 |
Вторая стадия проектирования. Эскизный проект.
|
|
|
|
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема АППАРАТ С МЕШАЛКОЙ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
205.071.00.00.000.ПЗ
Студент (ка)________________________________
(Ф.И.О.)
Руководитель_______________________________
(должность, Ф.И.О.)
Оценка за курсовой проект _______ ____________________
(подпись руководителя)
Дата защиты проекта _____________
С.-Петербург
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 4
1 Цели и задачи проекта. 6
1.1 Общая характеристика проектируемого аппарата. 7
2 Вторая стадия проектирования. Эскизный проект. 8
2.1 Расчетная температура. 8
2.2 Выбор конструкционных материалов. 9
2.3 Определение допускаемых напряжений конструкционного материала. 11
2.4 Определение рабочего, расчетного, пробного и условного давлений. 12
2.5 Выбор комплектующих элементов. Эскиз компоновки. 16
2.6 Оценка надежности эскизного варианта компоновки. 22
аппарата. 22
3 Третья стадия проектирования. Технический проект. 24
3.1 Расчет элементов корпуса аппарата. 24
3.1.1 Определение коэффициентов прочности сварных швов и прибавки для компенсации коррозии. 24
3.1.2 Определение расчетной толщины стенок оболочек из условия прочности. 25
3.1.3 Определение расчетной толщины стенок оболочек из условия устойчивости 27
3.1.4 Определение исполнительной толщины стенок оболочек. 31
3.1.5 Расчет допускаемых давлений. 33
3.1.6 Расчет укрепления отверстий. 37
3.1.7 Расчет фланцевых соединений люка. 42
3.1.8 Расчет монтажных цапф корпуса и опор аппарата. 48
3.2 Элементы механического перемешивающего устройства. 52
3.2.1 Расчет вала мешалки на прочность и виброустойчивость. 52
3.2.2 Расчет подшипников качения в опорах вала мешалки. 65
3.2.3 Расчет мешалок. 69
3.2.4 Расчет шпоночного соединения ступицы мешалки с валом.. 73
3.2.5 Расчет муфт. 75
Заключение. 76
|
|
|
Список использованных источников. 77
Введение
Современное технологическое оборудование включает в себя разнообразные машины, аппараты и приборы. Под термином аппарат в химической промышленности понимают устройство, в котором технологический процесс осуществляется за счет физико-химических превращений. Технологические процессы протекают при определенных давлении и температуре обрабатываемой среды. Аппараты обычно оснащаются различными машинами, механизмами и приборами, а также теплообменными устройствами.
При проектировании технологического оборудования необходимо учитывать следующие общие требования: экономичность и надежность. Экономичность определяется общими затратами средств на проектирование, изготовление, монтаж, эксплуатацию и утилизацию оборудования после истечения его срока службы. Надежность – это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение заданного срока службы.
Аппараты с мешалками широко используют в химической и многих других видах промышленности. В аппаратах этого типа проводятся многие гидромеханические и массообменные процессы в одно- и многофазных средах. В качестве рабочей среды используются вещества с различными свойствами, в том числе агрессивные, взрывоопасные и токсичные. Аппараты могут быть вертикальными и горизонтальными. Основными элементами аппарата являются корпус и механическое перемешивающее
устройство. Под корпусом аппарата понимают герметически закрытый сосуд,
находящийся под давлением, в котором осуществляется перемешивание. Для подачи и отвода тепла и для поддержания заданной температуры рабочей среды корпус аппарата оснащается теплообменными устройствами – наружными в виде теплообменной рубашки. Корпусы вертикальных аппаратов могут быть двух типов: ВЭЭ (вертикальный, эллиптическое днище, эллиптическая крышка); ВКЭ (вертикальный, коническое днище, эллиптическая крышка). Механические перемешивающие устройства (МПУ) всех аппаратов представляют собой конструкции, состоящие из привода, вала и мешалки. Привод перемешивающего аппарата состоит из электродвигателя, механической передачи в виде редуктора или ременной передачи и стойки привода. Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Редуктор передает вращательное движение от вала электродвигателя с понижением скорости вращения и увеличением крутящего момента на выходном валу привода. Стойка привода, объединяя части привода в единый агрегат, служит для крепления элементов МПУ. Выходной вал редуктора при помощи муфты (продольно-разъемной или фланцевой) соединяется с валом. На конце вала установлена мешалка: трехлопастная, лопастная, турбинная открытая или рамная.
|
|
|
Химические аппараты подлежат периодическим проверкам и планово-
предупредительным ремонтам.
