Министерство образования Российской Федерации

Российский Химико – Технологический Университет

им. Д. И. Менделеева

Кафедра Механики

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по прикладной механике

по теме:

“Вертикальный аппарат с механическим перемешивающим

устройством типа ВКЭ-2110”

Вариант № 17

Шифр 205.019.00.000.00

Руководитель: преподаватель Соколов – Бородкин Е.С.

Исполнитель: студент группы Э – 23 Щепилов Н.А.

Москва 2003

Содержание.

Введение

Техническое задание

I раздел. Определение размеров аппарата с приводом

1.1 Определение размеров аппарата без привода

1.1.1 Определение высоты цилиндрической части аппарата

1.1.2 Определение высоты обечайки.

1.1.3 Определение высоты крышки и днища.

1.1.4 Определение диаметра рубашки.

1.1.5 Определение высоты цилиндрической части рубашки.

1.2 Определение габаритов привода и мотор – редуктора.

1.2.1 Определение крутящего момента на валу.

1.2.2 Определение типа и габаритов стойки мотор – редуктора.

1.2.3 Определение расстояния между подшипниковыми опорами. Определение расстояния от верхней опоры до центра масс мешалки.

1.3 Выбор масштаба чертежа общего вида.

II раздел. Расчет аппарата на прочность

2.1 Расчет элементов корпуса.

2.1.1 Расчетное давление.

2.1.2 Расчетная температура.

2.1.3 Коэффициент прочности.

2.1.4 Прибавка для компенсации коррозии.

2.2 Расчет толщины стенки аппарата, нагруженного внутренним давлением.

2.2.1 Расчет цилиндрической обечайки.

2.2.2 Расчет эллиптической крышки.

2.3 Расчет толщины стенки аппарата, нагруженного внешним давлением.

2.3.1 Расчет цилиндрической обечайки нагруженной внешним давлением.

2.3.2 Расчет конического днища.

2.4 Расчет толщины стенки рубашки.

2.4.1 Цилиндрическая часть рубашки.

2.4.2 Коническое днище рубашки.

2.5 Расчет фланцевых соединений.

2.5.1 Расчетная температура фланцев и болтов.

2.5.2 Проверка металлической прокладки на прочность.

III раздел. Расчет элементов механического перемешивающего устройства.

3.1 Выбор расчетной схемы и приближенное вычисление диаметра вала мешалки от действия крутящего момента.

3.2 Расчет вала на виброустойчивость.

3.3 Проверка вала мешалки из условия совместного действия изгиба с кручением по энергетической теории прочности.

3.4 Выбор муфты и расчет шпоночного соединения муфты.

3.4.1 Проверка муфты на нагрузочную способность.

3.4.2 Расчет шпоночного соединения муфты.

3.5 Расчет шпоночного соединения ступицы мешалки.

3.5.1 Расчет шпоночного соединения ступицы.

3.5.2 Проверка прочности лопастей мешалки на изгиб и кручение.

IV раздел. Выбор опор и проверка на прочность.

4.1 Проверка на грузоподъемность.

4.2 Проверка площади опоры подкладного листа.

4.3 Прочность угловых сварных швов, соединяющих ребра опор с корпусом аппарата.

V раздел. Выбор штуцеров и люков.

VI раздел. Спецификации.

VII раздел. Литература.

Введение.

Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВКЭ – 2110 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 теплообмена и массообмена обеспечивает механическое перемешивающее устройство с приводом типа 2 по ОСТ 26-01-109-79.

Химические аппараты данной конструкции применяются в промышленности для проведения органических и неорганических синтезов, протекающих при повышенных температурах и давлениях в агрессивных средах, а так же 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 аппарату 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 эллиптического 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 корпусам с помощью фланцевого соединения), а также штуцер для выгрузки продукта, приваренный к нижней части днища корпуса.

К крышке аппарата крепится стойка, с закрепленным на ней торцевым уплотнением, подшипниковой опорой с двумя подшипниками, и муфтой, соединяющей вал мотор – редуктора, закрепленный в верхней части стойки, с валом рамного перемешивающего устройства.

Также к крышке приварены смотровой люк, штуцер ввода и два штуцера для крепления манометра и термопары.

Корпус и крышка скреплены между собой посредством фланцевого соединения типа выступ – впадина с фторопластовой прокладкой, обеспечивающей надежное уплотнение. Материалы болтов и гаек: сталь 35x5.

Тип перемешивающего устройства – рамный. Перекладина рамы приварена к ступице тавровым швом и усилена ребром жесткости. Ступица – разъемного типа, и крепится на нижнем конце вала четырьмя болтами.

Рубашка аппарата служит для подачи в нее через штуцер пара, обогревающего 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 X18H10T. 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.