Реферат: Вертикальный аппарат с перемешивающим устройством

Министерствообразования и науки Украины

Восточноукраинский национальныйный университет

Рубежанскийфилиал

Кафедра ОФТМ

Пояснительная записка

ккурсовому проекту по прикладной механике

«ВЕРТИКАЛЬНЫЙАППАРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ»

Выполнил студент гр. ТД-.41 .Копылец Сергей

Руководительпроекта

Лихачёв А.И.

г.Рубежное, 2002 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат

Заданиена курсовой проект

Ведомостькурсового проекта

Введение

1.

Выбор материала

2.

Расчет толщины обечайки корпуса

3.

Расчет эллиптического днища

4.

Расчет рубашки

5.

Расчет на прочность укрепления отверстий

6.

Расчет фланцевых соединений

7.

Расчетперемешивающего устройства

8.

Выбор приводаперемешивающего устройства

9.

Определениевеса аппарата

10.

Выбор опораппарата

Список литературы

РЕФЕРАТ

Курсовойпроекта содержит два листа графической части формата А-1 и пояснительнуюзаписку в «35» листов.

Ключевые слова – обечайка, днище, крышка,мотор-редуктор, фланец, патрубок, перемешивающее устройство, штуцер,технологическое отверстие, рубашка, уплотнение, выбор материала аппарата,определены расчетные параметры, выполнены расчеты толщины стенок обечайки,днища, рубашки, произведены расчеты на прочность укрепления отверстий, выбрантип фланцевого соединения, определена мощность на перемешивание, выбран приводперемешивающего устройства, подобраны опоры аппарата.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

«Утверждаю»

Зав. кафедройОФТМ

Овчаренко В.В.

«ВЕРТИКАЛЬНЫЙАППАРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ»

№ п/п

Наименование исходных данных

Единицы измерения

Величина параметров

Объем аппарата v

м3

Внутренний диаметр аппарата Д

мм

1800

Высота аппарата Н

мм

2230

Внутреннее избыточное давление Р

[мПа]

1.5

Наружное избыточное давление РН

мПа

1.0

Рабочая температура

оС

Среда –HNO3 (100%) r

кг/м3

1510

Срок службы t

лет

Тип перемешивающего устройства – листовая мешалка

ВЕДОМОСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

№ опр

Формат

Обозначение

Наименование

К-во

№ экз.

Примечание

А1

Аппарат вертикальный

А1

Узлы аппарата

А4

КППМ4.160000000П.3

Пояснительная записка

ВВЕДЕНИЕ

Развитиехимической и нефтехимической промышленности требует создания новых высокоэффективных,надежных и безопасных в эксплуатации технологических аппаратов. Применениевеществ, обладающих взрывоопасными и вредными свойствами, ведениетехнологических процессов под большим избыточным давлением и при высокойтемпературе обусловливает необходимость детальной проработки вопросов,связанных с выбором средств защита для обслуживающего персонала, с прочностью инадежностью узлов и деталей аппаратов. Перед химическим машиностроениемпоставлена задача создания и выпуска высокопроизводительного оборудования.Химическое машиностроение должно внести большой вклад в развитиетопливно-энергетического комплекса нашего государства.

Основнойцелью данного курсового проекта является изучение конструкций наиболеераспространенных аппаратов химических производств, что достигается выполнением расчетов на прочность деталей иузлов, округленных рассчитанных параметров до стандартных значений, выполнениемчертежей общего вида и узлов аппарата.

1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА

Дляизготовления сварных стальных аппаратов применяют полуфабрикаты, поставляемыеметаллургической промышленностью в виде листового, сортового и фасонногопроката, труб, специальных поковок и отливок.

Материалыдолжны быть химически и коррозионностойкими в заданной среде, обладать хорошейсвариваемостью и, соответственно, прочностными и пластичными характеристиками в рабочих условиях,допускать холодную и горячую механическую обработку.

