Вход

Аппарат с механическим перемешивающим устройством (Мешалка с балкой)

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Дипломная работа*
Код 103776
Дата создания 2016
Страниц 54
Источников 8
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
7 280руб.
КУПИТЬ

Содержание

Введение 3
1. Аналитический обзор 5
1.1 Общие сведенья 5
1.2 Сравнение основных показателей выбранной конструкции с аналогами 7
2. Цели и задачи работы 22
2.1 Исходные данные 22
3. Основная часть 24
3.1 Описание конструкции аппарата 24
3.2 Расчет мощности, потребляемой перемешивающими устройствами 25
3.3 Выбор электродвигателя 26
3.4 Корпусаппарата 28
3.5 Привод перемешивающегоустройства 30
3.6 Выбормуфты 31
3.7 Уплотнениевала 32
3.8 Выбор материала для изготовления аппарата 33
3.8.1 Выбор материала для корпуса, вала,мешалки 33
3.9 Расчет цилиндрическойобечайки 34
3.10 Расчет цилиндрической обечайки при действии внутреннего давления 36
3.11 Расчет цилиндрической обечайки при действии наружного давления 37
3.12 Расчет эллиптическойкрышки 41
3.13 Расчет конического днищ 42
3.14 Укрепление отверстий 47
Заключение 51
Выводы 53
Список использованныхисточников 54

