Предисловие

Настоящее учебное пособие подготовлено в соответствии с рабочими программами дисциплин «Прикладная механика» и «Механика», преподаваемых в УГНТУ, и предназначено для студентов, обучающихся по специальностям: «Химическая технология органических веществ» (ТС, БТС, ТСв, ТСз); «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов» (ТП, БТП, ТПв, ТПз); «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика» (ТК, БТК, ТКв, ТКз); «Биотехнология» (ТБ, БТБ); «Безопасность технологических производств» (БП, БПз); «Пожарная безопасность» (ПБ, ПБз); «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» (ОС, БОС, ОСз). Данное пособие рекомендуется студентам всех ступеней образования технических университетов: бакалавров, инженеров, магистров, аспирантов.

В учебном пособии приведены сведения, необходимые для выполнения курсовых проектов (работ) по прикладной механике, излагаются основные принципы расчета конструкций химических реакционных емкостных аппаратов. Учебное пособие содержит справочный материал, а также варианты заданий на курсовые проекты и работы. В пособии приведен пример аналитического расчета емкостного реакционного аппарата, а также расчетные процедуры в известной российской CAD/CAE/CAM/PDM системе APM WinMachine, разработанной в НТЦ «Автоматизированное Проектирование Машин» (НТЦ АПМ).

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

Работа над курсовым проектом по расчету и конструированию химических реакционных емкостных аппаратов готовит будущих специалистов к выполнению последующих проектов по специальным дисциплинам и дипломному проектированию. При этом будут использованы полученные навыки работы со справоч­ной и методической литературой, самостоятельного проектирования, оформления расчетно-пояснительной записки, разработки чертежей по выполненным расчетам и защиты проекта перед комиссией.

Введение

Задания на курсовое проектирование по теме «Расчет и конструирование химических реакционных емкостных аппаратов» представлены в главе 1 (п. 1.3).

Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов с мешалками, что позволяет осуществить компоновку аппарата из типовых элементов (корпуса, мешалки, уплотнения вала, привода перемешивающего устройства и т.д.). В частности привод выбирается 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 торцовое. Необходимо учитывать, что приводы типа I и 3 с концевой опорой в аппарате для вала мешалки ненадежны в эксплуатации при воздействии абразивной или коррозионной активной среды на вал и вкладыш подшипника. Типоразмер мотор-редуктора (электродвигателя в сборе с редуктором) выбирается в соответствии с заданной частотой вращения вала мешалки и потребляемой мощности электродвигателя.

Прочность является главным критерием работоспособности механической части химических аппаратов. В химических аппаратах избыточное давление достигает 300 МПа (около 3000 кгс/см²). Есть аппараты, которые работают в вакууме. Есть аппараты, которые начинают синтез при плюс 900 ⁰С, а заканчивают при минус 250 ⁰С. Для точного решения таких задач выпускники университетов должны владеть современными информационными системами. Поэтому данное пособие знакомит с использованием системы АПМ WinMachine при решении задач прочности, где можно учесть сложность геометрии и нагружения.

В основу пособия положены методические разработки доцента В.Л. Хлесткиной (главы 1,2,3,4,5,6,7), дополнены примерами расчета доцентом В.В. Васильевым и преподавателем А.А. Шакировой, а глава 8 составлена преподавателем А.Н.Шакировым.