Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

, (41)

где d_М - диаметр мешалки, м;

n - частота вращения мешалки, об/c;

ρ_С - плотность перемешиваемой среды, кг/м³;

К _N - критерий мощности.

Критерий мощности зависит от типа мешалки и центробежного критерия Рейнольдса и определяется по графикам, приведенным в приложении М.

Центробежный критерий Рейнольдса определяем по формуле

 

. (42)

 

Здесь ρ_с=1020 кг/м³ - плотность среды в аппарате,

µ_С = 4,4 Па∙с - динамический коэффициент вязкости среды. Они определяются по таблице Б1 приложения Б.

Расчетная частота вращения мешалки в об/сек в 60 раз меньше числа оборотов ее в минуту, т.е.

 

 (43)

 

Находим критерий Рейнольдса

 

 

По приложению М находим критерий мощности К _N = 0,95.

Мощность, необходимая на перемешивание

 

 

При наличии различных устройств внутри аппарата мощность на перемешивание увеличивается:

 

, (44)

 

где  - коэффициент, учитывающий соотношение высоты жидкости и диаметра аппарата:

при h_Ж > D , (45)

при h_Ж ≤ D Принимают К_н=1;

К₁ = 1,1 - коэффициент, учитывающий наличие гильзы термометра;

К₂ = 1,2 - коэффициент, учитывающий наличие давильной трубы (если она предусмотрена), устройства для замера уровня среды в аппарате.

Получаем:

 

 

Определяем необходимую мощность электродвигателя (Вт)

 

. (46)

 

Здесь η=0,9 - коэффициент полезного действия привода;

k_п=1,3 - коэффициент, учитывающий перегрузку двигателя в момент пуска;

Р_тр - затраты на трение в сальниковом уплотнении. Ориентировочно можно принять:

 

Р_тр= (3,5÷4,5) ∙d _вал (Вт). (47)

 

Здесь d _{вал -} диаметр вала мешалки в мм.

Тогда:

 

Р_тр= (3,5÷4,5) ∙d _вал = (3,5÷4,5) ∙28=98÷126 Вт.

 

Принимаем Р_тр =120Вт.

 

Выбор привода

Привод мешалки состоит из мотор-редуктора, установленного на стойке, в которой крепится опора вала мешалки, вал мешалки соединяется с валом привода с помощью муфты продольно-разъемной.

По заданному числу оборотов мешалки (n=85 об/мин) и необходимой мощности элекродвигателя Р`_э =834,57 Вт по таблице Н1 приложения Н принимаем мотор-редуктор типоразмера МРВ 0.4 с передаточным числом 16 и комплектующим электродвигателем типоразмера АИJ80А4 мощностью 1,1 кВт, габаритный размер электродвигателя (высота) L_дв= 300 мм. Условное обозначение мотор-редуктора МРВ04-16 1,1/85. Диаметр выходного вала мотор-редуктора 22 мм. Масса мотор-редуктора 41,3 кг.

Привод со стойкой выбираем по приложению П.

Масса стойки: 68кг,

Масса привода складывается из массы мотор-редуктора и массы стойки:

 

m_пр = 41,3+68 = 109,3 кг

 

Выбор опор аппарата

 

Для выбора опор необходимо определить массу всего аппарата, которую можно рассчитать по формуле:

 

, (48)

 

где 1,1 - коэффициент, учитывающий вес неучтенных в этой формуле частей аппарата;

3 - коэффициент, учитывающий вес днища, крышки и днища рубашки;

2 - коэффициент, учитывающий вес обечайки аппарата и рубашки;

Сначала определим массы составных частей аппарата, а потом массу всего аппарата.

Массу днища определяем по таблице Д1 приложения Д.

m_дн = 24,0 кг.

Масса обечайки

m_об= ρ ∙ V, (49)

где ρ - плотность металла обечайки (ρ = 7,8∙10³ кг/м³),

V - объем металла, необходимого для изготовления обечайки.

 

V= π∙ D∙ H_об∙ S = 3,14∙0,8∙0,55∙0,010 = 0,013816 м³. (50)

 

Здесь D = 0,8 м - внутренний диаметр аппарата,

 

Н_об = Н - 2Н_дн = 950 - 2∙200 =550 мм =0,55 м

 

Здесь Н_дн= 0,25∙D = 0,25∙800 = 200 мм =0,20 м - высота днища аппарата,

S = 0,010 м - толщина обечайки.