Фрагмент работы для ознакомления

Расчет производится по [4]Исходные данные для расчета: Внутренний диаметр аппарата D=1400 мм; Диаметр нижнего штуцера D1=100 мм; Марка стали 12Х18Н10Т;Максимальная температура среды t = 60 оС.Среда в аппарате H3PO4 (ортофосфорная кислота) Плотность среды ρ=1880 кг/м3;Концентрация 85%Давление Р= 1.0 МПа;Среда в рубашке (вода):Плотность среды ρ=1000 кг/м3; Давление Р= 0.3 МПа;Аппарат с коническим днищем (2α=90о); Коэффициент прочности сварных швов φ=1; Скорость коррозии П=0,1мм/год;Срок службы аппарата τ=15 лет; Прибавка на коррозию,С1= 0,1∙15 =1,5 мм.минусовой допуск на листовой прокат С2= 0,5 мм; Технологическая прибавка С3=0 мм;Суммарная прибавка,С=С1+С2+С3=1,5+0,5+0=2мм.Плотность среды в аппарате:Найдем расчетное давление ваппарате:Гидростатическое давление в аппарате:h=l–расчётнаядлинагладкойобечайки,мм,(таблица6),[2];l=Н1-B1+b1+b2,где H1=650 мм,B1=150 мм – расстояние от приварной крышки до рубашки,b1=60 мм - ориентировочная высота отбортованной части конического днища,b2=r·sinα=0.15·D·sinα=148 мм – высота переходной части конической оболочкиl=650-150+60+148=708 ммТак как гидростатическое давление составляет менее 5 % от давления в аппарате, то расчетное давление равноpр.о.=1.0МПа.Найдем расчетное давление врубашке:Так как гидростатическое давление в рубашке составляет менее 5 % от давления в рубашке, то расчетное давление равно pр.о.=0.3МПа.3.10 Расчет цилиндрической обечайки при действии внутреннего давленияПри наличии внутреннего давления и отсутствии его в рубашке, обечайка нагружена только внутренним давлением.Рисунок 3.7 – Расчётная схема нагрузок на цилиндрическую обечайку от действия внутреннего давленияРасчётная толщина стенки цилиндрической обечайки корпуса определяется поформуле:где Рр.о. – расчётное избыточное давление, МПа;D– внутренний диаметр сосуда или аппарата, мм;[o] – допускаемое напряжение при расчётной температуре, МПа; φ– коэффициент прочности сварныхшвов.Для стали 12Х18Н10Т, допускаемое напряжение при температуре t=600C, равно []=179МПаКоэффициент прочности сварных соединений определяется в зависимости от конструкции и способа соединения. Так как принято, что швы с двухсторонним сплошным проваром выполняются автоматической сваркой, то значение = 1Расчетная толщина стенки равна:Фактическое значение толщины стенки равно:S = Sр + c = 3.9 + 2 = 5.9ммПринимаетсяминимальноезначениетолщиныобечайкиравнойS=6мм.Допускаемое давление в рабочем состояние определяется по формуле:Р = 1.0 МПа [P] = 1.02МПа - условие выполняется3.11 Расчет цилиндрической обечайки при действии наружного давленияПри отсутствии давления внутри аппарата и наличии давления в рубашке, цилиндрическая обечайка корпуса нагружена наружным давлением Рруи осевым сжимающим усилием F, с которым к обечайке прижимается днище корпуса от действия на него наружногодавления.Рисунок 3.8 -Расчётная схема нагрузок на цилиндрическую обечайку от действия наружного давленияРасчётная толщина стенки цилиндрической трубы определяется по формуле:где B – безразмерный коэффициент;Е значение модуля упругости для данной марки стали при заданной температуре (E=2х105МПа);h= l = 0.708м– расчётная длина гладкой обечайки; Коэффициент В определяется поформулеB = max{1; 0,33} = 1Тогда расчётная толщина стенки цилиндрической трубы будет равна:Sр = max{5.5; 1.4} = 5.5мм.Фактическое значение толщины стенки будет равно:S= Sр + c = 5.5 + 2 = 7.5 мм,Принимается значение толщины равной S = 8мм.Допускаемое давление из условия прочности определяется по формуле:Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости определяется по формуле:гдеВ1– безразмерный коэффициент; Коэффициент В1 определяется по формулеB = min{1; 28.5} = 1Тогда допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости будет равноДопускаемое давление в рабочем состоянии определяется по формуле:Р=0.3МПа≤[P]=0.39Па - условие выполняетсяНа обечайку также действует осевое сжимающее усилие. Определим величину допускаемого осевого сжимающего усилия по формуле:где допускаемое осевое сжимающее усилие [F]пиз условия прочности [F]п=(D+S-c1)(S-c1)[]=3.14(1.4+0.008-0.002)(0.008-0.002)·179=4.74МНа допускаемое осевое сжимающее усилие [F]Е в пределах упругости из условия устойчивостиОпределим усилие F по формуле:Проверка условия устойчивости производится поформуле:Условие устойчивости выполняется.На основании произведённых расчётов имеем два значения толщины стенки цилиндрической обечайки – от внутреннего давления S=6мм и от наружного давления S=8мм. Выбираем максимальное значение, для надёжности конструкции, S=8мм.3.12Расчет эллиптическойкрышкиРисунок 3.9– Расчётная схема действия нагрузок на эллиптическую крышкуОт внутреннего давленияРасчётную толщину эллиптической крышки определим поформуле:где R = D – радиус кривизны в вершине днища по внутренней поверхности, мм.Sк =Sк. р +с = 3.9 + 2 = 5.9ммокругляя, принимаем толщину стенки Sк=6мм. где R=D=1.4м – для эллиптических крышек.Допускаемое внутреннее давление в рабочемсостоянии:Условие pр=1.0МПа<[p]=1.02МПа выполняется.По проведённым расчетам, окончательно принимаем толщину стенки эллиптической крышки sк=6мм.3.13 Расчет коническогоднищДнище, соединённое сцилиндрической обечайкой сваркой и находящееся вместе с ней внутри рубашки, может оказаться под действием либо внутреннего, либо наружного давления.Рисунок 3.10– Расчетная схема нагрузок на эллиптическое днище от действия внутреннего давленияРасчётная температура внутри аппарата t=600C, расчётное давление на днище складывается из давления в аппарате pа=1.0МПа и гидростатического pг=gH, таким образом, как уже было рассчитано в п.3.1, pд.р=1.0МПа (так как гидростатическое меньше, чем 5% от давления ваппарате).Так как швы выполняются автоматически с двухсторонним сплошным приваром, то коэффициент =1.Для стали 12Х18Н10Т, допускаемое напряжение при температуре t=600C, равно []=179МПа.Расчет длины переходных частей, мРасчетный диаметр гладкого конического днища без тороидального перехода,Dk=D -1.4 хa1 p хsin(45)Dk= 1.4 — 1.4 · 0.076 · sin(45) = 1.32мТолщина конического днища при действии внутреннего избыточного давления,мТолщина конического днища с учетом прибавки на коррозию, мsк= sк.д+ c = 0.0052 + 0.002 = 0.0072 мИзстандартногорядапринимаемближайшеебольшеезначениеsк= 8ммДопускаемое внутреннее избыточное давление,ПаР = 1.0МПа [P] = 1.15МПа - условие выполняетсяОт наружного давленияРисунок 3.11 Расчетная схема нагрузок на коническое днище от действия наружного давленияРасчётную толщину стенки определяют поформуле:где lE- эффективная длина конического днища,DE– эффективный диаметр конического днища.Эффективная длина коническогоднища:где D1 - диаметр нижнего штуцера (Принимаем D1 = 100 мм, штуцер К)м.Эффективный диаметр конического днища:DE= max{1.06; —5.1} = 1.06 мЗначение коэффициента B1 вычисляется по формуле:B = min{1; 4.5} = 1Расчётная толщина стенки равнаSр = max{4.9; 1.87} = 4.9 ммТогда исполнительная толщина стенки днища, с учётом добавки на коррозию с1=2мм:S= Sр.