2020-01-14
191
Содержание
1 Введение
2 Задание кафедры
3. Выбор материалов
3.1 Расчет элементов корпуса аппарата
3.2 Подбор и расчет привода
3.3 Расчет уплотнения
3.4 Расчет элементов механического перемешивающего устройства
3.5 Подбор подшипников качения
3.6 Подбор муфты
3.7 Расчет мешалки
3.7.1 Расчет шпонки на смятие
3.8 Расчет опор-лап аппарата
3.9 Подбор штуцеров и люка
4. Заключение
5. Список использованных источников
Введение
Аппараты с перемешивающими устройствами широко используются при проведении основных технологических процессов в химической и биохимической промышленности. На практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред в аппарате, состоящем из корпуса и перемешивающего устройства. Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов мешалки, что позволяет осуществить компоновку аппарата из типовых элементов (корпуса, мешалки, уплотнения вала, привода перемешивающего устройства по ОСТ 26-01-1205-95 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата. Одновременно устанавливается тип уплотнения для вала мешалки: сальниковое или торцевое. Необходимо учитывать, что приводы типа 1 и 3 с концевой опорой в аппарате для вала мешалки не надежны в эксплуатации при воздействии абразивной или коррозионной активной среды на вал и вкладыши подшипника. Типоразмер мотор-редуктора выбирается в соответствии с заданной частотой вращения вала мешалки и потребляемой мощности электродвигателя. В аппаратах всех типов могут применяться внутренние теплообменные устройства – змеевик, либо непосредственный обогрев рабочей среды подачей горячего пара.
Задание кафедры: произвести расчет и конструирование химического реакционного аппарата
Номер варианта 2
Номинальный объем V, м3 1
Внутренний диаметр D, мм 1000
Исполнение корпуса 01
Параметры мешалки
Шифр 23
Диаметр dм, мм 200
Частота вращения n, мин-1 630
Потребляемая мощность N, кВт 2,4
Давление в корпусе
Избыточное Ри, МПа 0,85
Остаточное Ро, МПа 0,02
Давление в рубашке, избыточное Рруб, МПа 0,35
Уровень жидкости в корпусе 
1,0
Параметры среды
Наименование KOH
Температура t, оС 100
Плотность 1280
Выбор материала
Материалы, выбранные для деталей и сборочных единиц, должны обеспечить надежность аппарата и мешалки в работе и экономичность в изготовлении.
При выборе материала необходимо учитывать рабочую температуры в аппарате, давление и коррозионную активность рабочей среды. Учитывая эти условия, выбираем материал:
· Для корпуса – Сталь X18H10T
Расчетная часть
Расчетная часть курсового проекта включает в себя проверочные расчеты составных частей аппарата с мешалкой по главным критериям работоспособности (прочность, устойчивость, термостойкость, коррозионная стойкость и т.д.).
Расчет геометрических частей аппарата
Расчет обечаек, днищ, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость под действием внутреннего и наружного давления с учетом термостойкости и коррозионной стойкости материалов выполняется в соответствии с ГОСТ 14249-80.
Определение расчетного давления в аппарате.
Расчетное давление – давление, при котором производится расчет на прочность и устойчивость элементов корпуса аппарата. По стандарту за рабочее давление принимается внутреннее давление среды в аппарате. Расчетное давление – это рабочее давление в аппарате без учета кратковременного повышения давления при срабатывании предохранительных устройств.
,
где Ризб – избыточное давление среды. Задается условиями технологического процесса.
- гидростатическое давление;
ρ – плотность жидкой среды, 
.
.
g =9,8 
- ускорение свободного падения.
Нж – высота столба жидкости.
Ргидр учитывается, если оно превышает 5% от давления 
.
- не учитывается.
Расчетное внутреннее давление
.
Расчет наружного давления, для проверки стенок корпуса на устойчивость.
Для элементов находящихся под рубашкой:
,
где Ра – атмосферное давление, Ра =0,1 МПа.
Ро – остаточное давление. Ро =0,02 МПа.
Рруб – избыточное давление в рубашке. Рруб =0,35 МПа.
Определяем допускаемое напряжение для выбранного материала
,
где 
- допускаемое напряжение
- поправочный коэффициент, учитывающий взрывоопасность среды 
;
- нормативное допускаемое напряжение 
.
Поправка на коррозию
,
где П – скорость коррозии в рабочей среде. П =0,1 
;
- срок службы аппарата. 
Расчет оболочек, нагруженных внутренним давлением
Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки
,
где D – внутренний диаметр корпуса;
- расчетное давление;
- допускаемое напряжение;
- коэффициент прочности продольного сварного шва обечайки, для стыковых и тавровых швов с двусторонним проваром и выполненных автоматической сваркой: 
C – поправка на коррозию;
С 0 – прибавка для округления до стандартного значения.
Расчет эллиптической крышки и элиптического днища.
Расчет оболочек, нагруженных наружным давлением.
Определяем предварительно толщину стенки цилиндрической обечайки.
nу = 2.4 – коэффициент запаса устойчивости в рабочем состоянии;
Е = 1.91∙105 МПа – модуль продольной расчетной упругости для материала обечайки при расчетной температуре;
L – длина гладкой обечайки;
D – внутренний диаметр аппарата;
L = H 2 – H 6 = 775 –325 = 450 мм
K 2 определяем по номограмме в учебнике Лощинского 
.
K 2 = 0.6
Проверяем допускаемое наружное давление.
Допускаемое давление из условия прочности:
Вспомогательный коэффициент:
Допускаемое давление из условия устойчивости:
Определяем допускаемое наружное давление:
Условие выполняется если 
0.43 МПа < 0,551 МПа – условие выполняется.