При выборе конструкционных материалов основным критериемявляется его химическая и коррозионная стойкость в данной среде. Другимкритерием является температура аппарата. Основным материалом для химическогомашиностроения являются коррозионностойкие стали различных марок, чугун, бронзаи неметаллические материалы. С учетом агрессивности среды, температуры идавления аппарате для проектируемогоаппарата выбираем высоколегированную сталь 08Х21Н6М2Т с допускаемымнапряжением s

= 233 МПа

2. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ОБЕЧАЙКИКОРПУСА

Исходныепараметры:

Объем аппарата

Внутренний диаметр аппарата

D=1800<img src="/cache/referats/13190/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

Высота аппарата

Н=2230 мм

Внутреннее избыточное давление

Р= 1,5 МПа

Наружное избыточное давление

Рн= 1,0Мпа

Рабочая температура

200С

Среда в аппарате

HNO3<img src="/cache/referats/13190/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><img src="/cache/referats/13190/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

Долговечность аппарата

Днище и крышка

эллиптические

Крышка

Съемная

Днище

Приварное

Рубашка

гладкая, приварная

Мешалка

Листовая

2.1.Для заданной среды (HNO3)(табл. 1 МУ, стр.27) принимаем:

плотность ρ=1510кг/м3

коэффициент динамической вязкости μ=0.8н.с/м2

Для корпуса аппарата выбираем высоколегированную сталь марки 08Х21Н6М2Т.Эта сталь по способу выплавки спокойная, легко сваривается всеми видами сварки.

Для рубашки, в которой будет циркулировать горячая вода или водянойпар, принимаем по таблице № 1(МУ, стр.27) углеродистую конструкционную сталь20К. Скорость коррозии принимаем П=0,05 мм/год для рубашки иП=0,1мм/год для корпуса, поскольку температура больше 200С.

2.2. Допускаемыенапряжения и модуль упругости:

а) для стали 08Х21Н6М2Т по таблице № 2 (МУ, стр.28) –

200С <img src="/cache/referats/13190/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> Е=2,0 ×

10-5 МПа

б) для стали 20К находим:

при 200С <img src="/cache/referats/13190/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1035">20 = 147 МПа Е20= 1,99×

105 МПа

2.2.1.Высота корпуса аппарата при снятой крышке

100 мм – размер, который ориентировочноучитывает высоту цилиндрической отбортовки крышки и толщину фланца крышки.

<img src="/cache/referats/13190/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1038">h1=2230-(0,25×

1800+100)=1680 мм

2.2.2.Высота жидкости в аппарате

hж=h1-(50…100)=1680-(50…100)=1630…1580мм

Принимаем к расчету. hж=1600 мм = 1,6 М

2.2.3.Расчетное внутреннее давление в аппарате

Рг – гидростатическоедавление –

Рг=<img src="/cache/referats/13190/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1040">×

g×hж=1510×9,81×1,6=23700Па=0,024МПа<img src="/cache/referats/13190/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

g= 9,81 – ускорениесвободного падения;

r

= 1510 – плотность среды;

hж= 1600 – высота жидкости ваппарате.

Оцениваем величину гидростатическогодавления

<img src="/cache/referats/13190/image023.gif" v:shapes="_x0000_i1042">×

100=0,024/1,5 ×100=1,6%<5%

Р = 1,5 МПа – внутреннееизбыточное давление в аппарате,

Если <img src="/cache/referats/13190/image027.gif" v:shapes="_x0000_i1044">РГ не учитывается

2.2.3.1Расчет обечайки корпуса

2.2.3.2Толщина стенки обечайки при нагружении внутренним расчетным избыточнымдавлением

j

= 0,9 – коэффициентсварного шва. Обечайка имеет сварной шов.

Рр= 1,5 Н/мм2– расчетное давление (см. п.3.3.3)

Двн = 1800мм

[<img src="/cache/referats/13190/image031.gif" v:shapes="_x0000_i1046">Н/мм2 – допускаемое напряжение (см.п.3.2)

<img src="/cache/referats/13190/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1047">SR=(1,5×

1800)/(2×233×0.9-1,5)=6,46 мм

2.2.4. Толщина стенки обечайки при нагружении осевой растягивающейсилой.

Осевая растягивающая сила

FR=(p

×r2×rr)/4=(3.14×18002×1,5)/4=3,82 ×106 H

Толщина стенки

SR=FR/(p

×r×<img src="/cache/referats/13190/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1048">×j)=(3,82 ×106)/(3.14×1800×233×0.9)=3,22 мм

2.2.5. Толщина стенки обечайки, нагруженной наружным давлением. Длякорпуса нагруженным давлением является давление в рубашке

PH=1,0МПа =1,0 н/мм2

2.2.6. Расчетная длина (высота) обечайки

l=1680-150-(2/3)×

0.25×1800=1230 мм

2.2.7 Толщина стенки обечайки

Коэффициент <img src="/cache/referats/13190/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1054">

К1=(2,4×

1,0)/(2,4×10-6×2×105) = 5

E=2×

105 н/мм 2– модуль предельной упругости для стали 08Х21Н6М2Т (см. п.2.2.)

