Аппарат вертикальный с механическим перемешивающим устройством (стр. 3 из 5)
(37)2.4.3.8 Исполнительная толщина стенки обечайки рубашки, принятая по стандарту (табл. Г1 приложения Г) Sруб= 4 мм.
2.4.4 Расчет днища рубашки
Поскольку корпус аппарата имеет эллиптическое днище, то и для рубашки тоже принимаем эллиптическое днище с диаметром Dруб=900 мм.
Толщина стенки днища рубашки при нагружении внутренним давлением определяется по формуле:
(38)Здесь R- радиус кривизны в вершине днища. Для стандартных эллиптических днищ R=Dр=900 мм,
φ - коэффициент прочности сварного шва. Поскольку днище
предполагаем изготовить из цельной заготовки, то φ =1.
Рисунок 6 - Внутреннее давление Рруб, действующее на днище рубашки
Толщина стенки с учетом прибавок
.Исполнительную толщину днища рубашки принимаем, согласуя с таблицей Д1 приложения Д: при диаметре 900 мм минимальная толщина стенки днища составляет 4мм, поэтому принимаем S1руб= 4 мм. Длина отбортованной части h=25 мм.
2.5 Параметры штуцеров аппарата
Аппараты имеют технологические штуцера, а также штуцера для контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств.
Штуцера обозначаются прописными буквами русского алфавита, их расположение на крышке аппарата показано на рисунке Ж1 приложения Ж. По табл. Ж1 приложения Ж определяем условные диаметры штуцеров аппарата - dу. Диаметр окружности, на которой расположены штуцера,
D2 = 550 мм.
На крышке аппарата расположены следующие штуцера:
Г - патрубок штуцера смотрового люка dУ= 125 мм,
Д - патрубок технологического штуцера dУ= 80 мм,
Е - патрубки технологических штуцеров dУ=50 мм,
Ж - патрубок штуцера гильзы термометра dУ=50 мм,
И - патрубок штуцера манометра dУ=50 мм,
К - патрубок штуцера предохранительного клапана dУ=50 мм.
На рубашке аппарата предусмотрены штуцера ввода и вывода теплоносителя М и Н, их диаметры условного прохода dУ=32 мм,
В нижней части днища предусмотрен сливной штуцер из стали 08Х18Н10Т (сталь из которой изготовлен аппарат) - штуцер Л, его dУ=100 мм.
В таблице Ж2 приложения Ж даны размеры фланцев штуцеров в зависимости от условного прохода и условного давления в аппарате и рубашке. Таблица нужна при выполнения чертежей аппарата.
2.6 Подбор фланцевого соединения
Фланцевое соединение выбираем по табл. Ж3 приложения Ж. Принимаем фланцевое соединение, у которого уплотнительная поверхность выполнена в форме "шип-паз", фланцы плоские приварные без втулок.
Принимаем материал фланцев - сталь 08Х18Н10Т, материал прокладки - паронит, материал болтов - сталь 35Х.
Конструктивные размеры фланцев, зависящие от диаметра аппарата и давления внутри аппарата, принимаем по таблице Ж3 приложения Ж (они необходимы при выполнении чертежа общего вида аппарата).
2.7 Расчет перемешивающего устройства
Тип перемешивающего устройства задан в исходных данных на курсовой проект - мешалка турбинная.
Расчет перемешивающего устройства заключается в определении мощности, необходимой для перемешивания и выборе стандартного перемешивающего устройства.
2.7.1 Определение основных геометрических размеров мешалки
Основные расчетные размеры мешалки определяем по формулам, приведенным в приложении И, и округляем их до стандартных (они необходимы при выполнении чертежа общего вида аппарата).
Расчетный диаметр мешалки лопастной
Рисунок 7 - схема мешалки лопастной
(39)По приложению К1 принимаем стандартную мешалку с размерами: dм = 500 мм и
d = 25 мм. Диаметр вала мешалки принимаем больше диаметра ступицы по приложению Л: dвал=28 мм.
Высота расположения мешалки над днищем аппарата
(40)Остальные размеры мешалки (они необходимы при выполнении чертежей) представлены в приложении К1.
2.7.2 Мощность, необходимая на перемешивание
, (41)
где dМ - диаметр мешалки, м;
n- частота вращения мешалки, об/c;
ρС - плотность перемешиваемой среды, кг/м3;
КN- 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 ρс=1020 кг/м3 - плотность среды в аппарате,
µС = 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 КN= 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 hЖ > D
, (45)при hЖ ≤ D Принимают Кн=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;
kп=1,3 - коэффициент, учитывающий перегрузку двигателя в момент пуска;
Ртр - затраты на трение в сальниковом уплотнении. Ориентировочно можно принять:
Ртр= (3,5÷4,5) ∙dвал (Вт). (47)
Здесь dвал - диаметр вала мешалки в мм.
Тогда:
Ртр= (3,5÷4,5) ∙dвал = (3,5÷4,5) ∙28=98÷126 Вт.
Принимаем Ртр =120Вт.
2.7.3 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) Lдв= 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:
mпр = 41,3+68 = 109,3 кг
2.8 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.
mдн= 24,0 кг.
Масса обечайки
mоб= ρ ∙ V, (49)
где ρ - плотность металла обечайки (ρ = 7,8∙103 кг/м3),
V- объем металла, необходимого для изготовления обечайки.
V= π∙D∙Hоб∙S = 3,14∙0,8∙0,55∙0,010 = 0,013816 м3. (50)
Здесь D = 0,8 м - внутренний диаметр аппарата,
Ноб = Н - 2Ндн = 950 - 2∙200 =550 мм =0,55 м
Здесь Ндн= 0,25∙D = 0,25∙800 = 200 мм =0,20 м - высота днища аппарата,
S = 0,010 м - толщина обечайки.
Тогда
mоб=7,8∙103∙0,013816= 107,7648 кг (51)
Масса mпр= 109,3 кг - вес привода
Масса жидкостной среды в аппарате
mж= 0,8∙Vап ∙ρ =0,8∙0,40 ∙1020= 326,4 кг. (52)
Здесь 0,8 - коэффициент заполнения аппарата,
Vап= 0,40 м3 - объем аппарата,
ρ=1020 кг/м3 - плотность жидкостной среды в аппарате.