Аппарат для обработки неагрессивных вязких жидкостей

Спец до бака.spw

08-11.ОК.006.00.000 СК
Складальне креслення
Шайба 36 Н ГОСТ 6402-70

т тулка.doc

Міністерство освіти та науки України
Вінницький національний технічний університет
нститут будівництва теплоенергетики і газопостачання
АПАРАТ ДЛЯ ОБРОБКИ НЕАГРЕСИВНИХ В’ЯЗКИХ РДИН
Пояснювальна записка
з дисципліни “Основи конструювання”
до курсового проекту за спеціальністю
-11.ОК.006.00.000 ПЗ
Керівник курсового проекту
ктн. доц. Пішенін В.О.
Розробив студент гр.ТЕ-04

м шалка як рна2.cdw

-11.ОК.006.00.000 СК

Лаз.cdw

-11.OK.006.02.02.000 CK

Днище в зборе.cdw

-11.ОК.006.00.000 СК

Лаз готовий.spw

08-11.ОК.006.00.000 СК
-11.OK.006.00.000 CK
Складальне креслення
Прокладка азбестометалева

Пояснювальна.doc

Розрахунок висоти апарату .
Розрахунок товщини стінок апарату . .
1 Розрахунок товщини стінки обичайки .
2 Розрахунок товщини стінки днища
3 Розрахунок товщини стінки кришки
Підбір фланцевого з’єднання . .
1 Фланцеві з’єднання .. ..
2 Прокладки для фланцевого з’єднання ..
3 Перевірка шпильок на міцність . .. .
Типи вузла ревізії корпуса .
Вибір і розрахунок опори апарату . ..
1 Вибір конструкції опори
Перемішуюче обладнання .. ..
1 Вибір ущільнень .. . ..
2 Підбір мішалки .. .
3 Розрахунок мішалки . . .
4 Вибір стійки під редуктор
Контрольно-вимірювальні прилади .
Заходи з охорони праці .
Список літератури ..
В багатьох технологічних процесах застосовують ємкісні апарати з
мішалками які працюють під тиском. Основним елементом апарата являється
циліндрична обичайка. Вертикальне виконання тонкостінних циліндричних
апаратів варто надавати перевагу горизонтальному так як в горизонтальних
апаратах появляються додаткові згинаючі напруги від сили тяжіння самого
апарату і середовища.
Вертикальні обичайки закриваються знизу і зверху днищами а
горизонтальні – з боків. На відміну від днищ що має з обичайкою нероз’ємне
з’єднання кришки є роз’ємними частинами апарата. Днища і кришки
виготовляють із тих же матеріалів що й обичайки.
Приєднання до апарату кришок і з’єднання окремих частин апарату
здійснюється з допомогою фланців. Герметичність фланцевих з’єднань
забезпечується прокладками. Приєднання трубопроводів і контрольно-
вимірювальних приладів виконується з допомогою штуцерів.
Для огляду апарата завантаження сировини і очистки апарата а також
для збирання та розбирання внутрішніх пристроїв слугують люки та лази. При
з’ємних кришках апарати можуть бути без люків.
Встановлюються апарати на фундаменті з допомогою лап і опор.
Перемішування рідких середовищ в апараті виконується механічним або
пневматичним способами. Механічне перемішування здійснюється мішалками. Для
приведення в рух механічних перемішуючих засобів слугують приводи що
складаються з електродвигунів редукторів пасових передач і муфт.
Встановлюються редуктори на кришках вертикальних апаратів з допомогою опор.
Вал перемішуючого пристрою вводиться в апарат через ущільнення для
забезпечення герметичності. Ущільнення вала виконується за допомогою
сальника або торцевого ущільнення.
Видаляється рідина через нижній штуцер або по трубі перетискання.
Обігрів апаратів здійснюють звичайно за допомогою рубашок діаметр
яких приймають на 40 – 100 мм більше діаметру апарата. До корпуса стального
апарата рубашку приварюють. Гріючу речовину подають у рубашку через нижній
штуцер а видаляють через верхній щоб рубашка була завжди заповнена
теплоагентом. Обігріваючу пару подають в рубашку через верхній штуцер а
через нижній відводять конденсат.
РОЗРАХУНОК ВИСОТИ АПАРАТУ
Для даного апарату з еліптичним днищем розрахуємо висоту обичайки за
де [pic] – внутрішній діаметр апарату м
[pic] ємкість апарату м³
[pic] висота днища м
Тоді висоту апарату обраховуємо по формулі (1.1)
РОЗРАХУНОК ТОВЩИНИ СТНКОК АПАРАТУ
1 Товщина стінки обичайки
Товщину стінки обичайки апарату що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою
[pic] – коефіцієнт міцності зварного поздовжнього шва який
