1 .1 Определение основных размеров корпуса аппарата

6,199 м³;

где Q = 12 м³/ч – производительность аппарата;

 = 0,516 ч – продолжительность перемешивания;

6,89 м₃

Выбираем аппарат ВКЭ – вертикальный с коническим днищем (угол при вершине 60º) и эллиптической крышкой с параметрами:

Номинальный объем аппарата V_ном = 6,3 м³;

Длина цилиндрической части l =1605 мм;

Площадь аппарата F = 17,9 м².

Уточняем значение коэффициента заполнения аппарата

0,98

1.2 Проектирование эллиптической крышки

Рисунок 1.2. Эллиптическое днище

Выбираем эллиптическое днище ГОСТ 6533-78:D = 1800 мм; Н = 450 мм; h = 60 мм; F = 3,85 м²; V = 0,9161 м³.

Днище 1800-20. ГОСТ 6533-78.

1.3 Проектирование конического днища

Выбираем коническое днище с отбортованной вставкой и тороидальным переходом ГОСТ 12619-78: D = 1800 мм; h = 100 мм; h_н = 1611 мм; F = 5,94 м²; V = 1,631 м³; α₀ = 60º.

Рисунок 1.3. Коническое днище

Днище 1800-20. ГОСТ 12619-78.

1.4 Расчет высоты жидкости в аппарате

Высота жидкости в аппарате

= 3,51 м,

где 1,796 м – высота жидкости в цилиндрической обечайке;

h_н = 1,611 м – высота конуса;

h = 0,1 м– высота отбортовки.

1.5 Подбор рубашки

Выбираем рубашку по ОСТ 26-01-985-74: тип – 2 с коническим днищем и углом при вершине 2 = 60 при p_у = 1 МПа и D_у =1800 мм; s = 10 мм; s₂ = 14 мм; D₁=1900 мм; Принимаем стандартную длину рубашки Н = 2748 мм; F = 12,7 м²; V = 6,3 м³.

Рисунок 1.4. Рубашка

1.6 Определение толщин стенок корпусных элементов аппарата и рубашки

1.6.1 Расчетные параметры

Расчетное давление:

в корпусе аппарата

;

в рубашке

;

Расчетная температура:

в корпусе аппарата t = 110C;

в рубашке t_руб = 110C.

Допускаемое напряжение при температуре 110C для стали марки 08Х18Н12Т [4, c.22]:

корпус аппарата

=156 МПа;

рубашка

=156 МПа;

Коэффициент запаса устойчивости:

n_y = 2,4 - для рабочих условий;

n_y = 1,8 – в условиях гидравлических испытаний [4, c.19].

Расчетное значение модуля продольной упругости для стали марки стали 08Х18Н12Т:

Е_t = 2,1510⁵ МПа при t = 110C;

Е₂₀ = 1,9110⁵ МПа при t = 20C.

Для стыкового или таврового шва с двусторонним сплошным проваром, выполняемым автоматической или полуавтоматической сваркой с отношением длиной контролируемых швов к общей длине, равном 100 %, выбираем коэффициент прочности сварных швов  = 1 [4, с.19].

Прибавка к расчетным толщинам конструктивных элементов корпуса определяется по формуле

3 мм,

где с₁ = ν·τ = 0,1·20 = 2 мм/год – прибавка для компенсации коррозии,

где ν – скорость коррозии,

τ – срок службы;

с₂ = 0,8 – прибавка для компенсации минусового допуска;

с₃ – прибавка утонения листа при изготовлении.

Выбираю прибавки для корпуса с₂ + с₃ = 1 мм.

Прибавка к расчетным толщинам конструктивных элементов рубашки определяется по формуле

2 мм,

где с₁ = ν·τ = 0,1·10 = 1 мм/год – прибавка для компенсации коррозии;

с₂ – прибавка для компенсации минусового допуска;

с₃ – прибавка утонения листа при изготовлении.

Выбираю прибавки для рубашки с₂ + с₃ = 1 мм.

Максимальное давление, действующее на корпус или днище в условиях испытаний, определяется как

р_и = р_пр + gh = 3,72 + 0,034 ≈ 3,72 МПа,

где  = 1000 кг/м³ – плотность воды;

g = 9,81 м/c² – ускорение свободного падения;

h = 3,51 м – наибольшее значение высоты столба жидкости над проверяемым элементом, м.

Пробное давление при испытании стальных сварных аппаратов рассчитывается по формуле

МПа,

где []₂₀ = 168 МПа и []_t – допускаемые напряжения при 20С и расчетной температуре соответственно.

Второе слагаемое в формуле не учитывается, т.к. выполняется неравенство

gh < 0,05р_пр

10009,813,51<0,053,7210⁶

34433<186000.

Расчет на прочность в режиме испытаний проводить не требуется, т.к. выполняется следующее соотношение:

МПа.

3,72  4,01