Тогда

 

m_об=7,8∙10³∙0,013816= 107,7648 кг (51)

 

Масса m_пр = 109,3 кг - вес привода

Масса жидкостной среды в аппарате

 

m_ж= 0,8∙V_ап ∙ρ =0,8∙0,40 ∙1020= 326,4 кг. (52)

 

Здесь 0,8 - коэффициент заполнения аппарата,

V_ап= 0,40 м³ - объем аппарата,

ρ=1020 кг/м³ - плотность жидкостной среды в аппарате.

Масса всего аппарата

 

m_ап= 1,1∙ (3∙m_дн+2∙m_об+m_пр +m_ж) = =1,1∙ (3∙24,0+2∙107,7648+109,3+326,4) =795,55256 кг.

 

Вес аппарата

 

G_ап = 9,81∙ m_ап = 9,81∙795,55256 ≈ 7804,4 Н

 

Обычно вертикальные аппараты устанавливаются с помощью опор на межэтажном перекрытии или на металлической раме.

В качестве опор рекомендованы опорные лапы подвесных сосудов и аппаратов (ГОСТ 26296-84 исполнения 2). Используем опорную лапу с подкладным листом для увеличения жесткости рубашки аппарата, к которой приваривается опора. Толщина подкладного листа равна толщине стенки обечайки рубашки.

Вес, который приходится на одну опору

 

 (53)

 

Здесь К_Н = 1,5…2 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между опорами, принимаем К_Н=2.

Z - количество опор.

Принимаем Z =4.

Тогда

 

 

Опору подбираем по таблице Р1 приложения Р. Принимаем лапу опорную подвесных сосудов и аппаратов с максимальной нагрузкой на одну опору 6300 Н, ее обозначение "Опорная лапа 2-6300 ГОСТ 26296-84".

Геометрические размеры опоры приведены в таблице Р1 приложения Р.

Выводы

 

В курсовом проекте выбран конструкционный материал для корпуса аппарата и рубашки, рассчитаны основные элементы аппарата:

определены расчетные параметры аппарата,

рассчитаны и выбраны стандартные толщины стенок обечайки корпуса, эллиптического днища и рубашки аппарата,

выбрано стандартное фланцевое соединение аппарата,

рассчитано перемешивающее устройство,

определены геометрические размеры мешалки,

рассчитана мощность на перемешивание и выбран привод аппарата,

подобраны стандартные опоры аппарата,

в результате проектирования выбран стандартный вертикальный аппарат, соответствующий ГОСТ 20680 - 75.

 

Список литературы

 

1. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. -Л.: / Машиностроение, 1970. -750с.

2. Прикладная механика. Курсовой проект. Аппарат вертикальный с механическим перемешивающим устройством / Сост.: Герасимов В.К., Лихачев А.И. - Рубежное: ИХТ ВНУ, 2008. -60 с.

3. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 79 с.

4. Михалев М.Ф., Третьяков Н.П. и др. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. - Л.: Машиностроение, 1984. - 300 с.

5. ГОСТ 20680 - 75 Аппараты с механическими перемешивающими устройствами вертикальные.

6. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред: Справочное пособие. - Л., Машиностроение, 1979 - 272 с.

7. Бакланов Н.А. Перемешивание жидкостей - Л., Химия, 1979 - 64с.

8. Канторович З.Б. Основы расчета химических машин и аппаратов - М., Машгиз, 1946 - 600 с.

9. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками - Л., Химия, 1975 - 384с.

Приложения

 

Приложение А

 

Таблица А1 - Допускаемые напряжения  и модуль продольной

упругости Е сталей для химических аппаратов

Марка стали	Толщина, мм	, МПа при температуре °С			Е·10-5, МПа при температуре °С
		20	100	150	20	100	150
ВМСтЗсп	до 20	154	149	145	1,99	1,91	1,86
	свыше 20	140	134	131	1,99	1,91	1,86
20, 20К	до 60	147	142	139	1,99	1,91	1,86
08Х18Н10Т	любая	168	156	148	2,00	2,00	1,99
10Х17Н13М2Т	любая	184	174	168	2,00	2,00	1,99
08Х21Н6М2Т	любая	233	200	193	2,00	2,00	1,99

 

Приложение Б

 

Таблица Б1 - Рекомендуемые стали для химических аппаратов,

работающих в различных агрессивных средах.

