Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский государственный технологический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методички для специальности "Машины и аппараты..." / новосельская

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

26.03.2015

Размер:

2.64 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 107 8 9 10 > Следующая >>>

5	лопастями	Гладкостенн	4
5	крыловидн	ый	4			С
	ой формы	С		11	Шнековая	центральной	–
6		центральной	–			циркуляцио
6		циркуляцио	–			нной трубой
		циркуляцио				нной трубой
		нной трубой

Для ламинарного режима зависимость KN = f(Reц) для трехлопастных мешалок может быть представлена выражением

K	N	= 40 Re−1,0	,	(4.6)
	N	ц

соответствующим прямой 10 на рис. 4.27.

В отличие от стальных трехлопастных мешалок трехлопастные эмалированные мешалки имеют лопасти, плоскость которых образует угол 90° с плоскостью их вращения. Это отражается на ходе функции KN = f(Reц), представленной кривыми 7– 9 на рис. 4.26 для различных значений симплекса ГD.

На этом же рисунке кривой 12 для турбулентного и прямой 18 для ламинарного режимов представлена функция KN = f(Reц) для шестилопастной мешалки. Нетрудно заметить, что в области ламинарного режима указанная функция может быть заменена следующим аналитическим (прямая 18 на рис. 4.26) выражением:

K	N	= 50 Re−1,0 .	(4.7)
	N	ц

Винтовые мешалки с лопастями профилированной формы и с лопастями постоянной толщины. Зависимости KN = f(Reц) для винтовых мешалок с лопастями профилированной формы представлены на рис. 4.27 кривыми 4– 7, причем для ламинарного режима, независимо от симплекса ГD, графическая зависимость KN = f(Reц) может быть заменена аналитическим выражением (4.6).

Рис. 4.27. Зависимость критерия мощности KN от критерия Рейнольдса Reц для винтовых мешалок с лопастями профилированной формы

Для винтовых мешалок упрощенной формы зависимости KN = f(Reц) представлены кривыми 4– 7 (табл. 4.22) на рис. 4.28.

						Таблица 4.22

№	Тип	Тип		№	Тип	Тип
криво	Тип	Тип	ГD	криво	Тип	Тип		ГD
криво	мешалки	аппарата	ГD	криво	мешалки	аппарата		ГD
й				й
1			2,0	8	Якорные и			2,0
	Якорные и				рамные	Гладкостенн
2	рамные	Гладкостенн	1,5	9	эмалиро-	Гладкостенн		1,5
	эмалиро-	ый			ванные	ый
	эмалиро-	ый			ванные
3	ванные		1,15	10
3			1,15			С	2,0–6,0
						С
						отражательн
		С		11		отражательн
		С		11		ыми пере-
	Винтовая с	отражательн				ыми пере-
4	Винтовая с	ыми	1,5–3,0		Клетьевые	городками
	профилем	перегородка			Клетьевые
	профилем	перегородка
	лопасти	ми		12		Гладкостенн		6
	упрощенно	ми		12				6
5	упрощенно		3,0
	й формы	Гладкостенн				ый
6	й формы	Гладкостенн	1,5	13		ый		4
		ый
7		ый	1,5–3,0	14				2
7			1,5–3,0	14				2
В	области	переходного режима			зависимость KN = f(Reц)			для

мешалок такого типа может быть представлена (прямая 7) следующим аналитическим выражением:

K	N	= 10 Re−0,5 .	(4.8)
	N	ц

Рис. 4.28. Зависимость критерия мощности KN от критерия Рейнольдса Reц для винтовых мешалок упрощенной формы

В тех случаях, когда винтовая мешалка устанавливается в центральную циркуляционную трубу, для определения мощности перемешивания необходимо использовать значение KN, представленное кривой 6 на рис. 4.27.

