Вертикальный аппарат с перемешивающим устройством (kurs_apparat)

Посмотреть архив целиком



Министерство образования и науки Украины

Восточноукраинский национальныйный университет

Рубежанский филиал


Кафедра ОФТМ









Пояснительная записка

к курсовому проекту по прикладной механике


«ВЕРТИКАЛЬНЫЙ АППАРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ»


Выполнил студент гр. ТД-.41

.Копылец Сергей


Руководитель проекта

Лихачёв А.И.




г. Рубежное, 2002 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат

Задание на курсовой проект

Ведомость курсового 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. Расчет перемешивающего устройства

  8. Выбор привода перемешивающего устройства

  9. Определение веса аппарата

  10. Выбор опор аппарата

Список литературы

РЕФЕРАТ

Курсовой проекта содержит два листа графической части формата А-1 и пояснительную записку 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, выбран тип фланцевого соединения, определена мощность на перемешивание, выбран привод перемешивающего устройства, подобраны опоры аппарата.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

«Утверждаю»

Зав. кафедрой ОФТМ

Овчаренко В.В.

«ВЕРТИКАЛЬНЫЙ АППАРАТ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ»

п/п

Наименование исходных данных

Единицы измерения

Величина параметров

1.

Объем аппарата v

м3

5

2.

Внутренний диаметр аппарата Д

мм

1800

3.

Высота аппарата Н

мм

2230

4.

Внутреннее избыточное давление Р

[мПа]

1.5

5.

Наружное избыточное давление РН

мПа

1.0

6.

Рабочая температура

оС

20

7.

Среда – HNO3 (100%)

кг/м3

1510

8.

Срок службы

лет

15

9.

Тип перемешивающего устройства – листовая мешалка






















ВЕДОМОСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

опр

Фор­­мат

Обозначение

Наи­ме­нование

К-во

экз.

Приме­чание

1.

А1


Аппарат верти­кальный

1

1


2.

А1


Узлы аппара­та

1

1


3.

А4

КППМ4.160000000П.3

Поясни­тельная записка

1

1



ВВЕДЕНИЕ

Развитие химической и нефтехимической промышленности требует создания новых высокоэффективных, надежных и безопасных в эксплуатации технологических аппаратов. Применение веществ, обладающих взрывоопасными и вредными свойствами, ведение технологических процессов под большим избыточным давлением и при высокой температуре обусловливает необходимость детальной проработки вопросов, связанных с выбором средств защита для обслуживающего персонала, с прочностью и надежностью узлов и деталей аппаратов. Перед химическим машиностроением поставлена задача создания и выпуска высокопроизводительного оборудования. Химическое машиностроение должно внести большой вклад в развитие топливно-энергетического комплекса нашего государства.

Основной целью данного курсового проекта является изучение конструкций наиболее распространенных аппаратов химических производств, что достигается выполнением расчетов на прочность деталей и узлов, округленных рассчитанных параметров до стандартных значений, выполнением чертежей общего вида и узлов аппарата.

1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА

Для изготовления сварных стальных аппаратов применяют полуфабрикаты, поставляемые металлургической промышленностью в виде листового, сортового и фасонного проката, труб, специальных поковок и отливок.

Материалы должны быть химически и коррозионностойкими в заданной среде, обладать хорошей свариваемостью и, соответственно, прочностными и пластичными характеристиками в рабочих условиях, допускать холодную и горячую механическую обработку.

При выборе конструкционных материалов основным критерием является его химическая и коррозионная стойкость в данной среде. Другим критерием является температура аппарата. Основным материалом для химического машиностроения являются коррозионностойкие стали различных марок, чугун, бронза и неметаллические материалы. С учетом агрессивности среды, температуры и давления аппарате для проектируемого аппарата выбираем высоколегированную сталь 08Х21Н6М2Т с допускаемым напряжением = 233 МПа

2. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ОБЕЧАЙКИ КОРПУСА

Исходные параметры:

Объем аппарата

V=5

Внутренний диаметр аппарата

D=1800

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

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=1510 кг/м3

коэффициент динамической вязкости μ=0.8 н.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 водяной пар, принимаем по таблице № 1(МУ, стр.27) углеродистую конструкционную сталь 20К. Скорость коррозии принимаем П=0,05 мм/год для рубашки и П=0,1мм/год для корпуса, поскольку температура больше 200С.