характеризує міцність зварювального шва в порівнянні з міцністю основного
[pic] – прибавка для компенсації корозії мм. Величина цієї прибавки
встановлюється з врахуванням швидкості корозії і терміну служби апарату
(звичайно 15 – 20 років). Найчастіше призначають С= 1 мм у відповідальних
випадках С= 2 – 3 мм.
Матеріал з якого виготовлений апарат – сталь 20 для якого при t =
ºС приймаємо допустиме напруження []=14575 Нмм².
Приймаємо φ = 10 для стикового двостороннього шва при автоматичному
де [pic] – прибавка на корозію прийнята 1 мм.
2 Товщина стінки еліптичного днища
Товщину стінки еліптичного днища що працює під внутрішнім тиском
розраховують на міцність за формулою:
[pic] – внутрішня висота еліптичної частини днища мм. Для стандартних
днищ відношення [pic] та [pic].
Тоді товщина стінки днища
У будь-якому випадку товщина днища повинна бути не менша товщини
обичайки розрахованої по формулі (2.1). Для днищ виготовлених із
суцільної заготовки коефіцієнт міцності φ = 10.
Отже товщина стінки еліптичного днища даного апарату розрахована по
Рисунок 1.1 – Днище верхнє еліптичне відбортоване.
3 Товщина стінки еліптичної кришки
Товщину еліптичної кришки апарата працюючого під тиском
розраховують на міцність по тій же формулі (2.3) що й товщину стінки
де [pic] – добавка на корозію прийнята 1 мм.
ПДБР ФЛАНЦЕВОГО З’ДНАННЯ
За допомогою фланців виконують роз’ємне з’єднання апаратів і
трубопроводів. Найбільш поширені фланці плоскі приварні з гладкою
ущільненою поверхнею і фланці приварні встик з ущільнюючою поверхнею
виступ – западина ”. Плоскі приварні фланці застосовують головним чином
при тисках до 25 Нмм². При більш високих тисках перевагу надають фланцям
привареним встик які мають стовщену шийку що надає фланцю більшу
1 Фланцеві з’єднання
Фланці являються деталями масового виготовлення і їх вибирають по
ГОСТам та нормалям. Переважно фланці підбирають відповідно до нормалі ОН
-02-95-68 для плоских приварних гладких і до нормалі ОН 26-02-97-68 для
приварних встик з ущільнюючою поверхнею “виступ-впадина”.
Ряд умовних тисків встановлений ГОСТом 9493-60. Даний апарат
розраховується для умовного тиску 16 Нмм[pic].
Підберемо за внутрішнім діаметром апарата і розрахунковим умовним
тиском 16 Нмм[pic] фланець приварний встик з ущільнюючою поверхнею
“виступ-впадина” по нормалі ГН 26-0297-68 розміри якого наведені в таблиці
1. Матеріал фланця –сталь 20.
Рисунок 3.1 – Фланець приварний встик з ущільнюючою поверхнею
Таблиця 3.1. – Розміри фланця приварного встик з ущільнюючою
поверхнею “виступ-впадина” мм.
D[pic] D[pic] D[pic]
Умовне позначення прокладки: Прокладка 2000-16 ГН 26-02-106-68
3 Перевірка шпильок на міцність
Перевіряємо міцність шпильок М36 із сталі 40Х встановлених в
) Піддатливість шпильок:
[pic] – модуль пружності матеріалу шпильки: [pic]=215 ·103 Нмм2.
[pic]=[pic]=101736 (мм2).
Отже розрахуємо піддатливість шпильки за формулою (3.1):
[pic]=0912·10-6 (ммН).
) Піддатливість частини прокладки що приходиться на одну шпильку:
[pic] – модуль пружності матеріалу прокладки: [pic]=4·103 Нмм2.
Отже розрахуємо піддатливість частини прокладки що приходиться на
одну шпильку за формулою (3.4):
) коефіцієнт основного навантаження:
) Зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку:
[pic] – тиск в апараті Нмм2.
[pic]=[pic] [мм] (3.9)
Отже зусилля від тиску в апараті що приходиться на одну шпильку
розраховуємо за формулою (3.8):
) Сумарне зусилля на шпильку:
[pic] – коефіцієнт запасу затяжки проти розкриття стику
Отже сумарне зусилля на шпильку розраховуємо за формулою (3.10)
Допустима сила [Р] для М36 із сталі 40Х при 20С – 74 кН а при
0С– 66 кН. Тому можемо бути впевненими що при 40С шпилька із сталі 40Х
буде працювати надійно.
Штуцери використовують для приєднання до апарату трубопроводів і
арматури а також для встановлення контрольно-вимірювальних приладів і
оглядових вікон. Штуцери складаюься з патрубка (короткого відрізка труби) і
Найменша висота штуцера повинна забезпечувати зручний підвід болтів з
боку апарату. Виготовляють штуцери з фланцями приварними плоскими