Коэффициент К3=l/D=1230/1800=0,68

Коэффициент К2определяем по таблице 6 (МУ, стр.30) в зависимости от К1 и

<st1:place w:st=«on»>K2</st1:place>=0.7

Толщина стенки

Принимаем SRmax= 12,6 мм

2.2.8 Из трех условий (п.2.4.1, п.2.4.2, п.2.4.3) получены три значениятолщины стенки обечайки корпуса: 6,46;4,25;12,6мм из тех SR=12,6 мм

2.2.8.1 Прибавки к толщине стенки обечайки

С1 –прибавка для компенсации коррозии и эрозии –

С1 =Ск + Сэ

Сэ –прибавка для компенсации эрозии. Сэ = 0, т.к. скоростьдвижения среды в аппарате менее 20 м/с и отсутствует абразивные частицы.

<img src="/cache/referats/13190/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1058"> мм, где

t

= 5 лет долговечность,

П= 0,1 мм/год –скорость коррозии для стали 08Х21Н6М2Т

Таким образом

С2 –прибавка для компенсации минусового допуска. Минусовой допуск выбираем потаблице 3. Для толщины от 8 до 20 мм С2 = 0,8 мм.

С3 –прибавка технологическая; учитывает утонение места при вальцовке; для толщиныот 4 до 30 мм принимаем значение равным 0,3 мм: С3 = 0,3 мм.

С=1,5+0,8+0,3 = 2,6 мм

Примечание: обечайкакорпуса в наружной стороны омывается водой и паром, но при температуре 20…1000Свода (пар) не вызывают коррозии легированных сталей, поэтому принимаем Пнар= 0 мм/год.

2.2.8.2. Толщина стенки обечайки с учетом прибавок

<img src="/cache/referats/13190/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> мм

2.2.8.3 Исполнительная толщина стенки обечайки корпуса, принятая постандарту (табл. 3)

S= 16 мм

2.2.8.4. Проверочные расчеты для обечайки корпуса

2.2.9. Допускаемое внутреннее избыточное давление при S=16мм, С = 2,6 мм

<img src="/cache/referats/13190/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> Н/мм2

условие прочности <img src="/cache/referats/13190/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1061">

3,099> 1,5 Н/мм2 – условиепрочности выполняется

2.3.1. Допускаемая осевая растягивающая сила

[Fp] > Fp– условие прочностисоблюдается.

2.3.2. Допускаемое наружное избыточное давление

<img src="/cache/referats/13190/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1064"> – допускаемое давление из условий прочности

<img src="/cache/referats/13190/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1065"> Н/мм2

<img src="/cache/referats/13190/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1066"> – допустимое давлениеиз условий устойчивости в пределах упругости

ny= 2,4 – коэффициент запаса устойчивости при рабочих условиях

а) В1 =1,0

б) <img src="/cache/referats/13190/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1069">

Принимаем В1= 1,0

<img src="/cache/referats/13190/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1070"> Н/мм2

<img src="/cache/referats/13190/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1071"> Н/мм2

1,13 Н/мм2> 1,0 Н/мм2

<img src="/cache/referats/13190/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1072">> Pn, т.е. условие прочности выполняется.

2.3.3. Проверка обечайки корпуса при нагружении осевой сжимающей силой

<img src="/cache/referats/13190/image082.jpg" v:shapes="_x0000_i1073">Осевая сжимающая сила

<img src="/cache/referats/13190/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1074"> Н

Допускаемая осеваясжимающая сила

<img src="/cache/referats/13190/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1076"> – допускаемая осеваясжимающая сила из условий прочности

<img src="/cache/referats/13190/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1077"> Н

<img src="/cache/referats/13190/image092.gif" v:shapes="_x0000_i1078"> – допускаемая осеваясжимающая сила из условий местной устойчивости в пределах упругости.

При соотношении <img src="/cache/referats/13190/image094.gif" v:shapes="_x0000_i1079"> величину <img src="/cache/referats/13190/image096.gif" v:shapes="_x0000_i1080"> можно рассчитать поформуле

<img src="/cache/referats/13190/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1082"> Н

<img src="/cache/referats/13190/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1084"> – условие прочностивыполняется.

2.3.4. Проверка на устойчивость обечайки корпуса при совместномдействии наружного давления и сжимающей силы.

