Оглавление

1. Цели, объект и последовательность проектирования. стр. 2

0. 1.1. Цели и задачи проектирования. стр. 2

1. 1.2. Общие сведения об аппаратах с механическим стр. 2

2. перемешивающим устройством.

3. 1.3. Последовательность проектирования. стр. 6

1. Расчёт корпуса аппарата. стр. 8

   0. 2.1. Исходные данные. стр. 8

   1. 2.2. Материалы корпуса аппарата. стр. 9

   2. 2.3. Расчётные параметры и нормы. стр. 9

   3. 2.4. Расчёт корпуса аппарата, нагруженного внутренним стр. 11

   4. давлением.

   5. 2.5. Расчет толщины стенки обогревающей рубашки стр. 13

   6. 2.6. Расчёт корпуса аппарата, нагруженного наружным стр. 14

   7. давлением.

   8. 2.7. Расчёт фланцевых соединений. стр. 17

   9. 2.8. Расчёт штуцеров и люков. стр. 22

   10. 2.9. Расчёт опорных устройств. стр. 23

2. Выбор и расчёт перемешивающего устройства. стр. 27

   0. 3.1.Типы и характеристики мешалок. стр. 27

   1. 3.2. Выбор типоразмера привода к мешалке. стр. 27

   2. 3.3. Расчёт вала к мешалке. стр. 30

   4. 4. Список литературы. стр. 35

   6. 5. Приложение.

1. Цели, объект и последовательность проектирования.

1.1. Цели и задачи проектирования.

Изучение курса прикладной механики студентами химико-технологического факультета завершается, в соответствии с учебным планом, выполнением курсового проекта. Этот проект является для студентов, по сути дела, первой самостоятельной инженерной расчётной работой и синтезирует знания и навыки не только по прикладной механике, но и по другим общетехническим и общеобразовательным дисциплинам – инженерной графике, теоретической механике, математике, физике.

Цель проекта – привить и закрепить у студентов практические навыки инженерных расчётов, научит приёмам и методам выбора и проверочного расчёта типового технологического оборудования.

При выполнении любого технического проекта, в том числе и курсового, используются многообразные нормативные и справочные расчетно-технические материалы: государственные и отраслевые стандарты, нормали, технические условия и проч. Ознакомление с этими материалами и привитие практических навыков использования их является также одной из главных задач курсового проектирования в высших учебных заведениях.

В ходе курсового проектирования должен быть проявлен творческий подход к оценке конструкторских решений, с точки зрения соответствия их требованиям эксплуатации, с целью выбора оптимального варианта реализации конкретной технологической задачи.

Курсовой проект является самостоятельной работой студента, который и немеет ответственность за её качество. Согласно рекомендациям типовой по прикладной механике о выборе в качестве темы проекта механического устройства, характерного для отрасли техники, в которой будет работать выпускник ВУЗа – для студентов химико-технологического факультета в качестве основного объекта проектирования принимается ёмкостная химическая аппаратура с перемешивающим устройством.

1.2. Общие сведения об аппаратах с механическими перемешивающими устройствами.

Аппараты для перемешивания жидких сред, предназначенные для химического превращения исходного сырья в целевой продукт, эмульгирования, суспендирования, диспергирования и других гидромеханических и массообменных процессов применяются во многих химических и химико-фармацевтических производствах. Как правило, такие аппараты работают под давлением и зачастую снабжены теплообменными устройствами.

В связи с повышенной производственной опасностью аппаратуры, работающей под давлением, проектирование, изготовление и эксплуатация её должны осуществляться в точном соответствии с утвержденными Госгортехнадзором при Совете Министров СССР «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», которые обязательны для всех организаций и предприятий, проектирующих, изготовляющих и эксплуатирующих такую аппаратуру

Наряду с этим, аппараты с перемешивающими устройствами должны удовлетворять следующим показателям надежности и долговечности:

а) наработка на отказ от 800 до 8000 часов (определяется конструкцией уплотнительного устройства вала);

б) ресурс до первого капитального ремонта не менее 17200 часов;

в) срок службы не менее 10 лет;

г) коэффициент технического использования не менее 0,93.