д+c1=4.9+2=6.9ммПринимаем Sд=8ммДопускаемое наружное давление определяем поформуле:где допускаемое давление из условия прочности определяем по формуле:а допускаемое давление из условия устойчивости определяем по формуле:B = min{1; 14.5} = 1тогдаУсловие pр=0.3МПа<[p]=0.44МПа выполняется.По проведённым расчетам, окончательно принимаем толщину стенки конического днища Sд=8мм.3.14 Укрепление отверстийРасчет производится по [7].Корпус аппарата снабжен необходимым количеством штуцеров и люком- лазом для осмотра и ремонта аппарата. Отверстия не только уменьшают несущую площадь материала корпуса, механически ослабляя конструкцию, но и вызывают высокую концентрацию напряжений вблизи края отверстия. Как показывают эксперименты, максимальные напряжения быстро уменьшаются по мере удаления от края отверстия, т.е. прирост напряжений носит локальный характер. Таким образом, при проектировании аппаратуры необходимо решать задачу о снижении повышенных напряжений в области отверстий до допускаемых значений за счет компенсации ослабления, вызванного наличиемвыреза.Рассчитаемотверстиедлялюкаd=0,25м.,находящегосяна эллиптическойкрышке.Определимрасчетнуютолщинустенкиукрепляемогоэлемента, крышкиаппаратаDр .4X=D/4=1.4/4=035 – расстояние от центра укрепляемого отверстия до оси эллиптической крышкиКоэффициенты прочности сварных соединений:=1, 1=1Расчетные толщины стенок: SSр+cS3.5+2=5.5ммПринимаем S=6ммРасчетный диаметр отверстия в стенке цилиндра,dpd 2c 0.25  2  0.002  0.254 м.SS1р+cS1=0.7+2=2.7ммПринимаем S1=4ммРассчитываем диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления.Так как dр = 254 мм Xdo= 68мм отверстие необходимо укреплять.Выполнимэтоукреплениеспомощьюутолщенногоштуцера и накладного приварногокольца.Ширина зоны укрепления, прилегающей к штуцеру, при отсутствие накладного кольца, определяется по формуле:Расчётный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления, определяется по формуле:Расчётная длина внешней части круглого штуцера определяется по формуле:l1р = min{l1; 0.028} = 0.028 м = 28 мм.Расчётная длина внутренней части круглого штуцера определяется по формуле:где S3 = S1 – исполнительная толщина внутренней части штуцера;cs1 – прибавка на коррозию к расчётной толщине стенки штуцера. иравна:Длину внутренней части штуцера можно не учитывать. Принимаем l3р = 0 В случае укрепления отверстия утолщением стенки штуцера должно выполнятьсяусловие:l1р ∙ (S1 — S1р — cs) ∙ 31 + l3р ∙ (S3 —cs— cs1) ∙ 33 + lр ∙ (S — Sр — c) 0.5 ∙ (dр — dор) ∙Sр,где 31, 33,32– отношение допускаемых напряжений; Отношениедопускаемых напряжений равно 1, так как внутренняя часть сделана из одного металла.lр= L0 = 0.100 м– расчётная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера или торообразной вставки;и равно:0.028 ∙ (0.004 — 0.0007 — 0.002) ∙ 1 + 0 + 0.1 ∙ (0.006 — 0.0035 — 0.002)0.5 ∙ (0.254 — 0.04) ∙ 0.0035А1= 0.864 ∙ 10–4 м2 А = 3.75 ∙ 10–4 м2Условие укрепления одиночного отверстия: A1AУсловие:A1A не выполняется, следовательно необходимо установить накладное кольцо.Принимаем толщину кольца S2 = 3 ммРасчетная ширина накладного кольца вычисляется поформулеТогда условие прочностиl1р ∙ (S1 — S1р — cs)∙ 31 + l3р ∙ (S3 — cs— cs1) ∙ 33 + l2р · S2 · 32 + lр∙ (S — Sр — c)0.5 ∙ (dр — dор) ∙ Sр,А1= 0.028 ∙ (0.004 — 0.0007 — 0.002) ∙ 1 + 0 + 0.003 ∙ 0.132 + 0.1∙ (0.006 — 0.0035 — 0.002) А=0.5 ∙ (0.254 — 0.04) ∙0.00354.82∙ 10–4 м2X 3.75 ∙ 10–4 м2Условие укрепления выреза A1Aвыполняется.Рисунок3.12 – Укрепление отверстия накладнымкольцомЗаключениеПо результатам расчетов можно утверждать, что спроектированный аппарат прослужит указанный срок при условии соблюдения рабочих параметров указанных в техническом задании:Рабочее давление в аппарате 1.0 МПа Давление в рубашке 0.3 МПа Температура 60°СЧисло оборотов мешалки 63об/мин Обрабатываемая среда – H3PO4Все элементы аппарата, расчет которых приведен в курсовом проекте,удовлетворяют условиям прочности, жесткости, и устойчивости.По результатам расчёта, с учётом выполнения условия устойчивости, получаем следующие значения величин толщин стеноки диаметра вала:Таблица3.4Оболочкааппаратаs.ммКорпусаппаратаЦилиндрическаячасть8Коническаячасть8Эллиптическаякрышка6Массу аппарата в рабочем состоянии рассчитаем из условия того, что аппарат заполнен не полностью, а до уровня рубашки – Hc=1841-350- 50=1441мм, тогда:VpVц Vк ,где Vц, и Vк – соответственно объёмы заполнения цилиндрической части и днища.Тогда полный объём составит:Vр=1.14+0.36=1.5м3Масса аппарата в рабочем состоянии:m=ρ∙Vр=1748∙1.5=2622 кгВыводыВ ходе проделанной работы был разработан и спроектирован аппарат для перемешивания  H3PO4.     Имея исходные данные были проведены тепловой и параметрический расчет. Согласно расчетам выбран аппарат и приняты его составляющие, которые в дальнейшем были проверены в конструктивном расчета. Детали подбирались исходя из условий их максимальной стандартизации.Также было выполнено патентный поиск в ходе которого были рассмотрены различные конструкции подобных аппаратов.После выполнения расчетов было выполнен сборочный чертеж аппарата, максимально полно показывающий сущность и конструкцию аппарата с мешалкой. Кроме основного сборочного чертежа также выполнено сборочные чертежи корпуса, в котором отражены его конструкцию и способ сборки, а также чертежи самого перемешивающего устройства с его размерами. В соответствии с чертежами были составлены спецификации.Разработанный аппарат может быть применен для перемешивания и нагревания или охлаждения любых растворов и эмульсий не большой вязкости. За исключением вибо и пожаро опасных веществ, а также токсичных и едких веществ, вроде растворов кислот и щелочей.Список использованныхисточниковЛуцко, А.Н. Прикладная механика. Учебное пособие / А.Н. Луцко, М.Д. Телепнев, В.М. Барановский, В.А. Яковенко, В.З. Борисов, Н.А. Марцулевич. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2012.-272 с.Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. /М.Ф.Михалев,Н.П.Третьяков, А.И.Мильченко, В.В.Зобнин/под общ.ред.М.Ф.Михалева.-М.: «АРИС», 2010.- 309с.ОСТ 26-01-1225-75 Приводы вертикальные для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основныеразмерыГОСТ Р 52857.2 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. Введ.2008-04-01. - М.:ГосстандартРоссии: Изд- востандартов, 2008. - 44с.АТК 24.201.13-90 Уплотнения валов торцовые для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основныеразмерыГОСТ Р 52857.1 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.Введ.2008-04-01. -М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2008. - 26с.ГОСТ Р 52857.3 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер. Введ.2008-04-01. - М.:ГосстандартРоссии: Изд-востандартов, 2008. - 34с.Воробьева, Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств / Г.Я. Воробьева. - Изд. 2-е пер. и доп. - М.: Химия, 1975.-816с.

