мпахт курсовая / Вариант 07 образец - часть 1
.pdf
РОССИЙСКИЙ ХИМИКО–ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Кафедра инженерного проектирования технологического оборудования
ХИМИЧЕСКИЙ АППАРАТ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
типа ВКЭ2107
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
205.380.00.00.000.ПЗ
Студент группы А – 24 |
Аааааааааа А.А. |
______________ |
|
(Ф.И.О) |
(подпись) |
Руководитель проекта |
доцент Ддддддддддд Д.Д. |
______________ |
|
(должность, Ф.И.О.) |
(подпись) |
Оценка за курсовой проект ____________________________________ |
||
«__»_________ 2021г. |
(подпись руководителя) |
|
Москва 2021 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
|
|
Техническое задание ............................................................................................ |
|
|
3 |
Введение ............................................................................................................... |
|
|
4 |
1. Определение расчетных параметров химического аппарата |
......................... 6 |
||
1.1. Выбор конструкционных материалов .......................................................... |
|
|
6 |
1.3. Определение геометрических размеров аппарата |
....................................... |
6 |
|
1.4. Расчет элементов корпуса аппарата ............................................................. |
|
|
7 |
1.4.1. Расчет толщины стенки корпуса ............................................................... |
|
|
7 |
1.4.2. Расчет толщины стенки рубашки .............................................................. |
|
|
8 |
1.5. Выбор фланцевого соединения .................................................................... |
|
|
8 |
1.6. Выбор привода .............................................................................................. |
|
|
9 |
2. Расчет перемешивающего устройства .......................................................... |
|
|
10 |
2.1. Выбор мешалки ........................................................................................... |
|
|
10 |
2.2 Расчет мешалки на прочность ..................................................................... |
|
|
12 |
2.3. Расчет шпонки в ступице мешалки ............................................................ |
|
|
13 |
2.4. Расчет вала мешалки на виброустойчивость ............ |
Ошибка! Закладка не |
||
определена. |
|
|
|
3. Выбор комплектующих элементов ........ |
Ошибка! Закладка не определена. |
||
3.1. Выбор штуцеров .................................. |
Ошибка! Закладка не определена. |
||
3.2. Выбор люка........................................... |
Ошибка! Закладка не определена. |
||
3.3 Выбор опор ............................................ |
Ошибка! Закладка не определена. |
||
3.4. Расчет сальникового уплотнения ........ |
Ошибка! Закладка не определена. |
||
Библиографический список........................ |
Ошибка! Закладка не определена. |
||
2
Техническое задание |
|
Номер варианта |
380 |
Шифр корпуса |
ВКЭ-21 |
Номинальный объем V, м3 |
25.0 |
Диаметр аппарата Da, мм |
2600 |
Шифр мешалки |
07 |
Диаметр мешалки dм, мм |
1600 |
Тип привода |
Тип 1 |
Мотор-редуктор |
МП02-15 |
Частота вращения n, об/мин |
45 |
Мощность привода N, кВт |
1.5 |
Давление в аппарате Pа, МПа |
0.6 |
Остаточное давление в аппарате Pост, МПа |
0.02 |
Давление в рубашке Pруб, МПа |
0.5 |
Среда в аппарате |
H2O |
Температура среды T, °C |
100 |
3
Введение
Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВКЭ–21 предназначен для проведения различных физико–химических и механических процессов в жидких средах (растворах, суспензиях, эмульсиях), для протекания которых требуется поддержание повышенной температуры и давления. Интенсификацию процессов тепло- и массообмена обеспечивает механическое перемешивающее устройство с приводом типа 1.
Химические аппараты данной конструкции применяются в промышленности для проведения органических и неорганических синтезов, протекающих при повышенных температурах и давлениях в агрессивных средах, а также требующих постоянного перемешивания реакционной массы. Кроме этого,
аппараты применяются для получения различных жидкостных растворов и механических смесей.
При разработке химического аппарата обеспечено соответствие правилам Госгортехнадзора. Основные параметры аппарата соответствуют ГОСТ 20680-75.
Выбор материалов, методов испытания аппарата пробным давлением, а также требования к контрольной и предохранительной арматуре – в соответствии с ОСТ
26292 – 71.
Правила изготовления, испытания, приемки аппарата – в соответствии с ОСТ
26011244 – 75.
Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством состоит из следующих основных частей: корпуса аппарата, крышки аппарата, рубашки аппарата, механического перемешивающего устройства.
Корпус аппарата состоит из сваренных между собой конического днища и цилиндрической обечайки. Корпус аппарата предназначен для проведения в нем физико–химических процессов, а также для крепления к нему остальных частей аппарата, таких как: рубашка (приваренная сверху – к обечайке корпуса, снизу – к
днищу), крышка аппарата (съемная, соединенная с корпусом с помощью фланцевого соединения), а также штуцера, приваренного к нижней части днища
корпуса, для выгрузки продукта.
4
К крышке аппарата крепится стойка Тип 1, с закрепленным на ней сальниковым уплотнением, двумя подшипниковыми опорами и муфтой МУВП,
соединяющей мотор-редуктор МП02-15, закрепленный в верхней части стойки, с
валом лопастного перемешивающего устройства.
Также к крышке приварены смотровой люк, два штуцера ввода, два штуцера для крепления манометра и термопары, штуцер для отбора проб и резервный штуцер.
Корпус и крышка скреплены между собой посредством плоского фланцевого соединения с паронитовой прокладкой, обеспечивающей надежное уплотнение.
Материалы болтов и гаек: сталь Ст35ХМ.
Тип перемешивающего устройства – лопастной. Рубашка аппарата служит для подачи в нее через штуцер пара, обогревающего содержимое корпуса.
Конденсат выходит из рубашки через штуцер, приваренный к нижней её части.
Также к рубашке приварены четыре опоры. Для более равномерного распределения местной нагрузки от опоры на корпусе рубашки под опорой приваривается накладной лист.
5
1. Определение расчетных параметров химического аппарата
1.1Выбор конструкционных материалов
Материал корпуса аппарата, рубашки, фланцев – сталь 10Х17Н13М2Т
Скорость коррозии: П= 0.1 мм/год Срок службы аппарата: Та= 10 лет
Прибавка на компенсацию коррозии: Ск= П Та= 0.1 10 = 1 мм Допускаемое напряжение: [σ]t=100C֯ = 139 МПа, [σ]t=20֯C= 146 МПа Модуль упругости первого рода Е= 2 105 МПа Материал болтов – сталь 35ХМ Допускаемое напряжение болтов: [σ]б = 230 МПа.
1.2. Определение пробных давлений
Пробное давление для аппарата |
|
|
|
||||||
Рпр= 1.25Ра |
|
[ ] =20 |
= 1.25 0.6 |
146 |
= 0.8МПа |
(1.1) |
|||
|
|
|
|||||||
|
[ ] =100 |
139 |
|
|
|||||
Пробное давление для рубашки |
|
|
|
||||||
Рпр= 1.5Рруб |
[ ] =20 |
= 1.5 0.5 |
146 |
= 0.8 МПа |
(1.2) |
||||
[ ] =100 |
|
||||||||
|
|
139 |
|
|
|
||||
1.3. Определение геометрических размеров аппарата
Высота крышки аппарата: |
|
||||||||
Нкр= |
|
= |
2600 |
= 650 мм |
(1.3) |
||||
4 |
4 |
||||||||
Высота отбортовки крышки: |
|
||||||||
отбкр = 60 мм |
|
|
|||||||
Высота днища аппарата: |
|
||||||||
Ндн= |
|
= |
2600 |
= 1300 мм |
(1.4) |
||||
2·tgα |
2 |
||||||||
Высота отбортовки днища:
отбдн = 100мм.