Турбинные открытые и закрытые мешалки. Зависимости

KN = f(Reц) для различных областей работы открытых турбинных мешалок показаны на рис. 4.26, на котором прямой 17 представлена зависимость для ламинарного режима работы. В аналитическом виде прямая 17 определяется теоретической формулой

K N = (77 - 93) Reц−1,0 ,

(4.9)

справедливой для гладкостенных аппаратов.

В турбулентной области (102 £ Re4 £ 2 × 104) для нахождения критерия мощности KN гладкостенных аппаратов может быть использовано выражение (кривая 10 рис. 4.26)

KN =14,5Reц−0,27 .

(4.10)

Повышение частоты вращения мешалки, работающей в гладкостенном аппарате, приводит к возникновению воронки, увеличению поступления воздуха с поверхности в перемешиваемую жидкость и резкому снижению критерия мощности KN.

Наличие отражательных перегородок меняет характер движения жидкости в аппарате, что влияет на изменение функции KN = f(Reц) в

турбулентной области и не влияет на ее изменение в ламинарной. Однако при ламинарном режиме движения поле скоростей за перегородками имеет сложную структуру, приводящую к изменению функции KN = f(Reц), в результате чего эта функция может быть представлена аналитическим выражением (прямая 16 на рис. 4.26):

K N = 145 Reц−1,0 ,

(4.11)

отличающимся от зависимости (4.9). Выражение (4.11) ограничивает диапазон предельных значений величины KN, подтвержденных опытными данными.

В турбулентной области (Reц > 102) для аппаратов с отражательными перегородками критерий мощности KN не зависит от критерия Рейнольдса Reц:

KN = 6,4 = const,

(4.12)

что показано прямой 15 на рис. 4.2.

Клетьевые мешалки. Зависимость KN = f(Reц) для клетьевых мешалок представлена на рис. 4.28 кривыми 10– 14. При этом в ламинарном режиме работы (прямая 10) эта зависимость может быть представлена аналитически в виде формулы

K N = 380 Reц−1,0 ,

(4.13)

а в турбулентном (аппарат с перегородками, прямая 11 на рис. 4.28) – выражением

KN = 16 = const.

(4.14)

4.4. Валы и опоры валов перемешивающих устройств

Валы аппаратов для перемешивания жидких сред представляют собой элемент их конструкции, предназначенный для передачи момента от мотор-редуктора к мешалке.

В зависимости от объемов аппаратов, частоты вращения вала и передаваемого момента в аппаратах с корпусом одного и того же диаметра могут использоваться валы с различными диаметрами dв

(табл. 4.23).

Таблица 4.23

Применяемость валов в зависимости от характеристики аппарата

Номинальный	Диаметр аппарата,			Диаметр вала, dв, мм
объем, V, м3	D, мм
объем, V, м3	D, мм	25	40	50	65	80	95	110	130
0,01	273*	+

0,016		+

0,025	325*	+

0,040	400	+	+

0,063		+	+
0,063		+	+

0,1	500		+

0,16	600		+

0,25	700		+

0,4	800		+
0,63	1000		+	+	+
1,0				+	+
	1200
1,25	1200			+	+	+

1,60				+	+	+

2,0	1400			+	+	+

2,5				+	+	+
2,5				+	+	+

3,2	1600				+	+

4,0					+	+
4,0					+	+

5,0	1800				+	+	+

6,3					+	+	+
6,3					+	+	+

8,0	2000				+	+	+

10,0	2200					+	+

12,5	2400					+	+	+

16						+	+	+
						+	+	+
	2800					+	+	+
	2800					+	+	+
20	2600					+	+	+	+
20	3000					+	+	+	+
	3000					+	+	+	+
25	2800					+	+	+	+
25	3200					+	+	+	+
	3200					+	+	+	+

32	3000						+	+	+

40	3200						+	+	+

50	3000						+	+	+

63	3200						+	+	+

Примечания: 1. Знаком «+» отмечен диаметр вала, который применяется для данного объема аппарата.

2.Наружный диаметр аппарата указан звездочкой.

