Определяем вспомогательные величины, используя которые в дальнейшем будем производить расчёт фланцевого соединения:

1. Коэффициент χ:

,

где .

2. Эквивалентная толщина втулки фланца:

;

3. Ориентировочная толщина фланца:

,

где λ = 0,37 – безразмерный коэффициент, определяемый по диаграмме и зависящий от условного давления и типа фланцев [2, с.262].

4. Безразмерный параметр:

,

где ; и – безразмерные коэффициенты, зависящие от типа фланцев;

5. Угловая податливость фланца:

,

где Е_Ф = 1,86 ·10⁵ МПа (Сталь 09Г2С при 150ºС) – модуль продольной упругости материала фланца,

– безразмерный параметр, зависящий от К и определяемый по диаграмме [2, с.263].

6. Линейная податливость прокладки:

,

где Е_п = 2000 МПа – модуль продольной упругости материала прокладки.

7. Расчетная длина болта:

,

где – длина болта между опорными поверхностями головки болта и гайки.

8. Линейная податливость болтов:

,

где f_Б = 5,410^-4м² – расчетная площадь поперечного сечения по внутреннем диаметру резьбы [2, с.259];

Е_Б = 2,1510⁵ МПа – модуль продольной упругости материала болта.

9. Коэффициент жесткости фланцевого соединения:

3. Расчёт фланцевого соединения, работающего под внутренним давлением

Нагрузка, действующая на фланцевое соединение от внутреннего избыточного давления:

;

Реакция прокладки в рабочих условиях:

;

Усилие, возникающее от температурных деформаций:

где _Ф = 1410^-6 – коэффициент температурного расширения фланцев;

_Б = 12,610^-6 – коэффициент температурного расширения болтов.

Болтовая нагрузка в условиях монтажа:

;

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

;

Условия прочности болтов

в условиях монтажа:

; ;

,

условие выполняется;

в рабочих условиях:

; ;

,

условие выполняется.

Приведенные изгибающие моменты в диаметральном сечении фланца:

;

4. Расчёт фланца приваренного встык

Максимальное напряжение в сечения S₁ фланца наблюдается в месте соединения втулки с плоскостью фланца:

,

где М₀ – расчетное значение приведенного изгибающего момента соответствующее большему из приведённых изгибающих моментов;

Т – безразмерный параметр, определяемый по диаграмме и зависящий от К [2, с.263].

Максимальное напряжение в сечения S₀ фланца наблюдается в месте соединения втулки с обечайкой или днищем:

,

где ₃ = 1,85 рис. 13.18 [2, с.264].

Напряжение в кольце фланца от действия М₀:

;

Напряжения во втулке фланца от внутреннего давления:

;

.

Условия прочности фланца:

в сечении S₁:

;

;

,

условие выполняется;

в сечении S₀:

,

где ;

;

,

условие выполняется.

Угол поворота фланца

;

,

где ;

,

условие выполняется.

5. Выбор привода и уплотнение вала мешалки

   1. Выбор схемы и определение режима работы перемешивающего устройства

Перемешивание позволяет интенсифицировать различные процессы, происходящие в аппарате (гомогенизация, теплообмен, химическая реакция). Общие технические условия, типы и основные параметры вертикальных аппаратов с механическими перемешивающими устройствами даны в ГОСТ 25167-82, ГОСТ 20680-86Е.

Рисунок 12 – Схема привода

1 – мешалка, 3 – мотор-редуктор, 7 – стойка, 8 – продольно-разъёмная муфта,

11 – торцовое уплотнение, 14 – корпус аппарата.

Определяем значение критерия Рейнольдса:

.

Коэффициент сопротивления  = 0,88.

Расстояние от мешалки до дна аппарата:

;

;

.

Геометрический параметр:

.