РОССИЙСКИЙ ХИМИКО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Кафедра инженерного проектирования технологического оборудования
ХИМИЧЕСКИЙ АППАРАТ
С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
типа ВЭЭ0107
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
205.306.00.00.000. ПЗ
Студент группы *-** *********** _________
(подпись)
Руководитель проекта профессор Лясникова Н.Н. _________
(подпись)
Оценка за курсовой проект ______________________________
«__»_________ 2020г. (подпись руководителя)
Москва 2020
Техническое задание
Номер варианта………………………………………………….. 306
Шифр корпуса…………………………………………………… ВЭЭ-01
Номинальный объем V, м3……………………………………… 20,0
Диаметр аппарата Da, мм ……………………………………….. 2800
Шифр мешалки ………………………………………………….. 07
Диаметр мешалки dм, мм ……………………………………….. 2000
Тип привода……………………………………………………… Тип 1
Мотор-редуктор………………………………………………….. МП02-15
Частота вращений n, об/мин…………………………………….. 31
Мощность мешалки N, кВт …………………………………….. 1,5
Давление в аппарате Pa, МПа…………………………………… 0,6
Остаточное давление в аппарате Pост, МПа……………………. 0,03
Давление в рубашке Pруб, МПа………………………………….. 0,4
Среда в аппарате ………………………………………………… H2O
Температура среды Т,֯С …………………………………………. 100
Оглавление
Техническое задание 2
Введение 4
1.Определение расчетных параметров химического аппарата 6
1.1. Выбор конструкционных материалов 6
1.2. Определение пробных давлений 6
1.3. Определение геометрических размеров аппарата 6
1.4. Расчет элементов корпуса аппарата 7
1.4.1. Расчет толщины стенки корпуса аппарата 7
1.4.2. Расчет толщины стенки рубашки 8
1.5. Выбор фланцевого соединения 8
1.6 Выбор привода 9
2. Расчет перемешивающего устройства 12
2.1. Выбор мешалки 12
2.2.Расчет лопастной мешалки на прочность 14
2.3.Расчет шпонки в ступице мешалки 15
2.4. Расчет вала мешалки на виброустойчивость 15
Выбор комплектующих элементов 18
3.1 Выбор штуцеров 18
3.2 Выбор люка 19
3.3. Выбор опор 19
3.4.Выбор сальникового уплотнения 21
Библиографический список 22
Введение
Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВЭЭ–01 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 цилиндрического 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.
К крышке аппарата крепится стойка Тип 1, с закрепленным на ней сальниковым уплотнением, двумя подшипниковыми опорами (2 подшипника на нижней и 4 на верхней), и муфтой МУВП, соединяющей мотор-редуктор МП02-15, закрепленный в верхней части стойки, с валом лопастного перемешивающего устройства.
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.
Материал корпуса, крышки, рубашки, мешалки и ее вала – сталь 10Х17Н13М2Т. Эта сталь выбрана потому, что она технологична в обработке, хорошо деформируется в холодной и горячих средах, т.е. обладает хорошей штампуемостью. Она хорошо сваривается всеми видами сварки и не требует обязательной термической обработки изделия после сварки. Но самое важное, что эта сталь отлично противостоит рабочей среде – воде, обладающей большой коррозийной активностью. Удорожание аппарата вследствие применения нержавеющей стали компенсируется долговечностью конструкции и повысившейся безопасностью её эксплуатации.
1.Определение расчетных параметров химического аппарата
1.1. Выбор конструкционных материалов
Материал корпуса аппарата, рубашки, фланцев – 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=100C = 139 МПа, [σ]t=20C =146 МПа
Модуль упругости первого рода: Е = 2*105 МПа
Материал болтов – сталь 35ХМ
Допускаемое напряжение: [σ]б = 230 МПа
1.2. Определение пробных давлений
Пробное давление для аппарата:
Рпр
= 1,25*Ра
*
= 1,25*0,6 *
= 0,8 МПа (1.1)
Пробное давления для рубашки:
Рпр = 1,5*Рруб * = 1,5*0,4 * = 0,6 МПа (1.2)
1.3. Определение геометрических размеров аппарата
Высота крышки аппарата:
Нкр
=
=
= 700 мм
(1.3)
Высота отбортовки крышки:
hотбкр = 60 мм
Высота днища аппарата:
Hдн
=
=
= 700 мм
(1.4)
Высота отбортовки днища:
Hднотб =60 мм
Высота цилиндрической части аппарата:
Нц.ч=
,
(1.5)
где
Vкр
=
=
= 2,874 м3
Vдн = = = 2,874 м3
Нц.ч
=
= 2315 м = 2315 мм
Высота обечайки:
Ноб = Нц.ч – hкр отб– hднотб – 2*(150 – 15 + Нфл) = 4266 – 60 – 60 – 2*(150 - 15 + +105) = 1715 мм
Принимаем Hоб=1800 мм
Высота цилиндрической части рубашки:
Hруб= 1600 мм
Диаметр рубашки:
Dруб = Da + 200 = 2800 + 200 = 3000 мм (1.6)