Наименование вещества	С*, %	t, ºС	ρ, кг/м3	μ, Па∙с	Марка стали
Азотная кислота НNO3	50	20	1310	1,88	08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т
		60	1260	0,9
	100	20	1510	0,8
		100	1370	0,35
Анилин	3	20	1020	4,4	08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т
Дихлорэтан СН2Сℓ·СН2Сℓ	100	40	1220	0,65	08Х18Н10Т 10Х18Н9ТА
		80	1160	0,42
Едкий натр NaOH	10	60	1090	0,91	ВМСтЗсп, 20К 08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т
	30	100	1275	1,82
Едкий кали КОН	10	20	1100	1,86	ВМСтЗсп, 20К
Серная кислота Н2SO4	98	20	1837	25,8	ВМСтЗсп, 20К
	олеум 20%SO3	60	1844	9,0	08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т 10Х17Н13М2Т
Вода пресная		20	ВМСтЗсп, 20К, 20, П=0,05 мм/год
		100	ВМСтЗсп, 20К, 20, П=0,1 мм/год
		20…100	Легированные стали П=0,000 мм/год

 

Примечание. Если для стали не указано значение скорости коррозии П, то следует принимать П = 0,1 мм/год. Параметры агрессивных веществ: С* - концентрация вещества, ρ - плотность, μ - коэффициент динамической вязкости, П - скорость коррозии (проницаемость).

Приложение В

 

Рисунок В1 - Номограмма для коэффициента К₂ в зависимости от К₁ и К₃

Приложение Г

 

Таблица Г1 - Стандартная толщина стального листа S и минусовый допуск на толщину ΔS

S мм	4	5	6	8	10	12	14	16	18	20	22
ΔS мм	-0,4	-0,5	-0,6	-0,8

 

Приложение Д

 

Рисунок Д1 - Схема днища аппарата

 

Таблица Д1 - Длина (высота) отбортованной части днища h₁, мм,

в скобках указана масса днища в килограммах m_дн, кг

D мм	S1, мм
	4	5		6	8	10	12	14
700	25 (18,6)	25 (23,4)	25 (28,1)		25 (37,7)	25 (47,4)	25 (57,1)	25 (67,5)
800	25 (24,0)	25 (30,1)	25 (36,2)		25 (48,5)	25 (60,9)	25 (73,5)	40 (90,3)
900	25 (30)	25 (37,3)	25 (45,3)		25 (60,7)	25 (76,2)	40 (95,9)	40 (112)
1000	-	25 (46,2)	25 (55,5)		25 (74,3)	25 (93,2)	40 (117)	40 (137)
1100	-	-	25 (66,7)		25 (89,2)	40 (115)	40 (140)	40 (164)
1200	-	-	25 (78,9)		25 (105)	40 (137)	40 (165)	40 (193)
1300	-	-	25 (95,4)		25 (127)	40 (159)	40 (192)	40 (224)
1400	-	-	25 (106)		40 (146)	40 (183)	40 (221)	40 (258)
1500	-	-	25 (121)		40 (167)	40 (209)	40 (252)	40 (295)

 

Приложение Е

 

Рисунок Е1 - Схема аппарата с рубашкой

 

Таблица Е1 - Диаметр аппарата D, диаметр рубашки D_P, зазор между днищем корпуса и днищем рубашки а

D, мм	DP, мм	а, мм
700	800	30
800	900
900	1000
1000	1100
1200	1300
1400	1500

Приложение Ж

 

Рисунок Ж1 - Схема расположения штуцеров на крышке аппарата

Приложение Ж (Продолжение)

 

Таблица Ж1 - Условные проходы штуцеров аппаратов

Диаметр корпуса D, мм	Диаметр условного прохода штуцера dу, мм								D2,мм	Вылет штуцера, мм
	Г	Д	Е	Ж	И	К	Л	М, Н
700	100	80	50	50	25	32	100	32	510	80
800, 900	125	80	50	50	32	50	100	32	550	80
1000, 1100	150	100	80	50	50	80	100	50	700	100
1200, 1300	250	150	100	50	50	100	100	50	800	150
1400, 1500	250	150	100	50	50	100	100	50	940	150

 

Рисунок Ж2 - Схема штуцера

Приложение Ж (Продолжение)

 

Таблица Ж2 - Фланцы штуцеров, трубопроводов, арматуры. Стальные, цельные, приварные по ГОСТ 12820-80Р_У - условное давление, d_У - условный диаметр трубы, d_Н - наружный диаметр трубы, d_б - диаметр болтов, Z - число болтов.