Аппараты должны иметь необходимые технологические штуцера для подвода и отвода продуктов, теплоносителя, для промывки, продувки, для установки предохранительных устройств, контрольно-измерительных приборов и аппаратуры.

Аппараты должны иметь тепловую изоляцию во всех случаях, когда температура теплоносителя, используемого для подогрева, превосходит 45°С.

Типы и основные параметры вертикальных аппаратов с мешалками регламентируются ГОСТ 20680-75. В соответствии с этим стандартом предусматривается 10 типов аппаратов, указанные в таблице 1.2.1.

Таблица 1.2.1.

Типы аппаратов, работающих под давлением.

Тип аппа- рата

Конструктивные особенности аппарата

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

С эллиптическим днищем и эллиптической отъёмной крышкой. С неразъёмным корпусом и эллиптическим днищем и крышкой. С коническим отбортованным днищем (угол при вершине конуса 2α=90°) и эллиптической крышкой. С неразъёмным корпусом, с коническим отбортованным днищем (угол при вершине конуса 2α=90°) и эллиптической крышкой. С эллиптическим днищем и плоской отъёмной крышкой. С неразъёмным корпусом, с эллиптическим днищем и плоской крышкой. С коническим отбортованным днищем (угол при вершине конуса 2α=120°) и плоской отъёмной крышкой. С неразъёмным корпусом, коническим неотбортованным днищем (угол при вершине конуса 2α=120°) и плоской отъёмной крышкой. С плоским днищем и плоской отъёмной крышкой. С неразъёмным корпусом, плоским днищем и крышкой.

Исполнение корпусов обозначаются в соответствии с таблицей 1.2.2.

Таблица 1.2.2.

Обозначение исполнений корпусов.

Исполнение корпусов аппаратов	Тип аппарата
	0	1	2	3
Без теплообменного устройства С гладкой приварной рубашкой	00 01	10 11	20 21	30 31

Обозначение мешалок и внутренних и внутренних устройств аппарата приведены в таблице 1.2.3.

Таблица 1.2.3.

Обозначение мешалок и внутренних устройств.

Типы внутренних устройств	Типы мешалок
	трёхло- пастная	турбин- ная открытая	лопастная	рамная
Без внутренних устройств Отражательные перегородки Змеевик Перегородки и змеевик	1 21 31 41	6 26 36 46	3 23 33 43	9 - 39 -

Коническое днище обычно применяется в тех случаях, когда это обусловлено технологическим процессом, исключающим применение эллиптических и плоских днищ (например, при необходимости непрерывного ил периодического удаления содержимого аппарата через нижний штуцер).

Угол конуса при вершине в конических днищах принимается 90^о или 120^о (в отдельных случаях до 150^о). Меньшие углы рекомендуется принимать для вязких жидкостей и суспензий, а также влажных, склонных к налипанию, порошкообразных и кусковых материалов; большие – для невязких жидкостей и сухих порошкообразных и кусковых материалов.

Крышка аппарата (обычно имеющая эллиптическую форму, реже – плоскую) крепится к обечайке с помощью фланцев и фланцевых болтов. Герметичность фланцевого соединения обеспечивается прокладкой, помещаемой между фланцами.

Вал привода перемешивающего устройства введён через центральное отверстие в крышке аппарата. Так как давление внутри аппарата обычно значительно отличается от атмосферного, то для обеспечения герметичности, ввод вала в корпус аппарата осуществляется через уплотнительное устройство той или иной конструкции.

С помощью соединительной муфты вал перемешивающего устройства соединен с редуктором, ведущий вал которого, в свою очередь, соединен с электродвигателем.

Стойка, на которой размещается редуктор и электродвигатель укреплена на крышке аппарата.

Для обогрева корпуса аппарата, он снабжён паровой (водяной) рубашкой, состоящей из цилиндрической обечайки и эллиптического (или конического днища).

