3.Расчет на прочность

3.1 Расчет перемешивающего устройства

Ранее было указано, что обязательным условием высокой производительности установки является перемешивание. Зная объем, температуру и вязкость сырья, а также режимы работы перемешивающего устройства, выбирается нужный тип «мешалки» и ее габариты, которая будет перемешивать сырье, не разрушаясь, в течении времени, заложенного проектировщиком и изготовителем. В данной установке будет использоваться «якорная мешалка» (прочность обеспечена при подборе)[3].

Рассчитаем мощность, которую необходимо подвести к «мешалке», чтобы она могла осуществить перемешивание.

где с – коэффициент, определяемый по номограмме, исходя из числа Рейнольдса;

– динамическая вязкость среды ,

диаметр мешалки, =4 м;

– число оборотов, =10 об/мин;

– плотность смеси, .

Определяем число Рейнольдса:

Рассчитаем мощность, которую необходимо подвести к «мешалке», чтобы она могла осуществить перемешивание:

Определим мощность с учетом поправочных коэффициентов, учитывающих КПД двигателя η_м=0,9 и запас мощности f=1,2.

(3.3)

3.2 Расчет на прочность и определение величины прогиба дна метантенка

Проверим, выдержит ли дно метантенка оказываемое на него давление[4].

Определяем эквивалентные напряжения:

Определяем нормально напряжение, вызванное радиальным

моментом, МПа

Определяем радиальный момент по формуле:

Определяем касательное напряжение, вызванное радиальной силой

Определяем радиальную силу, Н;

где – нормальное напряжение, вызванное радиальным моментом, МПа;

– касательное напряжение, вызванное радиальной силой, МПа;

– радиальный момент, Н·м;

– толщина дна, м;

– цилиндрическая жесткость, Н·м;

– прогиб, мм;

– радиальная сила, Н;

σ_в – предел прочности материала, мПа.

Для осесимметричного изгиба сплошной пластины, защемленной по контуру (r = а) и нагруженной равномерным давлением, уравнение прогиба имеет вид:

где а – радиус пластины, м;

r – расстояние от края пластины до центра, м;

– давление, приложенное к пластине, Па.

При r = а, получим:

С учетом (3.14, 3.15) имеем:

радиальный момент

радиальная сила

=19,62 , вес конструкции составляет 1,7 МН, =3003,34 Па/м.

Определяем радиальный момент

Определяем радиальную силу, Н;

Определяем нормально напряжение, вызванное радиальным

моментом, МПа

Определяем касательное напряжение, вызванное радиальной силой

Определяем эквивалентные напряжения:

Запас прочности равен 2,1. Дно метантенка приложенные нагрузки выдержит.

Определим величину прогиба в центре пластины (а= , r=0)

где – модуль упругости, Е= Па;

– толщина пластины, =0,015;

– коэффициент Пуассона,

Для рассматриваемой конструкции полученные результаты приемлемы.

Заключение

В данной работе был проведен расчет метантенка для фермерского хозяйства с поголовьем куриц n= 10000. Определены габаритные размеры метантенка объем 96м³, h=4,6, d=5,2м. Провели тепловой расчет, определили количество газа, идущего на поддержание постоянной температуры, необходимой для мезофильного режима, а также на нагрев загружаемой биомассы до требуемой температуры.

Данная биогазогенераторная установка найдет применение во многих средних фермерских хозяйствах Украины, т. к. в качестве биомассы возможно использование самых разнообразных отходов сельского хозяйства.

.