Материал: Vasilyev_09_03_2017

Рис. 1.9. Люк с эллиптической крышкой и подъёмно-поворотным устройством на Р_И = 1,6МПа

Таблица 1.29

Рис. 1.10. Компоновка аппарата:

1-привод; 2-муфта зубчатая; 3-муфта продольно-разъемная; 4-уплотнение; 5-люк; 6-прокладка; 7-фланец; 8-опора-лапа; 9-вал мешалки; 10-рубашка; 11-мешалка

Глава 2. Расчет корпуса аппарата

2.1. Конструктивные особенности корпусов аппаратов

Типы и основные параметры вертикальных аппаратов с мешалками регламентируются ГОСТ 20680-75, согласно которому для работы под давлением должны применяться следующие типы аппаратов:

тип 0 - с эллиптическим днищем и эллиптической съемной крышкой;

тип 1 - с неразъемным корпусом и эллиптическим днищем и крышкой;

тип 2 - с коническим отбортованным днищем, углом при вершине конуса 90° и эллиптической съемной крышкой;

тип 3 - с неразъемным корпусом и коническим отбортованным днищем, углом при вершине конуса 90° и эллиптической крышкой.

Устанавливается также ряд номинальных объемов и соответствующие значения высоты корпуса Н и внутреннего диаметра, аппарата D. Корпусы аппаратов могут изготовляться с теплообменными устройствами и без них. Обозначение корпусов должно соответствовать табл. 2.1.

Таблица 2.1

Обозначения исполнения корпуса

В аппаратах всех типов могут применяться внутренние теплообменные устройства - змеевики либо непосредственный обогрев рабочей среды подачей острого пара.

ГОСТ 20680-75 определяет типы, диаметры (d_М) мешалок и их обозначения в сочетании с различными внутренними устройствами

(табл. 2.2).

Рис. 2.1. Аппарат с турбинной открытой мешалкой

Рис 2.2. Аппарат с неразъемным корпусом

Таблица 2.2

Обозначения мешалок

Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов с мешалками, что позволит осуществить компоновку аппарата из типовых элементов.

На рис. 2.1 и 2.2 даны примеры конструктивного оформления аппаратов с мешалками согласно действующим нормативным документам.

На рис. 2.1 изображен аппарат с турбинной открытой мешалкой, имеющий корпус с коническим отбортованным днищем 6 и рубашку 5, в которую подается теплоноситель. На съемной эллиптической крышке установлен привод с клиноременной передачей. Электродвигатель 2 крепится на стойке 3 привода с помощью кожуха I ременной передачи. Выходной вал 10 привода жестко связан фланцевой муфтой 9 с валом 8 мешалки. Частота вращения выходного вала привода составляет n=400...750 мин^-1. Люк 4 служит для осмотра и ремонтных работ внутри аппарата. Четыре отражательные перегородки 7 установлены для ликвидации центральной воронки в перемешиваемой среде и интенсификации процесса перемешивания.

На рис. 2.2 представлен аппараты с неразъемным корпусом. Для монтажа мешалки и ремонтных работ такие аппараты должны иметь люк-лаз 3 с диаметром проходного отверстия не менее 400 мм. Так как корпус не имеет сливного штуцера, для вывода продуктов установлена труба передавливания 5. Лопастная мешалка получает вращение от привода со встроенными в мотор-редуктор опорами вала мешалки. Привод содержит планетарный редуктор 7 и одноступенчатый цилиндрический редуктор 6, у которого верхний опорный подшипник выходного вала располагается в стакане 1. Привод этого типа имеет частоту вращения выходного вала в диапазоне n=20...320 мин^-1. Внутри опорной стойки 2 привода размещаются фланцевая муфта и уплотнение вала мешалки. Опоры-стойки 4 выполнены по ГОСТ 26-665-72 [14].

2.2. Выбор комплектующих элементов и материалов

Эскизная разработка конструкции аппарата сводится к выбору унифицированных комплектующих элементов: корпуса с внутренними устройствами, привода, мешалки, уплотнения вала мешалки. Корпус аппарата с внутренними устройствами выбирается по ГОСТ 26-01-1246-75 [7], опоры аппарата по ГОСТ 26-665-72 [14].

Высота цилиндрической обечайки определяется в соответствии с заданным диаметром и номинальным объемом V корпуса аппарата. Толщина стенок оболочки корпуса определяется из расчета.

Привод выбирается по ГОСТ 26-01-1225-75 [8] в соответствии с частотой вращения мешалки и номинальным давлением в корпусе аппарата. Типоразмер мотор-редуктора выбирается в соответствии с заданной частотой вращения выходного вала и потребляемой мощностью электродвигателя:

,

где - мощность, потребляемая приводом, кВт;

- мощность, потребляемая на перемешивание (по техническому заданию), кВт;

- КПД механической части привода, = 0,85...0.97;

- КПД подшипников, в которых крепится вал мешалки;

- КПД, учитывающий потери мощности в уплотнении;

- КПД, учитывающий потери в компенсирующих муфтах.

Опорные фланцы стойки привода должны соответствовать размерам опорных бобышек на крышке корпуса аппарата.

Вал мешалки выбирается на основании данных компоновки. Диаметр вала мешалки выбирается наименьшим для данного привода. Длины отдельных участков вала определяются из эскиза компоновки.

Положение ступицы мешалки на валу определяется в зависимости от расстояния мешалки до днища корпуса h_M. Рекомендуемые значения h_M - в зависимости от типа и диаметра d_M мешалки, типа корпуса аппарата (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Положение ступицы мешалки на валу

Мешалка (конструктивные размеры) выбирается по ГОСТ 26-01-1245-75 [18] в соответствии с заданным типом и диаметром d_M.

Выбор материалов. Материалы, выбранные для деталей и сборочных единиц, должны обеспечить надежность аппарата с мешалкой в работе и экономичность в изготовлении.

При выборе материала необходимо учитывать рабочую (расчетную) температуру в аппарате, давление и коррозионную активность рабочей среды. Стали со скоростью коррозии более 0,1...0,5 мм/год применять не рекомендуется.

2.3. Расчет корпуса аппарата на прочность

Расчетная часть курсовой работы должна включать проверочные механические расчеты составных частей аппарата с мешалкой по главным критериям работоспособности (прочность, устойчивость, термостойкость, коррозионная стойкость и т.д.).

Расчет обечаек, днищ, крышек корпуса аппарата на прочность и устойчивость под действием внутреннего и наружного давления с учетом термостойкости и коррозионной стойкости материалов должен выполняться в соответствии с ГОСТ 14249-80.

Для выполнения расчета предварительно необходимо определить ряд параметров.

Расчетное давление - давление, при котором производится расчет на прочность и устойчивость элементов корпуса аппарата.

Расчетное давление для элементов аппарата принимается, как правило, равным рабочему или выше его. Под рабочим давлением понимается максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды.

Если на элемент аппарата действует гидростатическое давле­ние, составляющее 5% и выше рабочего, то расчетное давление должно быть повышено на эту же величину.

, (2.1)

где - рабочее избыточное давление среды, Па;