Министерство общего профессионального образования РФ

ГОУ ВПО

Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

Кафедра Горной и прикладной механики

Курсовой проект

Расчет и конструирование аппаратов

с перемешивающими устройствами

(76 вариант)

Уфа 2007

Содержание

Введение

Задание кафедры

1. Выбор материалов

2. Расчетная часть

2.1. Расчет элементов корпуса аппарата

2.2. Подбор и расчет привода

2.3. Выбор уплотнения

2.4. Расчет элементов механического перемешивающего устройства

2.4.1. Расчет вала мешалки

2.4.2. Подбор подшипников качения

2.4.3. Расчет мешалки

2.4.3.1 Расчет шпонки на смятие

2.5. Расчет опор-лап и опор-стоек аппарата

2.6. Подбор муфты

2.7. Подбор штуцеров и люка

2.8. Расчет фланцевого соединения Заключение

Список использованной литературы

Введение

Аппараты с перемешивающими устройствами широко используются при проведении основных технологических процессов в химической и биохимической промышленности. На практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред в аппарате, состоящем из корпуса и перемешивающего устройства.

Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов мешалки, что позволяет осуществить компоновку аппарата из типовых элементов (корпуса, мешалки, уплотнения вала, привода перемешивающего устройства по ОСТ 26-01-1205-95 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата).

Одновременно устанавливается тип уплотнения для вала мешалки: сальниковое или торцевое. Необходимо учитывать, что приводы типа 1 и 3 с концевой опорой в аппарате для вала мешалки не надежны в эксплуатации при воздействии абразивной или коррозионной активной среды на вал и вкладыши подшипника. Типоразмер мотор-редуктора выбирается в соответствии с заданной частотой вращения вала мешалки и потребляемой мощности электродвигателя.

Конструкция аппарата разрабатывается исходя из основных технических требований, предъявляемых к аппарату, и условий, при которых аппарат будет эксплуатироваться. К числу основных требований относятся: назначение и среда, техническая характеристика (производительность, емкость, поверхность теплообмена и т. п.), параметры технологического процесса (давление и тем­пература), а также надежность и безопасность.

После детального ознакомления с техническими требованиями, изучения работы аналогичных аппаратов в эксплуатационных условиях, с патентными материалами и т. п. конструирование следует начинать с выбора основного конструкционного материала, отвечающего основным условиям технологического процесса» протекающего в аппарате, характеризуемым средой, давлением и температурой.

Многие из узлов и деталей в аппаратах, независимо от вида и типа последних, являются общими. К ним относятся: обечайки, днища, рубашки, укрепления отверстий в стенках, трубы, обтюрация, фланцевые, резьбовые и байонетные соединения, крышки, трубные решетки, различные тарелки, компенсаторы, штуцера, вводы и выводы труб, указатели уровня, люки, опоры, перемешивающие устройства, приводы к ним и ряд других.

Конструирование химической аппаратуры необходимо производить с максимальным использованием стандартизованных и нормализованных узлов и деталей, проверенных в изготовлении и хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации. Отдельные узлы и детали, так же как и аппарат в целом, должны быть технологичными в изготовлении, удобными в сборке, разборке и эксплуатации, транспортабельными, ремонтоспособными. Форма их должна быть простой, предпочтительно обтекаемой и одновременно удовлетворяющей требованиям технической эстетики.

Крышки, люки и другие узлы с разъемными соединениями должны предусматриваться в аппаратах только в обоснованных случаях: когда это связано с технологическим процессом (например, периодическая загрузка, выгрузка и др.), при необходимости частого осмотра внутренних полостей и устройств и при специфических условиях эксплуатации аппарата. Присоединение трубопроводов к аппаратам целесообразно производить на сварке вместо широки распространенных фланцевых соединений, особенно при стационарной установке аппаратов, требующих повышенной надежности.

Перемешивающие устройства характеризуются интенсивностью и эффективностью действия. Первая определяется временем, требуемым для достижения заданного технологического результата, а вторая - затратами энер­гии для этого. Чем меньше время и расход энергии при этом, тем выше интенсивность и эффективность перемешивающего устройства.

Расчетная часть курсового проекта включает в себя проверочные расчеты составных частей аппарата с мешалкой по главным критериям работоспособности (прочность, устойчивость, термостойкость, коррозионная стойкость и т.д.).

Итак, всегда следует стремиться к экономии конструкционного материала, к уменьшению массы деталей, узлов и всего аппарата, но без ущерба для предъявляемых к ним главных основных требований (надежности, безопасности и т. д.). Исключительное внимание при конструировании узлов и деталей и аппаратов в целом должно быть обращено на надежность и безопасность их в эксплуатации, что является одним из главных критериев при оценке качества выполненной конструкции и ее технического уровня.

Задание кафедры: произвести расчет и конструирование химического реакционного аппарата.

Номер варианта 76

Номинальный объем V, м³ 8

Внутренний диаметр D, мм 2000

Исполнение корпуса

Тип 11

(с неразъемным корпусом

эллиптическим днищем и крышкой)

Исполнение с гладкой приварной

рубашкой

Параметры мешалки

Шифр 10

Тип рамная, без внутреннего

устройства

Диаметр d_м, мм 1600

Частота вращения n, мин^-1 50

Потребляемая мощность N, кВт 6,0

Давление в корпусе

Избыточное Р_и, Мпа 0,7

Остаточное Р₀, Мпа 0,05

Давление в рубашке, избыточное Р_руб, Мпа 0,35

Уровень жидкости в корпусе Н_ж/D 0,8

Параметры среды

Наименование Н₂SО₄ водн. р-р.

Температура t, ⁰С 60

Плотность 1190

Концентрация, % 40