Условие устойчивостивыполняется.

Так как проверочныйрасчет по всем нагрузкам удовлетворяет условиям прочности, окончательнопринимаем исполнительную толщину стенки обечайки корпуса S=16 мм.

3. РАСЧЕТ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГОДНИЩА

Согласно заданию ваппарате предусмотренные эллиптические днища (нижнее днище и верхнееперевернутое днище – крышка).

Для днища корпусааппарата принята сталь 08Х21Н6М2Т (см. п.2.2)

3.1. Толщина стенки днища, нагруженного внутренним расчетным избыточнымдавлением

<img src="/cache/referats/13190/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1089"> мм

R–радиус кривизны в вершине днища,

для эллиптического днища R= D=1800 мм

j

= 1 – принимаем днище несварное, а цельное, штампованное.

3.2. Толщина стенки днища, нагруженного наружным давлением

Кэ –коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища. Предварительнопринимаем Кэ = 0,9.

а) <img src="/cache/referats/13190/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1092"> мм

б) <img src="/cache/referats/13190/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1093"> мм

Из двух значений 10,99мми 3,86ммпринимаем большее – S1R= 10,99 мм

Из полученных значенийтолщины 5,8мми 10,99ммпринимаем

S1R= 10,99мм

3.3. Прибавка для днища

<img src="/cache/referats/13190/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1095"> мм

Сэпринимаем Сэ = 0

С2 –минусовый радиус на толщину

С2 =0,8 мм

С3 =0,3 мм (п.2.4.5)

<img src="/cache/referats/13190/image130.gif" v:shapes="_x0000_i1097"> мм

3.4. С учетом прибавок

<img src="/cache/referats/13190/image132.gif" v:shapes="_x0000_i1098"> мм

Исполнительная толщинастенки, принятая по стандарту S= 16 мм.

3.5. Для эллиптических днищ, если длина цилиндрической отбортованнойчасти <img src="/cache/referats/13190/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1099"> больше параметра <img src="/cache/referats/13190/image136.gif" v:shapes="_x0000_i1100"><img src="/cache/referats/13190/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1101">S1должна быть не меньшетолщины стенки обечайки, т.е. <img src="/cache/referats/13190/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1102"> <img src="/cache/referats/13190/image142.gif" v:shapes="_x0000_i1103"> мм,

Определяем h=50 мм при толщине S= 16 мм и диаметре Д=1800 ммпо таблице 16.5 (стр.449).

Принимаем S1 < S

S1= 16 мм

3.6. Проверочные расчеты для днища корпуса.

3.6.1. Допускаемое наружное давление на днище

Допускаемое наружноедавление из условия прочности

<img src="/cache/referats/13190/image146.gif" v:shapes="_x0000_i1105"> Н/мм2

Допускаемоенаружное давление из условия устойчивости в пределах упругости

Уточняем коэффициентрадиуса кривизны Кэ

<img src="/cache/referats/13190/image152.gif" v:shapes="_x0000_i1108"> п.3.3.1

<img src="/cache/referats/13190/image158.gif" v:shapes="_x0000_i1111"> Н/мм2

<img src="/cache/referats/13190/image160.gif" v:shapes="_x0000_i1112"> Н/мм2

. <img src="/cache/referats/13190/image162.gif" v:shapes="_x0000_i1113">

Принимаем к расчету толщину стенки днища S1R= 16 мм.

3.6.2. Допускаемое внутреннее избыточное давление

<img src="/cache/referats/13190/image164.gif" v:shapes="_x0000_i1114">н/мм2

<img src="/cache/referats/13190/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1115"> – условие прочностивыполняется

Масса эллиптическогоднища при Д= 1800 мм, S1= 16 мм – mg= 486 кг (табл.16.1, стр.441)

4. РАСЧЕТ РУБАШКИ

Рубашка гладкая приварная (неотъемная). Для рубашки выбрана (см. п.3.1,3.2) качественная углеродистая конструкционная сталь 20К.