гладенькими для умовного тиску ру=1 Нмм2 штуцери з фланцями приварними
встик гладенькими для умовного тиску ру=16 та 25 Нмм2.
Для даного апарату при умовному тиску ру=16 Нмм2 і для густини
ρ=800 кгм3 використовуємо штуцери з фланцями приварними встик розміри
яких наведені в таблиці 4.1.
Таблиця 4.1. – Розміри штуцера з фланцями приварного встик мм
Допустиме навантаження на лапу кН Опорна площа мм2 L B B1 B2 H h
S l d A 25 44400 250 180 215 290 350 185 16 90 27 675
ПЕРЕМШУЮЧЕ ОБЛАДНАННЯ
Обертаючий вал вводиться в даний апарат через торцеве ущільнення.
Головними деталями сальника є корпус притискна втулка і наповнювач.
Торцеві ущільнення по МН 5866–66 передбачене для роботи під тиском до
Нмм² і при температурі в апараті до 260ºС. Воно складається із
уловлювача вузла сильфона нерухомого вуглеграфітового кільця що утворює
пару тертя з обертаємим кільцем що закріплене на валу водилом. Пара тертя
охолоджується і змащується проточною очищеною водою що циркулює в
порожнині кожуха. Пружини створюють необхідний тиск в парі тертя.
В даній роботі характеристики торцевого ущільнення наведені в таблиці
Таблиця 7.1 – Торцеве ущільнення
PHмм2 dмм d1мм Lмм Dмм D6мм D2мм Hмм H1мм z α 16
17 175 185 150 128 195 220 4 22°
Мішалки лопатеві рамні та якорні працюють з невеликими кутовими
швидкостями (не більше 80 обхв) та передають рідині обертальний рух.
Рисунок 7.1 – Якірна мішалка
Перемішуючі пристрої – мішалки приводяться у дію стандартними
електродвигунами. Для пониження кутової швидкості застосовуються редуктори.
Наявність надлишкового тиску чи вакууму в апараті вимагає щоб ввід
валу мішалки в апарат був ущільнений за допомогою сальника чи торцевого
Приводи до мішалок звичайно встановлюються на кришці апарата на
скійках. Стійки кріпляться на кришках апаратів за допомогою опор.
Для даного апарата використовується якірна мішалка. Якірна мішалка
використовується для перемішування забруднених та в’язких рідин. Обрис
мішалки повторює конфігурацію днища апарату що дозволяє зробити зазор між
мішалкою та стінками апарату мінімальними. Утворюється інтенсивне
перемішування безпосередньо у стінок апарату та відбувається очищення її
від налипання осаду.
Розрахункові дані якірної мішалки наведені в таблиці 7.2.
Таблиця 7.2. – Розрахункові дані якірної мішалки
dм Кутова швидкість Параметри середовища Питома потужність
кВт d h b=b2 S R1 R2 d1 h1 a a1 D2 радс обхв Коеф
динамічної в’зкості густина кгм3 1400 21
3 Розрахунок мішалки
З таблиці 7.2 беремо потужність яка потрібна для якірної мішалки
Потужність що втрачається
де Nсл=001 кВт – потужність що втрачається на тертя в сальнику
Електродвигун повинен мати потужність не меншу ніж
де =085 – коефіцієнт корисної дії приводу
Частота обертання електродвигуна
де nяк=198 обхв. – частота обертання
і=36 – передаточне число двигуна
nпотр=198·36=713(обхв)
Обираємо електродвигун АО2 -41-8
Nед = 22 кВт та nед = 710 обхв.
Тоді частота обертів якірної мішалки буде не 198 обхв а
Відхилення від заданого [pic]% 05 % що допустимо.
4 Вибір стійки під редуктор
Дані для нормалізованої стійки поміщені в таблиці 7.3.У важких
мішалках застосовують стійки з проміжними опорами які заважають
розкачуванню валу мішалки. При великих відхиленнях валу збільшують відстань
між редукторами і проміжним підшипником тобто застосовують високі стійки.
Якщо в приводі є клинопасова передача і редуктор на верхньому поясі стійки
робиться кріплення редуктора а на її боковій поверхні з допомогою салазок
встановлюють електродвигун. При встановлені електродвигуна салаки дають
можливість переміщяти його в горизонтальному направленні. Разом із
салазками електродвигун може бути переміщений в вертикальному направленні.
Виготовляти стійку можна із чавунного лиття СЧ 15-32 або СЧ 21-40 матеріал
Таблиця 7.3. – Стійка під редуктор мм
D D1 D D2 D3 D4 D1 H1 h h1 S d1 360 240 280 125 265
КОНТРОЛЬНО – ВИМРЮВАЛЬН ПРИЛАДИ
Для кращого нагляду за апаратом потрібно застосовувати манометр та
