Российский химико-технологический университет имени д.И.Менделеева

кафедра механики

Записка курсового проекта по теме:

«Химический аппарат с механически перемешивающим устройством типа 0107-1,6-1,3К-03»

Исполнитель 12 Метроff Позитива

Руководитель Малков Г.А.

Москва 2007

План

1. Техническое задание

2. Введение

3. Выбор конструкционных материалов

4. Расчётная часть

4.1. Расчёт основных размеров аппарата

4.2. Расчёт толщин элементов аппарата

4.2.1. Расчёт толщины цилиндрической обечайки аппарата

4.2.2. Расчёт толщины эллиптического днища аппарата

4.2.3. Расчёт толщины эллиптической крышки аппарата

4.2.4. Расчёт толщины цилиндрической обечайки рубашки

4.2.5. Расчёт толщины эллиптического днища рубашки

4.3. Определение допускаемых давлений

4.4. Подбор фланцев аппарата

4.5. Подбор привода мешалки

4.6. Расчёт вала

4.6.1. Расчёт вала на виброустойчивость

4.6.2. Расчёт вала на прочность

4.7. Проверочный расчёт мешалки

4.8. Подбор муфты

4.9. Подбор комплектующих

4.9.1. подбор уплотнителя

4.9.2. Подбор люков

4.9.3. Подбор штуцеров

4.9.4. Подбор опор аппарата

4.9.5. Подбор строповых устройств

5. Заключение

6. Литература

1. Техническое задание

1. тип аппарата – ВЭЭ (вертикальный с эллептическим днищем и эллиптической крышкой)

2. номинальный объём аппарата = 1,6

3. диаметр корпуса аппарата = 1,2

4. тип механической мешалки – Л (лопастная)

5. потребляемая мощность = 0,6

6. скорость вращения мешалки = 130

7. давление в корпусе аппарата = 1,3

8. давление в рубашке аппарата = 1,5

9. остаточное давление в рубашке = 0,015

10. площадь рубашки 4,1

11. характеристики среды :

А) состав

Б) плотность = 840

В) температура = 100

12. срок службы аппарата 10 лет

Аппарат состоит из корпуса – 1 (обечайки), к которой приварено эллиптическое днище – 2; внизу находится штуцер – 3 для слива продуктов. На гладкой рубашке – 4 имеются штуцера – 5,6 для ввода/вывода термостатической среды (вода). К рубашке также приварены 3 – 4 опоры аппарата в виде лап – 7, также приварены два строповых устройства – 8 для транспортировки полого аппарата. Через разъёмный фланец – 9 аппарат скреплён с эллиптической крышкой – 10, на ней установлен люк – 11. Также на крышке аппарата установлен штуцер – 12, предназначен для подачи реакционных ингредиентов, и установки измерительных приборов (манометров, термометров, прибор для измерения рН и другие). На крышке установлена рама привода – 13, на которой закреплён мотор – редуктор (мотор с редуктором) – 14, который через две подшипниковые пары – 15, муфты – 16, уплотнения – 17 вращает вал – 18 с расположенной на его конце мешалкой – 19, которая служит гомогенизации реакционной смеси.

3. Выбор конструкционных материалов

Для среды (30% раствора при температуре равной 100) по [ 1 ] табл. П – 1 для вполне стойких материалов (В)

1. для материала корпуса, днища, крышки, фланцев, вала, мешалки берём сталь 08Х18Н10Т.

2. для рубашки (вода при температуре 100) берём сталь 08Х18Н10Т.

3. для болтов фланца берём сталь 35ХМ.

4. для прокладки берём фторопласт-4 (минус – дорогостоящий материал; течёт под действием давления; плюс – большой температурный режим)

4. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.

4.1. РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ АППАРАТА.

По ГОСТУ высоту цилиндрической части без учёта высоты фланца и отбортовок днища и крышки следует назначить 1000мм

По ГОСТУ высоту рубашки следует назначить 800мм

4.2. РАСЧЁТ ТОЛЩИН ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТА.

Корпус аппарата изготавливается из листов проката, поставляемых металлургической промышленностью. Поэтому толщины листов подчинены ГОСТам. Стенки корпуса аппарата воспринимают внутренние и наружное давление.

4.2.1. РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКИ АППАРАТА.

Расчёт цилиндрических обечаек проводиться при воздействии внутреннего и внешнего давлений, а толщина стенки принимается максимальной из вычисленных значений.

1. При воздействии внутреннего давления

Так как гидростатическое давление в нижней точке аппарата, равное не превышает на 5% рабочее избыточное давление, то расчётное внутреннее давление определяется по формуле, где- рабочее давление аппарата

Где,

–толщина стенки цилиндрической обечайки,

- внутренний диаметр обечайки,

- прибавка на округление до стандартной толщины листа,

- коэффициент сварного шва,

- поправка на коррозию,

Где

- скорость коррозии (для вполне стойких материалов, =0,1мм/год)

- срок службы аппарата равный 10 годам, получим равное 1мм

- расчётное допускаемое напряжение.

Допускаемое напряжение для выбранного материала корпуса определяется по формуле

Где

- поправочный коэффициент, учитывающий взрыва - и пожараопасность среды в аппарате, поскольку среда не взрыва - и не пожараопасна то коэффициентбудет равен=1

- нормативное допускаемое напряжение. Нормативное допускаемое напряжение стали при различных температурах приведены в таблице П-3.

Нормативное допускаемое напряжение для стали 08Х18Н10Т при температуре в 100 равна=139МПа

Для максимальной прочности цилиндрической части аппарата сварной шов целесообразнее сделать двусторонним встык сплошным. Тогда коэффициент сварного шва будет равен =1 следовательно расчётное допускаемое давление равняется:

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 8мм

2. При воздействии внешнего давления

Расчётное наружное давление для корпуса аппарата находящегося под рубашкой находиться по формуле

,

Где

- остаточное давление в рубашке,

- рабочее давление в рубашке,

- атмосферное давление в рубашке,

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 10 мм

Где

–определяется по номограмме (см. методичку “ расчёт химического аппарата с механическим перемешивающим устройством”)

Коэффициенты определяются по формулам

- коэффициент запаса прочности (условие обеспечения устойчивости оболочки)

Е – модуль упругости определяемый по таблице П-4. Модуль упругости для легированной стали при температуре в 100

Где - расчетная длинна цилиндрической обечайки определяемая следующим образом

Где = 0,1м

- высота отбортовки

По ГОСТу толщину стенки аппарата следует назначить 12 мм

По результатам расчётов толщину стенки цилиндрической обечайки принимают равной

Значит толщину цилиндрической части аппарата принимаем равной 12 мм.