<img src="/cache/referats/13190/image167.gif" v:shapes="_x0000_i1116"> Мпа (п.3.1)

<img src="/cache/referats/13190/image169.gif" v:shapes="_x0000_i1117"> Н/мм2(п.3.2)

4.1. Выбираем диаметр рубашки (табл.4) При диаметре аппарата 1800 ммнаходим Друбашки = 1900 мм;

а – зазор междуднищем корпуса и рубашкой:

а = 30 мм

<img src="/cache/referats/13190/image171.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">4.2. Высота рубашки с учетом днища

<img src="/cache/referats/13190/image175.gif" v:shapes="_x0000_i1119"> = 1680 мм (п.3.3.1)

<img src="/cache/referats/13190/image177.gif" v:shapes="_x0000_i1120">мм (п.3.4.3.1)

<img src="/cache/referats/13190/image179.gif" v:shapes="_x0000_i1121"> м

4.3. Расчет обечайки рубашки.

4.3.1. Рубашка нагружена внутренним давлением, которое равно наружномудавлению для корпуса аппарата:

<img src="/cache/referats/13190/image181.gif" v:shapes="_x0000_i1122"> МПа

4.3.2. Расчетное давление в рубашке

РГ –гидростатическое давление в нижней части рубашки.

Нагрев аппаратапроизводится горячей водой и паром

<img src="/cache/referats/13190/image185.gif" v:shapes="_x0000_i1124">МПа, где

<img src="/cache/referats/13190/image187.gif" v:shapes="_x0000_i1125"> = 1000 кг/м3– плотность воды,

hp– высота рубашки (см. п.3.6.2)

Оцениваем величинугидростатического давления

Если <img src="/cache/referats/13190/image191.gif" v:shapes="_x0000_i1127">РГ не учитывается. У нас Р% =1.53%, поэтому

<img src="/cache/referats/13190/image193.gif" v:shapes="_x0000_i1128">.

4.3.3. Толщина стенки обечайки рубашки от внутреннего расчетногодавления

<img src="/cache/referats/13190/image195.gif" v:shapes="_x0000_i1129"> мм.

<img src="/cache/referats/13190/image197.gif" v:shapes="_x0000_i1130"> Н/мм2

<img src="/cache/referats/13190/image199.gif" v:shapes="_x0000_i1131"> – коэффициентсварного шва.

4.3.4. Осевая растягивающая сила для рубашки

<img src="/cache/referats/13190/image201.gif" v:shapes="_x0000_i1132"> Н

4.3.5. Толщина стенки обечайки рубашки от осевой растягивающей силы

<img src="/cache/referats/13190/image203.gif" v:shapes="_x0000_i1133"> мм

Из значений принимаем большее – 7.2 мм.

4.3.6. Прибавка к толщине стенки рубашки (см. п.3.4.5)

<img src="/cache/referats/13190/image207.gif" v:shapes="_x0000_i1135"> мм

Пруб= 0,1 мм/год(Принимаем по табл. 1 при 200С).

С2 = 0,8 ммдля толщины 8 мм. и более

С3 =0,3 мм.

Сруб= 1.5+ 0,8 + 0,3 = 2.6 мм

4.3.7. Толщина стенки обечайки рубашки с учетом прибавок

<img src="/cache/referats/13190/image209.gif" v:shapes="_x0000_i1136"> мм

4.3.8. Исполнительная толщина стенки обечайки корпуса, принятая постандарту (табл. 3)

Sруб= 10 мм

4.4. Проверочные расчеты для обечайки корпуса

4.4.1. Допускаемое давление в рубашке

<img src="/cache/referats/13190/image211.gif" v:shapes="_x0000_i1137"> МПа

<img src="/cache/referats/13190/image213.gif" v:shapes="_x0000_i1138"><img src="/cache/referats/13190/image215.gif" v:shapes="_x0000_i1139"> – условие прочностивыполняется

4.4.2. Допускаемая осевая растягивающая сила

[Fp]руб > Fруб– условие прочностисоблюдается.

4.5. Расчет днища рубашки. Поскольку корпус аппарата имеетэллиптическое днище, то и для рубашки тоже принимаем эллиптическое днище сдиаметром Друб = 1900 мм.

4.5.1. Толщина стенки днища рубашки при нагружениивнутренним давлением

<img src="/cache/referats/13190/image219.gif" v:shapes="_x0000_i1141"> мм

<img src="/cache/referats/13190/image221.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1029"> R– радиус кривизны в вершинеднища,

для эллиптических днищ R= Друб= 1900 мм

j

= 1 – коэффициентсварного шва; принимаем днище не сваренное из отдельных частей, а изготовленноеиз цельной заготовки.

4.5.2. Толщина стенки днища рубашки с учетом прибавок

<span

еще рефераты

Еще работы по технике

Реферат по технике

Статистическая обработка экспериментальных данных