Згідно з довідниковими даними ми вибираємо такі вимірювальні прилади:
Термометр прямого виконання №4; діапазон вимірювань – від 0 до 100ºC
за ціною поділки 1ºC. Довжина верхньої частини 240мм нижньої – 291мм.
Термометр П41240291.
Манометр з корпусом діаметром 60мм з класом точності 25; діапазон
вимірювань – від 0 до 6 кгссм².
ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦ
Вимоги до технічної безпеки наведені в галузевих правилах
експлуатації. Ці вимоги підлягають реєстрації в органах
держнаглядохоронпраці України. Нагляд за такими об’єктами організовує
керівник підприємства який несе відповідальність за безпечну експлуатацію
та виконання робіт по ремонту таких об’єктів. Для своєчасного виявлення
можливих дефектів обладнання що працюють під тиском необхідно проводити
технічний огляд: перед запуском у роботу періодично і позачергово. Перед
запуском у роботу такі апарати мають бути оглянуті органами
Держнаглядохоронпраці України які їх реєструють і віддають дозвіл на
Проект і технічні умови на виготовлення посудин погоджуються і
затверджуються в порядку встановленому вище поставленою організацією. На
апарат складають паспорт та інструкцію по монтажу і безпеки експлуатації.
На корпусі обов’язково прикріплюють пластину на якій нанесені паспортні
а) назва підприємства виробника;
б) серійний номер апарату;
в) рік виготовлення ;
г) робочий та пробний тиск;
д) допустима температура стінок.
При гідравлічних випробовуваннях апарат має перебувати під пробним
Тиском не менше 10 хв.
Апарат обладнують запірною арматурою приладами для вимірювання тиску
і температури середовищ. Манометри повинні мати клас точності не менше 25
і таку шкалу щоб межа вимірювань робочого тиску знаходиться в першій
третині шкали. Перевірку манометрів та їх опломбування проводять 1 раз в
рік а через 6 місяців проводять перевірку манометрів контрольним
Вимоги до безпеки обладнання:
- виробниче обладнання має бути пожежо- і вибуховобезпечними;
- використання безпечних матеріалів на виробництво обладнання;
- елементи конструкцій не повинні мати гострих кутів поверхонь з
нерівностями що є джерелом небезпеки;
- конструкція повинна включати можливість дотику працюючих до гарячих чи
переохолоджених частин;
- в разі необхідності в конструкції повинна передбачатися сигналізація
або засоби автоматичної зупинки відключення від джерел енергії при
- конструкція має передбачати захист від ураження електричним струмом
(заземлення або занулення);
- при експлуатації апаратів не повинні перевищуватися допустимі рівні
- герметизація обладнання;
- правила експлуатації систем управління обладнання.
В даному курсовому проекті було розраховано об'ємний апарат з
якірною мішалкою який працює під тиском.
Основним із елементів апарата є циліндрична обичайка яка
розташована вертикально та закривається зверху еліптичною кришкою а знизу
Підрахувавши товщини обичайки днища і кришки було визначено та
підібрано за даними параметрами: штуцери лаз опори мішалку фланці
шпильки для з'єднань.
Зробивши всі розрахунки апарат було спроектовано на форматі А1.
Чернин И.М. Кузьмин А.В. Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин:
Справочное пособие. – Москва: Высшая школа 1978: – 469 с
Анурьев В.И. Справочник конструктора.– Москва: Машиностроение 1982:–576
Гуревич Д.Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. –Москва: Высшая
Допатьев А.Д. Конструирование и расчет химических апаратов. –Москва:
Высшая школа 1961: – 582 с
В даному курсовому проекті проектується апарат вертикального
виконання. При проектуванні розраховуються товщини стінки апарата товщина
стінки лаза проводяться розрахунки на міцність апарата. Також при
проектуванні підбираються ряд деталей до апарата. По закінченню розрахунків
та по підібраних деталях креслеться два креслення на форматі А1. На пешому
лислі повинен бути накреслений апарат вертикального виконання а на іншому
– деталь з апарата на вибір викладача.
ВНТУ 08-43.232.00.00.000.ПЗ.

Бак А1.cdw

-11.ОК.006.00.00.000 СК
Технічні характеристики
Схема розташування лап