:

1.    Достаточная общая химическая и коррозионная стойкость материала в агрессивной среде с заданными параметрами по концентрации среды, ее температуре и давлению, при которых осуществляется технологический процесс, а также стойкость против других возможных видов коррозионного разрушения (межкристаллитная коррозия, электрохимическая коррозия сопряженных металлов в электролитах, коррозия под напряжением).

2.    Достаточная механическая прочность для заданного давления и температуры технологического процесса с учетом специфических требований, предъявляемых при испытании аппаратов на прочность, герметичность и т.д. , и в эксплуатационных условиях при действии на аппараты различного рода дополнительных нагрузок (ветровая нагрузка, прогиб от собственного веса и т.д.).

3.    Наилучшая способность материала свариваться, обеспечивая высокие механические свойства сварных соединений и коррозионную стойкость их в агрессивной среде, обрабатываться резанием, давлением, подвергаться сгибу и т.п.

4.    Низкая стоимость материала, не дефицитность и возможность получения без освоения промышленностью. Необходимость стремиться применять двухслойные стали, стали с покрытием из неметаллических материалов. Номенклатура применяемых материалов как по наименованию, маркам, так и по сортаменту должна быть минимальной с учетом ограничений, предусматриваемых ведомственными нормалями и действующими на заводах-изготовителях инструкциями.

Согласно заданию выбираю по для среды (Pb(NO3)2 – водный раствор) сталь 12X18H10T. Для изготовления обечайки, днища, крышки.

Коррозионная стойкость для данной среды – П<0.1 мм/год

Плотность – 7850 кг/м³

Допускаемое напряжение [σ]=154 МПа (при Т=80 º С)

Для изготовления рубашки, для среды Н2О по[17] выбираем сталь 10.

Коррозионная стойкость для данной среды – П<0.1 мм/год

Плотность – 7850 кг/м³

Допускаемое напряжение [σ]=126 МПа

1.4      Выбор муфты

Выбираю упругую втулочно-пальцевую муфту МУВП-65 ГОСТ 21424-75

Рисунок 5 муфта

Таблица 5 параметры муфты

1.5      Подбор уплотнительного устройства

По [1] основываясь на исходных данных, определяем тип уплотнения - уплотнение торцевое. Исходя из давления (0,3 МПа), температуры (80 градусов) и оборотам мешалки (170 об/мин) по [6] выбираем “Уплотнение торцевое, двойное” – ТД65-6К ОСТ 26-01-1243-75, Материал - Сталь 12Х18Н10Т.

Рисунок 6 уплотнительное устройство

1-корпус, 2-втулка нажимная, 3-втулка, 4-пружина, 5-кольцо графитовое подвижное, 6-кольцо графитовое неподвижное, 7-кольцо уплотнительное, 8-уловитель, 9-прокладка

Таблица 6 параметры уплотнительного устройства

2.1      Расчет вала перемешивающего устройства

2.1.1   Исходные данные

Длина вала                                                                 

Длина консоли                                                 

Длина пролета                                                  

Координата центра тяжести мешалки             

Координата опасных сечений по жесткости   

Координата опасных сечений по прочности

Масса мешалки                                                

Материал вала                                                  Сталь 12Х18Н10Т

Частота вращения вала                                             

Диаметр аппарата                                             D=2,4 м

Тип мешалки                                                     лопастная

Диаметр мешалки                                            

Число мешалок                                                 

Мощность потребления при перемешивании  N = 10000 Вт

Плотность материала вала                              

Модуль продольной упругости                       E=2*1011Па

Рисунок 7 Расчетная схема вала

2.1.2   Расчет на виброустойчивость

Относительная длина консоли

Безразмерный динамический прогиб вала в центре тяжести мешалки

Выбираем по

Угловая скорость вала

Безразмерный коэффициент учитывающий приведенную массу вала

Где:  - плотность материала вала

 - модуль упругости. Выбираем по[4]

Приведенная масса мешалки

Расчетный диаметр вала

Где:

Принятый диаметр вала берем из стандартных величин

d = 65 мм

Линейная масса вала

Относительная масса мешалки

Корень частотного уравнения выбираем по [4]

Момент инерции сечения вала

Первая критическая угловая скорость

Условие виброустойчивости

 условие выполняется

2.1.3   Расчет на жесткость и прочность

Эксцентриситет массы мешалки

Относительная координата относительного по жесткости сечения

Безразмерный динамический прогиб вала в опасном поперечном сечении выбираем по [4] по значениям

Страницы: 1, 2