Аппараты с механическими перемешивающими устройствами

Фланцы плоские приваренные, неизолированные, т.к. этот вид уплотнения рекомендуется даже при Р < 0,6 МПа, если среда ядовитая, взрывопожароопасная.

DВН = 2200 мм, Рр = 0,344 МПа

S1 = 16 мм — толщина стенки обечайки, Принимаем материал фланцев — сталь 10Г2С1, как и для корпуса аппарата. Для болтов — сталь 35Х. Материал прокладки — фторопласт.

5.

2. Конструктивные размеры фланцев, прокладки, болтов

5.

2.1. Диаметр болтов для крепления фланцев принимаем по табл. П3.

1. [2]c. 29. Выбираем ds = 20 мм, болт М20. Диаметр отверстий под болты в фланце d = 23 мм

5.

2.2. Диаметр болтовой окружности

[2] c. 29, табл. П3.

1.

5.

2.3. Наружный диаметр фланцев

[2] c. 29, табл. П3.

1.

5.

2.4. Наружный диаметр прокладки

[2] c. 38, табл. П3.

6.

5.

2.5. Внутренний диаметр прокладки

[2] c. 38, табл. П3.

6.

5.

2.6. Количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения.

Принимаем n = 80 болтов — это стандартная величина для D = 2200 мм. [2] c. 29, табл. П3.

1.

5.

2.7. Высота (толщина) фланца ориентировочно

мм где (ф — коэффициент, зависящий от давления в аппарате (табл.

12)

(ф = 0,35 при Р до 0,6 МПа

Sэкв — эквивалентная толщина втулки фланца.

Для конструкции без втулки фланца Sэкв = S = 16 мм

Принимаем ближайшее стандартное значение h по [2] c. 29, табл. П3.

1. h = 70 мм

5.

2.8. Расчетная длина болта

мм где lбо — расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки при толщине прокладки hп = 2 мм

Принимаем стандартную длину болта 170 мм

5.

2.9. Диаметр Д2 = Дн. п = 2244 мм

5.

2.10. Диаметр Д3 = Д2 + 4 = 2244 + 4 = 2248 мм

5.

2.11. Высота h* = h + 5 = 70 + 5 = 75 мм

5.

2.12. Высота выступа h1 = 16 мм

5.

3. Проверочный расчет фланцевого соединения

5.

3.1. Расчетная нагрузка на все болты в условиях монтажа принимается наибольшей из трех значений:

где кж — коэффициент жесткости фланцевого соединения; кж = 1,3 [1] c.29 $;

ДСП — средний диаметр прокладки;

ДСП = 0,5· (Днп + Двп) = 0,5· (2244 + 2212) = 2228 мм

в0 — эффективная ширина прокладки, м;

z — число болтов; z = 80

— площадь поперечного сечения болта; [2] c.36

рпр — минимальное давление обжатия прокладки, Па; рпр = 10 МПа [2] c.37

RП — реакция прокладки, Н;

Выбираем большее значение

5.

3.1. Расчетная нагрузка на все болты в рабочих условиях

Н где Ft — усилие, возникающее от разницы температуры фланца и болтов в период эксплуатации

5.

3.2. Условие прочности при монтаже

условие выполняется

5.

3.2. Условие прочности в рабочих условиях

; условие выполняется

5.

3.4 Условие прочности прокладки

условие не выполняется.

Принимаем решение заменить фторопластовую прокладку на асбестную в алюминевой оболочке.

6. РАСЧЕТ ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

6.

1. Выбор мешалки Расчет заключается в определении мощности, необходимой для перемешивания и проверке прочности самого перемешивающего устройства при конструктивных разработках геометрических размеров.

В данной работе тип, диаметр, мощность и скорость вращения приведены в техническом задании на проектирование (см. п. 8 задания на проектирование).

Остальные размеры трехлопастной мешалки принимаем по ОСТ 26−01−1245−83 [2] табл. П7.1, c. 56:

— диаметр ступицы под вал — 60 мм

— длина ступицы — 110 мм

— ширина лопасти — 160 мм

— толщина лопасти — 8 мм

— масса — 17,1 кг

При этом расстояние hм мешалки от эллиптического днища принимаем по [1] c.37:

6.