Обогревающую жидкость подают в рубашку через нижний штуцер, а удаляют через верхний, чтобы рубашка всегда была заполнена теплоносителем. В случае паровой рубашки, пар подают через верхний штуцер, а конденсат отводят через нижний.

Аппараты, работающие под избыточным давлением выше 0,07МПа, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», должны снабжаться предохранительными устройствами. В качестве таких устройств обычно используются предохранительные клапаны с вертикальным расположением штока и с рычагом для продувки.

Присоединение к аппарату различных трубопроводов (для подачи жидкости, газа) и установка контрольно-измерительных приборов (манометр, термометр, предохранительный клапан) осуществляется с помощью Фланцевых или резьбовых штуцеров.

Для загрузки в аппарат и выгрузки твёрдых кусковых материалов, периодической очистки стенок аппарата в процессе эксплуатации, а также для осмотра и ремонта внутренней полости аппаратов или узлов перемешивающих узлов, аппараты снабжаются герметически закрывающимися отверстиями, называемыми люками.

Люки размещаются либо на крышке аппарата, либо на его обечайке.

Выпуск готовой продукции осуществляется или через специальный разгрузочный штуцер в днище аппарата или с помощью трубы передавления, нижний конец которой опущен до днища, а верхний укреплен в крышке аппарата. Готовый продукт вытесняется через трубу передавления либо за счёт давления в аппарате, либо за счёт вакуума в приёмном сосуде, с которым соединена труба передавливания.

Установка аппарата на фундамент или на специальные несущие конструкции осуществляется с помощью подвесных боковых лап или привариваемых в нижней части аппарата опор-стоек.

3. Последовательность проектирования.

При выполнении курсового проекта разрабатываются следующие документы:

- расчётно-пояснительная записка (РПЗ);

- чертёж общего вида аппарата (ВО) с выносными элементами.

Исходным документом для разработки проекта является техническое задание, выдаваемое студенту преподавателем-руководителем проекта.

Проект выполняется поэтапно.

1-й этап – ознакомление с техническим заданием, рекомендуемой литературой и составление эскиза компоновки корпуса аппарата. Эскиз, согласованный с руководителем проекта используется в последующем при выполнении расчётов и чертежа общего вида аппарата.

2-й этап – выполнение расчётов на прочность и устойчивость конструктивных элементов корпуса аппарата. На этом этапе производится:

а) выбор и определение расчётных параметров и норм;

б) расчёт элементов корпуса, нагруженных внутренним давлением;

в) расчёт элементов корпуса, нагруженных внешним давлением;

г) выбор фланцев и проверочный расчёт фланцевого соединения;

д) определение необходимого количества штуцеров и их размещение на аппарате;

е) выбор типа и определение конструкции люков;

ж) проверочный расчёт опорных устройств.

3-й этап – выбор и расчёт перемешивающего устройства. При выполнении этого этапа производится:

а) определение конструктивных размеров мешалки;

б) выбор типоразмера мотора-редуктора и проверка его соответствия техническому заданию на проектирование;

в) выбор типоразмера стойки мотора-редуктора;

г) выбор уплотнительного устройства;

д) составление эскизной компоновки аппарата;

е) расчёт вала мешалки.

4-й этап – выполнение графической части проекта. Этап выполняется на основании эскизной компоновки корпуса и аппарата в целом, расчёта и подбора конструктивных элементов корпуса и перемешивающего устройства.

5-й этап – окончательное оформление расчётно-пояснительной записки.

6-й этап – подготовка к защите и защита курсового проекта. Выполненный проект, удовлетворяющий предъявляемым к нему требованиям и подписанный руководителем, допускается к защите. Защита проекта состоит из краткого сообщения студента о проделанной работе и ответов на вопросы членов комиссии. При оценке проекта учитывается не только техническое качество проекта, но и выполнение установленных сроков проектирования, самостоятельность и творческая инициатива, проявленные при проектировании.