Всоответствии с ОСТ 26-01-1299-83 валы аппаратов могут быть

разъемными и неразъемными. Как неразъемные, так и разъемные валы могут устанавливаться в корпусах аппаратов всех типов. При этом длина консольного вала lк зависит от типа корпуса, в котором

используется вал, и вида мешалки, для вращения которой он предназначен, и выбирается из ряда:

lк = 90, 100, 140, 180, 200, 220, 250, 300, 360, 400, 450, 500, 560, 680, 710, 800, 900, 1000, 1060, 1180, 1320, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 2000, 2240, 2350, 2650, 2800, 3000, 3150, 3350, 3550, 3750, 4000,

4500, 5000, 5300, 6000, 6300, 6700, 7100 мм.

Длина консольной части вала lк одинакова для трехлопастных, турбинных, шестилопастных и лопастных мешалок. Для рамных мешалок величина lк меньше, чем для трехлопастных, а для

клетьевых мешалок – меньше, чем для рамных.

В нижней консольной части

валов имеется монтажная втулка,

необходимая для удержания вала

при его монтаже (рис. 4.29).

Опоры

валов

аппаратов

представляют

собой

d" = 1,2d!

конструкцию,

предназначенную

Рис. 4.29. Сопряжение монтажной

для

восприятия осевых и

радиальных нагрузок на вал и

втулки с элементами корпуса аппарата

(сечение І – І проходит через точку

создания

наиболее

пересечения внутренней поверхности

благоприятных условий для его

крышки аппарата с его осью; s ³ 5 мм)

работы.

аппаратах

для

консольных валов используют обычно опоры качения, располагающиеся в стойках привода. Конструкции приводов перемешивающих устройств приведены в справочнике [11].

Для увеличения виброустойчивости валов мешалок применяют концевые опоры скольжения, располагающиеся в нижней части корпуса аппарата. Опоры такого типа выполняются внутренними (рис. 4.30) или наружными (рис. 4.31).

Концевые опоры внутреннего типа работают погруженными в перемешиваемую среду, поэтому марки материалов, используемых для трущихся пар этих опор, должны быть коррозионно-стойкими в перемешиваемой среде. В случае применения наружных концевых опор трения следует предусмотреть их смазку от внешнего источника.

			"

	а
				Рис. 4.31. Наружные опоры
Рис. 4.30. Внутренние опоры
трения валов аппаратов:				трения валов аппаратов:
а – с цилиндрической				а – со сферической
опорной втулкой;				опорной втулкой;
б –		со сферической		б – с цилиндрической
опорной втулкой				опорной втулкой

В качестве смазывающей среды может быть использован один из компонентов перемешиваемой жидкости, не содержащей абразивных включений и обладающейнаилучшимисмазывающимисвойствами[8, 14].

4.5. Расчет вала перемешивающего устройства на виброустойчивость

Согласно [11, 14], условие виброустойчивости для жесткого вала постоянного сечения имеет вид

	ω	≤ 0,7,	(4.15)

	ωкр
где ω – угловая скорость вращения вала, рад/с; ωкр –			критическая
угловая скорость вращения вала, рад/с.
Угловая скорость вращения вала рассчитывается по следующей
формуле:
ω = πп ,			(4.16)
30

где п – частота вращения вала перемешивающего устройства, об/мин. Критическая угловая скорость вращения вала определяется по

формуле

ω =	k	=	1	,	(4.17)
			тδ11
кр	т

где k – коэффициент жесткости вала, k = 48ЕI/L3 = 1/δ11; Е – модуль продольной упругости материала вала, МПа; I – момент инерции поперечного сечения вала, м4; L – длина вала, м; т – масса перемешивающего устройства, кг; δ11 – прогиб вала (коэффициент влияния) в точке крепления перемешивающего устройства от единичной поперечной силы, приложенной в той же точке.

Для однопролетного и консольного валов на неподатливых подшипниках значения коэффициентов δ11 представлены в табл. 4.24.