2. Расчет вала Предварительно диаметр вала мешалки рассчитывается по пониженным допускаемым напряжением на кручение :

где = 20…25 МПа — допускаемое напряжение [3] c. 28

Ткр — расчетный крутящий момент, Нм Расчетный крутящий момент учитывает пусковые нагрузки и находится из выражения:

где кd — коэффициент динамической нагрузки; кd = 1,5 — для трехлопастной мешалки [1] c.46;

ω - угловая скорость вала мешалки, с-1; ;

NМ — мощность перемешивания, Вт Принимаем как в [2] табл. П7.1, c. 56

6.

3. Проверочный расчет вала мешалки на усталость

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

Коэффициент запаса прочности

При d = 60 мм, b = 18 мм, t1 = 7,0 мм (по табл. 8.5 [7])

Примем kτ = 1,4 [1] с. 51, ετ = 0,71[1] с. 51, ψτ = 0 [1] с. 52

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s≥[s] = 1,3…1,5.

7. ВЫБОР ПРИВОДА ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Привод мешалки включает в себя мотор-редуктор, стойку, муфту, вал и уплотнение места его ввода в крышку аппарата. По таблице приложения П-15 [3] c. 58 выбираем мотор-редуктор тип МПО2−18, число оборотов на выходе которого 64 об/мин, а мощность — 5,5 кВт.

Мотор-редуктор устанавливаем на крышке аппарата при помощи стойки. Для стальных аппаратов объемом 1…50 м3 рекомендован первый тип стоек исполнение 1 с торцовым уплотнением [2] табл. П8.2, с. 64.

габарит dв l1 l h D D1 D2 L D5 α 02 65 280 420 595 500 540 430 350 430 720

После выбора комплектующих частей привода проверяется выполнение условия:

где — мощность, потребляемая двигателем мотор-редуктора на перемешивание.

Потребляемая двигателем мощность больше заданной на величину потерь в уплотнении, подшипниках стойки, планетарном редукторе и может быть рассчитана с учетом КПД в этих устройствах

где КПД редуктора;, [1] c. 47

КПД подшипника качения;, [1] c. 47

КПД торцового уплотнения;, [1] c. 47

кВт

8. ВЫБОР ОПОР АППАРАТА

8.

1. Подбор опор Вес, который приходится на одну опору

где Кn — коэффициент неравномерности распределения нагрузки между опорами. Кn = 1,5…2. Принимаем к расчету Кn = 2.

Z — количество опор. Принимаем к расчету Z = 3.

— вес аппарата, Н; = 27 000 Н [2] c. 54

Подбираем по табл. П5.2 [2] с. 49 опору, близкую по нагрузке к расчетной.

Принимаем к расчету опору-стойку, тип 3 с Gоп = 25 кН.

Геометрические размеры опоры даны в табл. П5.2 [2] с. 49

8.

2. Проверка прочности выбранных опор

8.

2.1. Проверка ребер на устойчивость

где — напряжение сжатия при продольном изгибе ребра, Па;

2,24 — коэффициент, характеризующий действие неучтенных факторов;

zp — число ребер в опоре; zp= 2 [1] c.35;

S — толщина ребра, м; S = 0,01 м, [2] табл. П5.2, c.49;

b — вылет ребра, м; b = 0,14 м, [2] табл. П5.2, c.49;

кс — коэффициент уменьшения допускаемых напряжений при продольном изгибе; кс = 0,6 [1] c.35;

[σ] - допускаемое напряжение для материала ребер опоры, Па; [σ]=140∙106

Па

8.

2.2. Проверка прочности угловых сварных швов

где — напряжения среза в швах, Па;

к = (0,85…1,2)S — катет сварного шва, м

— допускаемое напряжение среза для материала швов, Па

8.

2.2. Проверка прочности материала фундамента

м2

где [σ]ф — допускаемое напряжение сжатия для материала фундамента; [σ]ф = 23 МПа для бетона марки 300 [2] табл. П5.8, c.52

Выбранные опоры удовлетворяют данному условию.

Аппараты с механическими перемешивающими устройствами. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Прикладная механика». Л., ЛХФИ, 1987.

Приложения к методическим указаниям к выполнению курсового проекта по курсу «Прикладная механика». Л., ЛХФИ, 1987.

Расчет химического аппарата с механическим перемешивающим устройством. Методические указания. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2005 — 88 с.

ГОСТ 14 249–89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. М.: Издательство стандартов, 1989 — 79 с.

Лащинский А. А, Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. М.: Химия, 1970 — 750 с.

Смирнов Г. Г., Толчинский А. Р., Кондратьева Т. Ф. Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств. Справочник — Л: Машиностроение, 1983 -303 с.

Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: Высшая школа, 2006.