Курсовой проект по механике. Пояснительная записка ВЭЭ-07 - 2023. Д. И. Менделеева кафедра инженерного проектирования технологического оборудования химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа вээ0107 пояснительная записка
![]()
|
РОССИЙСКИЙ ХИМИКО–ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Кафедра инженерного проектирования технологического оборудования ХИМИЧЕСКИЙ АППАРАТ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ типа ВЭЭ0107 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 205.093.00.00.000.ПЗ Студент группы И – 27 Агеев М.М. ______________ (Ф.И.О) (подпись) Руководитель проекта доцент Антонов С.И. ______________ (должность, Ф.И.О.) (подпись) Оценка за курсовой проект ____________________________________ «__»_________ 2023г. (подпись руководителя) Москва 2023 г. ОГЛАВЛЕНИЕТехническое задание 3 Введение 4 1. Определение расчетных параметров химического аппарата 6 1.1. Выбор конструкционных материалов 6 1.2. Определение пробных давлений 6 1.3. Определение геометрических размеров аппарата 6 1.4. Расчет элементов корпуса аппарата 7 1.4.1. Расчет толщины стенки корпуса 7 1.4.2. Расчет толщины стенки рубашки 9 1.5. Выбор фланцевого соединения 9 1.6. Выбор привода 10 2. Расчет перемешивающего устройства 12 2.1. Выбор мешалки 12 2.2. Расчет мешалки на прочность 14 2.3. Расчет шпонки в ступице мешалки 15 2.4. Расчет вала мешалки на виброустойчивость 16 3. Выбор комплектующих элементов 18 3.1. Выбор штуцеров 18 3.2. Выбор люка 19 3.3. Выбор опор 20 3.4. Выбор сальникового уплотнения 22 Библиографический список 23 Техническое задание
ВведениеХимический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВЭЭ - 01 предназначен для проведения различных физико-химических и механических процессов в жидких средах (растворах, суспензиях, эмульсиях) для протекания которых требуется поддержание повышенной температуры и давления, а также постоянное перемешивание реакционной массы. Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством состоит из следующих основных частей: корпуса аппарата, крышки аппарата, рубашки аппарата, механического перемешивающего устройства. Под корпусом аппарата понимают герметически закрытый сосуд, находящийся под давлением, в котором осуществляется перемешивание. Он состоит из сваренных между собой эллиптического днища и цилиндрической обечайки. Переход от цилиндрической части к коническому или эллиптическому днищу должен быть плавным, что обеспечивается при помощи специального элемента – отбортовки. К корпусу аппарата крепится и другие части, такие как: рубашка (приваренная сверху - к обечайке корпуса, снизу - к днищу), крышка аппарата (съемная, соединенная с корпусом с помощью фланцевого соединения), а также штуцер для выгрузки продукта, приваренный к нижней части днища корпуса. Рубашка служит для подачи в нее через штуцер пара, обогревающего содержимое корпуса. Конденсат выходит из рубашки через штуцер, приваренный к нижней её части. Также, к рубашке приварены три опоры. К крышке приварены смотровой люк, штуцер ввода и два штуцера для крепления манометра и термопары. Также к ней крепится механическое перемешивающее устройство. Материал корпуса, крышки, рубашки, - сталь 10Х17Н13М2Т, так как марка этой стали отличается высокой коррозионной стойкостью к рабочей среде – воде. Механическое перемешивающее устройство (МПУ) аппарата представляют собой конструкции, состоящие из привода, вала и мешалки. Привод перемешивающего устройства аппаратов состоит из электродвигателя, механической передачи в виде редуктора (зубчатой передачи) или ременной передачи и стойки привода. Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Редуктор или ременная передача передают вращательное движение от вала электродвигателя с понижением скорости вращения и увеличением крутящего момента на выходном валу привода. Стопка привода, объединяя их в единый агрегат, служит для крепления элементов МПУ. Выходной вал редуктора или мотор редуктора при помощи муфты продольно - разъемной или фланцевой соединяется с валом. На конце вала установлена мешалка: лопастная для данного типа аппарата. Мешалка при вращении передает механическую энергию в перемешиваемую среду. Валы мешалок устанавливаются в стойках привода при помощи подшипников качения. Герметичность вращающегося вала обеспечивается уплотнением (сальниковым или торцовым), которое крепится к крышке аппарата. Тип уплотнения зависит от величины давления в аппарате и от свойств рабочей среды. МПУ предназначено для перемешивания многофазных сред, такие как растворы, эмульсии, суспензии. Правила изготовления, испытания, установки аппарата - в соответствии с ОСТ 26011244 - 75. 