Если на валу закреплен не один, а два или несколько перемешивающих устройств (табл. 4.24), то первая критическая скорость вала (перемешивающего устройства) вычисляется по

формуле Донкерли [12]:
	1	=		1		+		1		+ K +	1			,		(4.18)
	ωкр2	=		ωкр2		+		ωкр2		+ K +	ωкр2			,		(4.18)
	ωкр2			ωкр2	.1			ωкр2	.2		ωкр2		.i
при этом

ωкр.1 =				1			, K , ωкр.i =						1		,	(4.19)


			т1δ11(1)									тiδ11(i)

где δ11(i) – коэффициент влияния при установке на валу одного i-го диска, определяемый по формулам из табл. 4.24.

Таблица 4.24

Коэффициенты влияния δ11 и δ11(i) для валов с сосредоточенными массами

Расчетная схема

ЕI

ЕI1

ЕI2

Формулы

δ	=	l3	(L − l )2	+	l2	(L − l )3
		1	1		1			1	.
		3EI L2			3EI				.
11		3EI L2			3EI		2	L2
			1				2

= I

πd 4

(L − l )2

При I

3EIL

δ =

(L − l )2

;

11(1)

3EIL

11(i)

3EIL

LL12

L13

3EI1

3EI2

При I1 = I2 =

πd 4

δ11 =

L L2

3EI

Окончание табл. 4.24

Расчетная схема

Формулы

L2 L12

l12i (L + l1i )

δ =

; δ

l1i

11(1)

3EI

11(i)

3EI

В целом, коэффициент влияния представляет собой статическую силу, вызывающую единичное перемещение, и зависит от геометрических параметров и способа закрепления вала.

5.ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

5.1.Расчет корпуса аппарата на прочность

Исходные данные: вертикальный аппарат с мешалкой (рис. 5.1) с диаметром цилиндрической обечайки D = 1,6 м, диаметром рубашки

Dр = 1,8 м,	длиной цилиндрической обечайки			L = 2,3 м,	рабочим
давлением	в	аппарате р = 0,1 МПа, давлением в			рубашке
р = 0,16 МПа. Среда в аппарате –			агрессивная (t = 80°С), теплоагент в
рубашке –	пар	с температурой	t = 110–120° С,	материал	корпуса
аппарата –	сталь 12Х18Н10Т.

				hp

		D

					lц

	р		р
H	р		р
H

hот

Нд

Рис. 5.1. Расчетная схема вертикального аппарата

5.1.1. Расчет обечайки, нагруженной внутренним давлением

Расчет ведется по методике [1, 2, 7, 16]. Расчетное давление находится по формуле:

pR =1,25 р ,

(5.1)

где р – рабочее давление в аппарате, МПа.

рR =1,25 × 0,1 = 0,125 МПа.

Расчетная толщина стенки обечайки, нагруженной внутренним давлением, определяется по формуле:

sR	=	рR D		,	(5.2)

		2[σ]ϕрϕотв − рR
где рR – расчетное давление, Па; D –			внутренний диаметр аппарата, м;

2 – коэффициент, означающий, что расчет ведется по максимальным

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 107 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Методички для специальности "Машины и аппараты..."

#
26.03.20153.6 Mб45Калишук_ПИАХТ.pdf
#
26.03.20151.04 Mб27Калишук_ПиАХТ_Ч.2.pdf
#
26.03.201531.06 Mб22Калишук_Процессы.pdf
#
26.03.2015682 Кб17Кулис_Основы управления.2010.pdf
#
26.03.20152.64 Mб45новосельская.pdf
#
26.03.2015297.48 Кб17Основы механизации_ Петров.pdf
#
26.03.2015715.93 Кб18Политология для з.о.2011.Крючек.pdf
#
26.03.2015883.99 Кб28Технология основных химических производств_Лихачева для з.о.pdf
#
26.03.2015239.18 Кб18экономика отрасли.2007 Сидорова Сюсюкина _Поз.141_.pdf
#
26.03.2015484.01 Кб21Экономика предприятияя отрасли для з.о.2006.pdf