РУ, МПа		dУ		dН		Dф	Dб	D1		dб		Z	h, мм	h1 мм		Масса, кг
		мм
0,3		25		32		100	75	75		М10		4	10	2		0,55
0,6		25		32		100	75	60		М10		4	12	2		0,64
1,0		25		32		115	85	68		М12		4	12	2		0,89
0,3		32		38		120	90	95		М12		4	10	2		0,79
0,6		32		38		120	90	70		М12		4	13	2		1,01
1,0		32		38		136	100	78		М16		4	14	2		1,40
0,3		50		59		140	110	110		М12		4	10	3		1,04
0,6		50		59		140	110	90		М12		4	13	3		1,33
1,0		50		59		160	125	102		М16		4	15	3		2,06
0,3		100		110		205	170	155		М16		4	11	3		2,14
0,6	100		110		205		170		148		М16	4	15		3	2,85
1,0	100		110		215		180		158		М16	8	19		3	3,96
0,3	150		154		260		225		202		М16	8	13		3	3,61
0,6	150		154		260		225		202		М16	8	17		3	4,39
1,0	150		154		280		240		212		М20	8	21		3	6,62
0,3	250		273		370		335		312		М16	12	18		3	6,95
0,6	250		273		370		335		312		М18	12	18		3	7,67
1,0	250		273		390		350		320		М22	12	22		3	10,65

 

Приложение Ж (Окончание)

 

Таблица Ж3- Фланцы стальных сварных аппаратов цельные для обечаек и днищ с внутренними базовыми размерами. Конструкция без приварной втулки (ГОСТ 28759.2-90)

D, мм	Ру, Мпа	Испол.	Dф, мм	Dб, мм	Dшип, мм	Dпаз, мм	Dпр, мм	а, мм	b, мм	h, мм	dотв, мм	dб, мм	n, шт	Масса, кг
700	0,3	3	820	780		743		12	25	15	23	М20	24	21,8
		2			744		752	14						20,8
	0,6	3				743		12	35				28	31,8
		2			744		752	14						30,8
	1,0	3	840	800		763		12					32	38
		2			764		772	14						36,9
800	0,3	3	920	880		841		12	25				28	24,6
		2			842		852	14						23,5
	0,6	3				841		12	35				32	35,9
		2			842		852	14						34,8
	1,0	3	945	905		865		12	40				40	51,5
		2			866		876	14						50,4
1000	0,3	3	1130	1090		1050		13	30				36	41,5
		2			1052		1062	15,5						39,9
	0,6	3				1050		13	40				44	65,7
		2			1052		1062	15,5						55,1
	1,0	3	1145	1105		1064		13	50					80,9
		2			1066		1067	15,5						79,3
1200	0,3	3	1330	1290				13	35					58,4
		2			1248		1260	15,5						56,6
	0,6	3						13	45					76,4
		2			1248		1260	15,5						74,6
	1,0	3	1350	1310				13	60					121,1
		2			1268		1280	15,5						119,3
1400	0,3	3	1530	1490				13	35				48	68
		2			1448		1460	15,5						65,9
	0,6	3						13	50				52	99,2
		2			1448		1460	15,5						97,1
	1,0	3	1550	1510				13	60				68	138,5
		2			1470		1484	15,5						136,5

 

Примечание: Толщина прокладки для всех приведенных диаметров фланцев S_пр=2мм.

 

Таблица Ж4 - Стандартные длины болтов М20 по ГОСТ 7798-70

Болт	Стандартная длина
М20	…50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 220, 240…

 

Приложение И

 

Схемы мешалок в корпусе аппарата и расчетные размеры

 

Расчетный диаметр лопастной мешалки:

 

 

Рисунок И1 - Схема мешалки лопастной

Высота расположения мешалки над днищем аппарата

 

Приложение К

 

Размеры лопастных мешалок

 

Рисунок К1 - Схема лопастной мешалки

 

Таблица К.1 - Параметры и размеры лопастных мешалок

dм	dступ	b	Dступ	hст	s	Масса, кг
400	22	40	50	50	6	1,34
450		45				1,83
500	25	50	63	70	8	2,89
560		56				3,40
630	32	64	80			4,00
710		72		90	10	6,30
800	45	80	90			7,50

 

Приложение Л

 

Стандартные диаметры валов аппаратов:

… 18, 20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,68,71,80,90,100…

Приложение М

 