Цели и задачи проекта
Целью курсового проекта по является разработка в соответствии с исходными данными эскизного, технического проектов и фрагментов рабочей конструкторской документации на типовой аппарат с механическим перемешивающим устройством, предназначенный для проведения процесса перемешивания в жидкофазной системе при заданных давлениях, температуре и свойствах рабочей среды, с сохранением работоспособности в рабочих условиях в течение заданного срока службы.
При выполнении курсового проекта ставятся следующие задачи:
1) освоение основ методики проектирования;
2) выбор материалов и конструктивное оформление аппарата в соответствии с заданными технологическими параметрами процесса;
3) грамотное использование общероссийских и отраслевых нормативных материалов, касающихся устройства, выбора рабочих параметров и правил эксплуатации оборудования предприятий химической промышленности;
4) выполнение проектных и проверочных расчетов, позволяющих выявить соответствие аппарата требованиям эксплуатации;
5) грамотные доклад и защита принятых технических решений на заседании комиссии по приему курсовых проектов.
|
|
|
На всех стадиях создания и эксплуатации аппараты с мешалками должны удовлетворять таким документам как «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением» (Правила Ростехнадзора России),государственные стандарты (ГОСТ) и другая нормативно-техническая документация.
1.1 Общая характеристика проектируемого аппарата
В курсовом проекте разрабатывается типовой аппарат (типа ВКЭ - вертикальный цельносварной с коническим отбортованным днищем и эллиптической крышкой и с неразъемной рубашкой для аппарата) с механическим перемешивающим устройством. В аппарате нет дополнительных внутренних устройств. Аппарат предназначен для проведения процесса перемешивания 10% азотной кислоты при избыточном давлении 1,00 МПа и температуре 100 оС. Перемешивающим устройством является рамная мешалка.
Вторая стадия проектирования. Эскизный проект.
Расчетная температура.
Механические характеристики материалов существенно изменяются в зависимости от температуры.
Расчетная температура – температура, при которой определяются физико-механические характеристики, допускаемые напряжения, также проводится расчет на прочность элементов сосуда. Расчетная температура определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытаний.
(1)
где 
– расчетная температура стенок корпуса аппарата, 
; 
– температура среды, соприкасающейся со стенкой аппарата, .
2.2 Выбор конструкционных материалов.
Экономичность изготовления и надежность в работе аппарата с мешалкой в значительной мере зависит от правильного выбора материалов. Подбор материалов производится по двум критериям: во-первых, по коррозионной стойкости и, во-вторых, по применимости материалов для изготовления тех или иных элементов аппарата.
Вначале подбирается основной конструкционный материал, т.е. для корпуса, теплообменной рубашки, опор корпуса, вала, мешалки. Для остальных элементов конструкции и крепежа материалы подбираются позже. По марке материала выбираются допускаемые напряжения.
|
|
|
При выборе марки стали учитываются ее коррозионная стойкость в рабочей среде. Нас удовлетворяют вполне стойкие стали, т.е. скорость коррозии не более 0,1мм/год. По коррозионной стойкости в среде 10% азотная кислота при температуре 
нам подходит сталь 12Х18Н10Т. Так как эта сталь легированная, она является дорогостоящей; в целях экономии для корпуса будем использовать двухслойную сталь с основным слоем из Ст3сп и плакирующим слоем из легированной стали 12Х18Н10Т. Сталь 12Х18Н10Т будем использовать для штуцеров, мешалки, вала, крепежных изделий внутренних устройств. Опоры и цапфы выполним из стали Ст3сп.
Марки выбранных материалов, а также значения допускаемых напряжений при расчетной температуре, 
и при температуре 
, 
заносятся в таблицу:
Таблица 1 – Материалы и допускаемые напряжения элементов аппарата.
| Элементы аппарата | Марка материала | Допускаемые напряжения, МПа | ||||||
| σ* | [σ] | σ*20 | [σ]20 | |||||
| Есть контакт с внешней средой | ||||||||
| 1.Корпус: а) обечайка, днище, крышка; б) фланцы люка; в) прокладка; 2.Внутренние устройства: 3.Мешалка 4.Вал 5.Крепежные изделия мешалки: а) болт, гайка, шайба б) шпонки | Ст3сп + 12Х18Н10Т 12Х18Н10Т ПК - 12Х18Н10Т 12Х18Н10Т 12Х18Н10Т 12Х18Н10Т | - - - - - | 134,1 - - - - - | - - - - - | 138,6 - - - - - | |||
| Нет контакта с рабочей средой | ||||||||
| 6.Рубашка 7.Опоры, цапфы 8.Стойка привода 9.Крепежные изделия: а) для фланцевых соединений; б) для муфты вала (шпонка); в)для уплотнения (шпилька) | Ст3сп Ст3сп СЧ15 10Х17Н13М2Т | - | - | - | - | |||
|
|
|