Список литературы [ всего 8]

1. Луцко, А.Н. Прикладная механика. Учебное пособие / А.Н. Луцко, М.Д. Телепнев, В.М. Барановский, В.А. Яковенко, В.З. Борисов, Н.А. Марцулевич. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2012.
-272 с.
2. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. /М.Ф.Михалев,Н.П.Третьяков, А.И.Мильченко, В.В.Зобнин/под общ.ред.М.Ф.Михалева.-М.: «АРИС», 2010.- 309с.
3. ОСТ 26-01-1225-75 Приводы вертикальные для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основныеразмеры
4. ГОСТ Р 52857.2 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. Введ.2008-04-01. - М.:ГосстандартРоссии: Изд- востандартов, 2008. - 44с.
5. АТК 24.201.13-90 Уплотнения валов торцовые для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основныеразмеры
6. ГОСТ Р 52857.1 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.Введ.2008-04-01. -М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2008. - 26с.
7. ГОСТ Р 52857.3 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер. Введ.2008-04-01. - М.:ГосстандартРоссии: Изд-востандартов, 2008. - 34с.
8. Воробьева, Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств / Г.Я. Воробьева. - Изд. 2-е пер. и доп. - М.: Химия, 1975.-816с.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00524
© Рефератбанк, 2002 - 2024