Графики для определения критерия К _N для мешалок

1 - для лопастных мешалок,

2 - для якорных и рамных мешалок,

3 - для турбинных мешалок

Приложение Н

 

Таблица Н1 - Основные параметры и габаритные размеры

мотор-редукторов

Число оборотов n, об/мин	Типоразмер	Передаточное число	Диаметр выходного вала dвал, мм	Комплектующий электродвигатель			Масса мотор-редуктора, кг
				Типоразмер	Мощность, кВт	Габаритный размер Lдв, мм
180	МРВ 02	7,7	18	АИУ63А4	0,25	245	22,1
				АИУ63В4	0,37	245	22,6
				АИУ71А4	0,55	265	26,1
				АИУ71В4	0,75	265	27,1
	МРВ 04		22	АИУ80А4	1,1	300	32,6
				АИУ80В4	1,5	300	35,6
	МП01-05	5,74	30	АИМ100L6	2,2	394	66,5
				АИМ112МА6	3	444	80
	МП01-10		40	АИМ112МВ6	4	444	84
				АИМ132S6	5,5	435	90
37,5	МРВ 02	39,6	18	АИУ63А4	0,25	245	27,3
				АИУ63В4	0,37	245	28,3
				АИУ71А4	0,55	265	31,8
				АИУ71В4	0,75	265	32,8
	МРВ 04		22	АИУ80А4	1,1	300	28,3
				АИУ80В4	1,5	300	41,3
	МП01-05	26,7	30	АИМ100L6	2,2	394	66,5
				АИМ112МА6	3	444	80
	МП01-10		40	АИМ112МВ6	4	444	84
				АИМ132S6	5,5	435	90
56	МРВ 02	25,2	18	АИУ63А4	0,25	245	27,3
				АИУ63В4	0,37	245	28,3
				АИУ71А4	0,55	265	31,8
				АИУ71В4	0,75	265	32,8
	МРВ 04		22	АИУ80А4	1,1	300	28,3
				АИУ80В4	1,5	300	41,3
	МП01-05	17,9	30	АИМ100L6	2,2	394	66,5
				АИМ112МА6	3	444	80
	МП01-10		40	АИМ112МВ6	4	444	84
				АИМ132S6	5,5	435	90
85	МРВ 02	16	18	АИУ63А4	0,25	245	27,3
				АИУ63В4	0,37	245	28,3
				АИУ71А4	0,55	265	31,8
				АИУ71В4	0,75	265	32,8
	МРВ 04		22	АИУ80А4	1,1	300	28,3
				АИУ80В4	1,5	300	41,3
	МП01-05	11,8	30	АИМ100L6	2,2	394	66,5
				АИМ112МА6	3	444	80
	МП01-10		40	АИМ112МВ6	4	444	84
				АИМ132S6	5,5	435	90

 

Приложение П

 

Приводы вертикальные с редукторами типоразмеров

МРВ 02, МРВ 04, МП01-05, МП01-10

 

Рисунок П1 - Приводы вертикальные: 1 - электродвигатель, 2 - редуктор (рис. а - типоразмер МРВ 02, рис. б - типоразмер МРВ 04, рис. в - типоразмер МП01-05, рис. г - типоразмер МП01-10), 3 - стойка вертикальная (рис. а - масса стойки 56кг, рис. б - масса стойки 68кг, рис. в - масса стойки 75кг, рис. г - масса стойки 86кг) в комплекте со стойкой поставляются: 4 - муфта продольно - разъемная по диаметру выходного вала привода, 5 - подшипниковый узел, 6 - уплотнение сальниковое.

Приложение Р

 

Лапы опорные подвесных аппаратов

 

 

Таблица Р1 - Лапы опорные подвесных аппаратов по ГОСТ 26296-84 (Основные размеры)

Нагрузка на лапу, Н	L	S	f	H	a	b	с	dболт	Масса лапы, кг	Нлист	Sлист
	мм									мм
6300	60	60	50	95	25	4	10	16	0,4	135	80
10000	80	80	65	125	30	4	15	24	0,7	175	105
16000	100	105	85	170	35	5	20	24	1,5	235	140
25000	145	155	130	245	45	6	25	24	3,8	355	210
40000	195	210	180	360	55	8	25	35	9,2	505	300
63000	240	240	215	430	65	8	25	35	13,5	600	360
100000	250	270	240	460	70	10	30	42	18	650	390