6
Высота цилиндрической части аппарата:
|
|
|
|
( − кр− дн) 4 |
|
|
|
|||||||||
Нц.ч. = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3.14 2.63 |
|
||||||||
гдеVкр= |
|
|
= |
|
|
|
|
= 2.300м3 |
|
|||||||
|
24 |
|
|
24 |
|
|
|
|||||||||
|
|
3 |
|
|
|
3.14 2.63 |
|
|
|
|||||||
Vдн= |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 2.300м3 |
|
||||
|
24 |
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|||||||
Нц.ч.= |
(25.0−2 2.300) 4 |
= 3.844м= 3844 мм |
|
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
3.14 (2.6)2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Высота обечайки: |
|
|
|
|||||||||||||
|
= |
|
|
− |
− − 2 (150 − 15 + )=3844– 60 –100– 2(150 – |
|||||||||||
об |
|
|
|
цч |
|
|
|
|
|
|
дн |
фл |
||||
15+105) =3204мм Принимаем Ноб =3200 мм
Высота цилиндрической части рубашки:
Нруб=2800 мм Диаметр рубашки:
Dpуб= Da +200= 2600 +200 = 2800 мм
(1.5)
(1.7)
1.4.Расчет элементов корпуса аппарата
1.4.1.Расчет толщины стенки корпуса
При воздействии внутреннего давления
|
|
|
|
|
|
0.6 2600 |
|
|
|||||
Sц.ч.(1).= |
|
|
|
+ 2 Cк + Со = |
|
+ 2 1 + Со = 10.04+ Со =10 мм (1.8) |
|||||||
2 [ ]− |
2 0.7 139−0.6 |
||||||||||||
При воздействии наружного давления |
|
|
|||||||||||
Sц.ч.(2)= |
[ |
ан |
]0.4 + 2 Cк + Со, где |
|
(1.9) |
||||||||
2.08 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
+ |
− = 0.5 + 0.1 − 0,02 = 0.58 МПа |
||||||||
|
ан |
|
тм |
руб |
ост |
|
|
||||||
=2,4E=2 105МПа |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уб |
= |
|
|
+ дн |
+ 0.15 sina = 2800+ 100 + 275.73 = 3175.7мм |
|||||||
|
|
руб |
|
отб |
a |
|
|
||||||
Sц.ч.(2)= 2600 [ |
0.58 2.4 3175.7 |
]0,4 + 2 1 + |
= 20.2 + = 20мм |
||||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
2.08 2 10 2600 |
|
|
||||
Вывод: Sц =(Sц.ч.(1);Sц.ч.(2)) =max(10;20) = 20 мм.
7
1.4.2. Расчет толщины стенки рубашки
Spуб= |
Рруб руб |
+ Ск + Со = |
0.5 2800 |
|
+ 1 + Со = 8.2+Со=8 мм |
(1.10) |
|
2 [ ]−Рруб |
2 0,7 139−0.5 |
||||||
|
|
|
|
||||
1.5. Выбор фланцевого соединения
Фланцы выбирают по условному проходу Dy = Da = 2600 мм и условному давлению Ра = 0.6МПа ≤ Py = 0.6МПа.
Рисунок 1.1 – Эскиз фланцевого соединения
8
Таблица 1.1
Основные размеры фланцев и болтов для стальных аппаратов
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
|
, |
, |
, |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
|
|
0 |
|
6 |
|
|
|
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
МПа |
||
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2600 |
2750 |
2705 |
2656 |
2670 |
2653 |
22 |
18 |
12 |
95 |
27 |
88 |
М24 |
240 |
0.6 |
1.6. Выбор привода
По техническому заданию: привод тип 1,
мощность приводы N=1.5кВт, частота вращения n=45 об/мин мотор-редуктор МП02-15
Рисунок 1.2 – Эскиз привода типа 1
9
Таблица 1.2
Основные размеры стойки привода (Тип 1)
Габарит
привод |
стойка |
2 |
05 |
|
|
|
|
|
Размеры, мм |
|
|
|
|
|||
Мотор- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D3 |
|
|
|
|
|
||
редуктор |
d |
dp |
lp |
D1 |
D2 |
D4 |
H1 |
H2 |
H3 |
lо |
||
(H9) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
МП02-15 |
95 |
65 |
85 |
680 |
630 |
545 |
515 |
1540 |
795 |
500 |
450 |
|
|
|
Размеры, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исполнение |
h2 |
h3 |
s |
do |
z |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3, 4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
h1 |
|
|
|
|
|
600 |
|
520 |
30 |
10 |
16 |
27 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
H = 670 мм (высота мотор редуктора).
α, град |
Масса, кг, не более |
72 |
900 |
|
|
2.Расчет перемешивающего устройства
2.1.Выбор мешалки
По техническому заданию: шифр мешалки 07. Диаметр мешалки =1600 мм.
Мешалка лопастная, без внутренних устройств.
Рисунок 2.1– Эскиз лопастной мешалки
10