Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВЭЭ-01

Хим аппарат Кардаш Тм-22.docx

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Пояснительная записка к курсовому проекту по прикладной механике
«Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВЭЭ-01»
Исполнил: студент гр. Тм-22 Кардаш Д.
TOC o "1-3" h z uТехническое задание: PAGEREF _Toc451954318 h 2
Введение PAGEREF _Toc451954319 h 3
Опреределение расчетных параметров химического аппарата. PAGEREF _Toc451954320 h 5
1 Вывод конструкционных материалов. PAGEREF _Toc451954321 h 5
2 Определение пробных давлений. PAGEREF _Toc451954322 h 5
3 Определение геометрических размеров аппарата. PAGEREF _Toc451954323 h 6
4 Расчет элементов корпуса аппаратов. PAGEREF _Toc451954324 h 7
4.1 Расчет толщины стенки корпуса. PAGEREF _Toc451954325 h 7
5 Выбор фланцевого соединения PAGEREF _Toc451954326 h 8
6 Выбор привода PAGEREF _Toc451954327 h 9
Выбор перемешивающего устройства PAGEREF _Toc451954328 h 11
1 Выбор мешалки PAGEREF _Toc451954329 h 11
2 Расчёт мешалки на прочность: PAGEREF _Toc451954330 h 13
4 Расчёт вала мешалки на виброустойчивость: PAGEREF _Toc451954331 h 14
Выбор комплектующих элементов: PAGEREF _Toc451954332 h 15
1 Выбор штуцеров: PAGEREF _Toc451954333 h 15
2 Выбор люка: PAGEREF _Toc451954334 h 16
3 Выбор опор: PAGEREF _Toc451954335 h 17
Библиографический список: PAGEREF _Toc451954336 h 18
Техническое задание:
Номинальный объём V м3 125
Диаметр аппарата Da мм ..2200
Диаметр мешалки dм мм .560
Частота вращения n обмин .195
Мощность мешалки N кВт .52
Давление в аппарате Ра МПа .05
Остаточное давление в аппарате Рост МПа ..003
Давление в рубашке Рруб МПа ..04
Среда в аппарате .Н2О
Температура среды Т 100
Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВЭЭ–01 предназначен для проведения различных физико–химических и механических процессов в жидких средах (растворах суспензиях эмульсиях) для протекания которых требуется поддержание повышенной температуры и давления. Интенсификацию процессов тепло- и массообмена обеспечивает механическое перемешивающее устройство с приводом типа 1.
Химические аппараты данной конструкции применяются в промышленности для проведения органических и неорганических синтезов протекающих при повышенных температурах и давлениях в агрессивных средах а также требующих постоянного перемешивания реакционной массы. Кроме этого аппараты применяются для получения различных жидкостных растворов и механических смесей.
При разработке химического аппарата обеспечено соответствие правилам Госгортехнадзора. Основные параметры аппарата соответствуют ГОСТ 20680-75. Выбор материалов методов испытания аппарата пробным давлением а также требования к контрольной и предохранительной арматуре – в соответствии с ОСТ 26292 – 71.
Правила изготовления испытания приемки аппарата – в соответствии с ОСТ 26011244 – 75.
Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством состоит из следующих основных частей: корпуса аппарата крышки аппарата рубашки аппарата механического перемешивающего устройства.
Корпус аппарата состоит из сваренных между собой эллиптического днища и цилиндрической обечайки. Корпус аппарата предназначен для проведения в нем физико–химических процессов а также для крепления к нему остальных частей аппарата таких как: рубашка (приваренная сверху – к обечайке корпуса снизу – к днищу) крышка аппарата (съемная соединенная с корпусом с помощью фланцевого соединения) а также штуцера приваренного к нижней части днища корпуса для выгрузки продукта.
К крышке аппарата крепится стойка Тип 1 с закрепленным на ней сальниковым уплотнением двумя подшипниковыми опорами (по 2 подшипника на каждой) и муфтой МУВП соединяющей мотор-редуктор МП02-10 закрепленный в верхней части стойки с валом лопастного перемешивающего устройства.
Также к крышке приварены смотровой люк два штуцера ввода два штуцера для крепления манометра и термопары штуцер для отбора проб и резервный штуцер.
Корпус и крышка скреплены между собой посредством плоского фланцевого соединения с паронитовой прокладкой обеспечивающей надежное уплотнение. Материалы болтов и гаек: сталь Ст35ХМ.
Тип перемешивающего устройства – турбинный открытый. Рубашка аппарата служит для подачи в нее через штуцер пара обогревающего содержимое корпуса. Конденсат выходит из рубашки через штуцер приваренный к нижней её части. Также к рубашке приварены четыре опоры. Для более равномерного распределения местной нагрузки от опоры на корпусе рубашки под опорой приваривается накладной лист.