1. Определение расчетных параметров химического аппарата1.1. Выбор конструкционных материаловМатериал корпуса аппарата, рубашки, фланцев – сталь 10Х17Н13М2Т Скорость коррозии: П= 0,1 мм/год Срок службы аппарата: Та= 10 лет Прибавка на компенсацию коррозии: Ск= П ![]() ![]() Допускаемое напряжение: [σ]t=100֯C = 139 МПа, [σ]t=20֯C= 146 МПа Модуль упругости первого рода Е= 2 ![]() Материал болтов – сталь 35ХМ Допускаемое напряжение болтов: [σ]б = 230 МПа. 1.2. Определение пробных давленийПробное давление для аппарата Рпр= 1,5·Ра ![]() ![]() ![]() Пробное давление для рубашки Рпр= 1,5·Рруб ![]() ![]() ![]() 1.3. Определение геометрических размеров аппаратаВысота цилиндрической части аппарата: Нц.ч. = ![]() Где Vкр = 0,4191 м3 Vдн = 0,4191 м3 Нц.ч .= ![]() Принимаем Hоб = 1250 мм ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Высота цилиндрической части рубашки: ![]() Диаметр рубашки: Dpуб = Da +100= 1400 +100 = 1500 мм (1.6) 1.4. Расчет элементов корпуса аппарата1.4.1. Расчет толщины стенки корпусаПри воздействии внутреннего давления Sц.ч.(1).= ![]() ![]() При воздействии наружного давления Sц.ч.(2)= ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Sц.ч.(2) ![]() Вывод: Sц =(Sц.ч.(1);Sц.ч.(2)) =max(4;10) = 10 мм. 1.4.2. Расчет толщины стенки рубашкиSpуб = ![]() ![]() ![]() 1.5. Выбор фланцевого соединения![]() Рисунок 1.1 – Эскиз фланцевого соединения Основные размеры фланцев и болтов для стальных аппаратов
1.6. Выбор приводаПо техническому заданию: привод тип 1, мощность приводы N=0,75 кВт, частота вращения n= 63 об/мин мотор-редуктор МП02-10 ![]() Рисунок 1.2 – Эскиз привода типа 1
Таблица 1.2 Основные размеры стойки привода (Тип 1) Продолжение таблицы 1.2
H = 640 мм (высота мотор редуктора). 2. Расчет перемешивающего устройства2.1. Выбор мешалкиПо техническому заданию: шифр мешалки 07. Диаметр мешалки dм =900 мм. Мешалка лопастная, без внутренних устройств. ![]() Рисунок 2.1 – Эскиз лопастной мешалки Таблица 2.1 Основные размеры лопастных мешалок
![]() Рисунок 2.2 – Эскиз разъемной ступицы Таблица 2.2 Основные размеры разъемной ступицы
2.2. Расчет мешалки на прочностьРасчётный крутящий момент с учетом пусковых нагрузок ![]() ![]() где Кд ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Рисунок 2.3 – Расчётная схема лопастной мешалки Изгибающий момент в сечение стыкового шва лопасти ![]() ![]() где z - число лопастей (перекладин) мешалки. Определение положения центра тяжести сечения ![]() ![]() ![]() где s1 = s = 12 мм, h1 = 0,4 d3-s1 = 0,4 ![]() где b = 90 мм, s1 = 12 мм. Определение осевого момента инерции ![]() ![]() Расчётный осевой момент сопротивления сечения стыкового шва ![]() где ![]() Условие прочности ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() Условие прочности выполняется. 2.3. Расчет шпонки в ступице мешалкиУсловие прочности шпонки на смятие ![]() ![]() ![]() =150 МПа. (2.10) где l, b, t, h – размер шпонки (l=100 мм, b=14 мм, t=5,5 мм, h=9 мм). Условие прочности шпонки на смятие выполняется. 2.4. Расчет вала мешалки на виброустойчивостьДиаметр вала d = 65 мм. Расчётная длина вала L: L= l2 + h1+hопоры +Hкр + ![]() ![]() Приведенная масса: ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Приведенная жесткость: Кпр= ![]() ![]() ![]() где L – расчётная длина вала, Е – модуль упругости первого рода, ![]() I𝑥 = ![]() ![]() ![]() ![]() Критическая угловая скорость ![]() ![]() ![]() Условие виброустойчивости ![]() ![]() Вывод: вал жесткий. 3. Выбор комплектующих элементов3.1. Выбор штуцеров![]() Рисунок 3.1 – Эскиз стального фланцевого тонкостенного штуцера Таблица 3.1 Основные размеры стальных фланцевых тонкостенных штуцеров
3.2. Выбор люка![]() Рисунок 3.2 – Эскиз люка Таблица 3.2 Основные размеры люка
3.3. Выбор опорВес аппарата 𝐺≃1,5 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Нагрузка на одну опору 𝑄= ![]() ![]() где n – число опор, n = 4. Условие выбора опоры 𝑄=12 кН <[𝑄] =25 кН. ![]() Рисунок 3.3 – Эскиз лапы вертикального аппарата Таблица 3.3 Опоры для вертикальных аппаратов
3.4. Выбор сальникового уплотнения![]() Рисунок 3.4 – Эскиз сальникового уплотнения Таблица 3.4 Основные размеры сальникового уплотнения
Библиографический список1. Поляков А.А. Механика химических производств. М.: Альянс, 2005. -392 с. 2. Методические указания №4355. Расчет химического аппарата с механическим перемешивающим устройством. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2005.- 87 c. 3. Методические указания №5083. Методические указания по оформлению конструкторской документации курсового проекта по прикладной механике. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2016.-32 с. 4. Аристов В.М., Аристова Е.П. Инженерная графика, М.: Альянс, 2006. -256 с. 5. Д.В. Зиновьев. Основы проектирования в КОМПАС-3Dv17 – ДМК –Пресс, 2019 -232 с. |