2.2. Допускаемые напряжения и модуль упругости:

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

200С =233МПа Е=2,0 10-5 МПа



б) для стали 20К находим:

при 200С 20 = 147 МПа Е20= 1,99105 МПа

2.2.1. Высота корпуса аппарата при снятой крышке

, где

– высота элептической части крышки,

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

h1=2230-(0,251800+100)=1680 мм

2.2.2. Высота жидкости в аппарате

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

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

2.2.3. Расчетное внутреннее давление в аппарате

, где

Рг – гидростатическое давление –

Рг= ghж=15109,811,6=23700Па=0,024МПа

g = 9,81 – ускорение свободного падения;

= 1510 – плотность среды;

hж = 1600 – высота жидкости в аппарате.

Оцениваем величину гидростатического давления

р% =рг/р100=0,024/1,5 100=1,6%<5%

Р = 1,5 МПа – внутреннее избыточное давление в аппарате,

Если , то РГ не учитывается

2.2.3.1 Расчет обечайки корпуса

2.2.3.2 Толщина стенки обечайки при нагружении внутренним расчетным избыточным давлением

, где

= 0,9 – коэффициент сварного шва. Обечайка имеет сварной шов.

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

Двн = 1800 мм

[] = 233 Н/мм2 – допускаемое напряжение (см. п.3.2)

SR=(1,51800)/(22330.9-1,5)=6,46 мм

2.2.4. Толщина стенки обечайки при нагружении осевой растягивающей силой.

Осевая растягивающая сила

FR=(2)/4=(3.14180021,5)/4=3,82 106 H

Толщина стенки

SR=FR /()=(3,82 106)/(3.1418002330.9)=3,22 мм

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

PH=1,0 МПа =1,0 н/мм2

2.2.6. Расчетная длина (высота) обечайки

, где

- принимается конструктивно для удобного выполнения сварки рубашки и корпуса;

l=1680-150-(2/3)0.251800=1230 мм

2.2.7 Толщина стенки обечайки

Коэффициент , где

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

К1=(2,41,0)/(2,410-62105) = 5

E=2105 н/мм 2 – модуль предельной упругости для стали 08Х21Н6М2Т (см. п.2.2.)

Коэффициент К3=l/D =1230/1800 =0,68

Коэффициент К2 определяем по таблице 6 (МУ, стр.30) в зависимости от К1 и

K2 =0.7

Толщина стенки

Принимаем SR max = 12,6 мм

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

2.2.8.1 Прибавки к толщине стенки обечайки

, где

С1 – прибавка для компенсации коррозии и эрозии –

С1 = Ск + Сэ

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

мм, где

= 5 лет долговечность,

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

Таким образом

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

С3 – прибавка технологическая; учитывает утонение места при вальцовке; для толщины от 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: обечайка корпуса в наружной стороны омывается водой и паром, но при температуре 20…1000С вода (пар) не вызывают коррозии легированных сталей, поэтому принимаем Пнар = 0 мм/год.

2.2.8.2. Толщина стенки обечайки с учетом прибавок

мм

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

S = 16 мм

2.2.8.4. Проверочные расчеты для обечайки корпуса

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

Н/мм2

условие прочности

3,099> 1,5 Н/мм2условие прочности выполняется

2.3.1. Допускаемая осевая растягивающая сила

[Fp] > Fp – условие прочности соблюдается.

2.3.2. Допускаемое наружное избыточное давление

, где

– допускаемое давление из условий прочности

Н/мм2

– допустимое давление из условий устойчивости в пределах упругости

, где

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

а) В1 = 1,0

б)

Принимаем В1 = 1,0

Н/мм2

Н/мм2

1,13 Н/мм2 > 1,0 Н/мм2

> Pn, т.е. условие прочности выполняется.

2.3.3. Проверка обечайки корпуса при нагружении осевой сжимающей силой

Осевая сжимающая сила

Н

Допускаемая осевая сжимающая сила

, где

– допускаемая осевая сжимающая сила из условий прочности

Н

– допускаемая осевая сжимающая сила из условий местной устойчивости в пределах упругости.

При соотношении