Материал корпуса крышки рубашки мешалки и ее вала – сталь 10Х17Н13М2Т. Эта сталь выбрана потому что она технологична в обработке хорошо деформируется в холодной и горячих средах т.е. обладает хорошей штампуемостью. Она хорошо сваривается всеми видами сварки и не требует обязательной термической обработки изделия после сварки. Но самое важное что эта сталь отлично противостоит рабочей среде – воде обладающей большой коррозийной активностью. Удорожание аппарата вследствие применения нержавеющей стали компенсируется долговечностью конструкции и повысившейся безопасностью её эксплуатации.
Опреределение расчетных параметров химического аппарата.
1 Вывод конструкционных материалов.
Материал корпуса аппарата рубашки фланцев – сталь 10Х17Н13М2Т.
Скорость коррозии П=01 ммгод.
Срок службы аппарата Та=10 лет.
Прибавка на компенсацию коррозии
Дополнительное напряжение
[]t=100oC=139 МПа []t=20oC=149 МПа.
Модуль упругости I рода: Е=2*105 МПа.
Материал болтов Ст35ХМ
Допускаемое напряжение
2 Определение пробных давлений.
Пробное давление для аппарата
Рпр =125 * Ра * []t=20oC []t=100oC = 1.25 * 05 * 146139 = 07 МПа
Пробное давление для рубашки
Рпр=125 * 04 * 146139 = 05 МПа.
3 Определение геометрических размеров аппарата.
Высота крышки аппарата
Нкр=Da4=22004=550 мм.
Высота отбортовки крышки
Высота днища аппарата
Ндн= Da4= 550 мм; hднотб=40 мм.
Высота цилиндрической части аппарата
Нц.ч.=V-Vкр-Vдн*4*Da^2 где Vкр*Da^324 = 314*(22)324 = 1393м.
Vдн=*Da^324=314*(22)324=1393 м.
Нц.ч.=V-Vкр-Vдн*4*Da^2=125-2*1393*4314*(22)2=2556м = 2556 мм.
НобНц.ч.-hкрот-hднот-2*Нфл=2556-40-40-2*50=2376мм.
Выбираем Ноб= 2200мм.
Высота цилиндрической части рубашки.
Выбираем ближайшее меньшее число из ряда Нр=2000 мм.
Dр=Da+200=2200+200=2400 мм.
4 Расчет элементов корпуса аппаратов.
4.1 Расчет толщины стенки корпуса.
При воздействии внутреннего давления:
Sц=Pa*Da2*φ*-Pa+2*Ck+Co=05*22002*07*139-05+2*1+Co=77+Co=8мм.
При воздействии наружного давления
Sц=Da(Paн*hy*lp208*Е*Da)04+2*Ck+Co=2200047*24*2223208*2*105*220004+2*1+Co =15мм.
Paн=Pруб+Pатм- Pост=04+01-003=047 МПа.
lp=Hp+hднотб+Δl=2000+40+183=2223мм.
Δl=Da12=220012=183мм.
4.2 Расчет толщины степени рубашки
Sy.p.=Pруб*Dp2*4*G-Pруб + Ck+ Co= 04*24002*07*139-04+1+C0= 9601942+1+C0=59+C0=6мм.
5 Выбор фланцевого соединения
Фланец подбирается по условному проходу
и усновному давлению
Pa= 05 МПа≤Py= 06 МПа.
Прокладки: Sn=2мм b=25мм
По техническому заданию N = 52 кВт; n = 195 обмин.
Мощность Nпр = N где = 1 * 2 * 3* 4 = 093 * 099 * 096 * 099 = 0875.
Nпр = 520875 = 594 кВт.
Выбираем мотор редуктор МП01 – 15
Стойка вертикальная.
Выбор перемешивающего устройства
По техническому заданию dм = 560 мм
Мешалка – турбинная открытая
Эскиз турбинной открытой мешалки:
Допустимый крутящий момент кНм
Эскиз разъёмной ступицы:
2 Расчёт мешалки на прочность:
Nном = Nпр * = 75 * 0875 = 656 кВт.
Крутящий момент Mкр=KNном где:
Угловая скорость вала мешалки =n30=31419530=2041 1рад
Коэффициент динамичности K=15
Mкр=KN=156562041103=482 Нм
Aш=2dc07к-Ск=25974 где Ск=1 к=085s s=8мм
=248211010-32597410-6=34 Мпа
[]ш=06ш=06φ=061139=836 Мпа
Условие прочности выполняется
3 Расчёт шпонки на ступице мешалки на прочность:
Проверка шпонки на смятие
d1=60 мм; b=18 мм; h=11 мм; t=7 мм
см=2482110-1811-760109=4366 МПа
см=4366 МПа≤см=150 МПа
4 Расчёт вала мешалки на виброустойчивость:
Угловая скорость вращения мешалки =2041 радс
Критическая угловая скорость 0=Kпрmпр где:
Приведённая масса mпр=mмеш+qmвала где:
Масса мешалки mмеш=21 кг
Масса вала mвала=ρстdвала24Lвала где:
Длина вала Lвала=4 м
mвала=785103652410-6 4=10414 кг
l- = Lвала – lмп Lвала = 089
Коэффициент приведения массы вала q=021
mпр=21+021*1083=4374
Приведённая жёсткость Kпр=3EJx(Lвала-lмп)2Lвала где
Jx=dвала464=6465410-12=0823 м4
Выбор комплектующих элементов:
Вес аппарата GρH2OVg15=100012598115=183938 Н=1839 кН
Нагрузка на одну опору Q=G4=18394=459 кН
Библиографический список:
Методические указания № 4355. Расчёт химического аппарата с механическим перемешивающим устройством. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева 2005. - 87с.
Поляков А.А. Механика химических производств. М.: Альянс 2005. - 392 с.

Хим аппарат Кардаш Тм-22.dwg

Техническая характеристикаn1. Объём аппарата - 12.5 м³n2. Давление в аппарате - 0.5 МПаn3. Давление в рубашке - 0.4 МПаn4. Среда в аппарате - нейтральнаяn в рубашке - греющий парn5. Температура - 100°Сn6. Мощность привода - 5.5 кВтn7. Скорость вращения мешалки - 20.41 1сn8. Тип мешалки - турбинная открытаяnnТехнические требованияn1. Аппарат изготовить в соответствии с "Правиламиn устройства и безопасной эксплуатации сосудовn работающих под давлением" Госгортехнадзораn2. Аппарат испытать пробным гидравлическимn давлением 0.7 МПа рубашку 0.5 МПаn3. *Размеры для справок