Расчета и выбор перемешивающего устройства для смесителя.

 

Рассчитаем перемешивающее устроуйство аппарата по следующим данным: D= 1,7 м (внутренний диаметр аппарата), р_р= 0,36 МПа;

t= (-20ºС; 200ºС); среда-смесь фенола и серной кислоты; μ_с = 1,24 · 10^-3 Н·с/м²; ρ= 1720 кг/м³ (плотность смеси); материал аппарата и элементов перемешивающего устройства — сталь 12Х18Н10Т.

6. По вязкости смеси в таблице 5.2 выбираем турбинное перемешивающее устройство.

7. Диаметр мешалки определяем по соотношению

 

dм = Dв / 3 (4...

где Dв- внутренний диаметр аппарата.

 

Тогда

dм = 1700/ 3=566,6 мм= 600 мм= 0,6 м

3. В зависимости от типа мешалки и вязкости среды выбираем оптимальную окружную скорость мешалки w и определяем оптимальное число оборотов n и угловую скорость ω мешалки по формулам 5.1 и 5.2.

n= w / π d_м, об/ сек (5.1)

ω = 2 π n, рад/с (5.2)

 

Выбираем w = 6 м/с, тогда

n= 6 м/с / 3,14 ·0,6м = 1,14 об/с= 68,8 об/мин

и

ω = 2 · 3,14 · 1,14 об/с = 7,2 рад/с

 

4. Для определения мощности, затрачиваемой на перемешивание, по формуле 5.4 вычисляем критерий Рейнольдса:

Re_М = (ρ n d_м²) / μ_с (5.4)

Где (ρ-

 

Re_М = (1720 кг/м³ · 1,14 об/с · (0,6м)² ) / 1,24 · 10^-3 Н·с/м² = 5,69· 10⁵

 

По величине Re_М из графиков в зависимости от типа мешалки определяем критерий мощности. Для турбинного перемешивающего устройства К_N =3.

 

4. Мощность, необходимая для перемешивания определяется по формуле 5.3.

N _M = K _N ρ n³ d_м⁵, (5.3)

где

N_M = 3 · 1720 кг/м³ · (1,14 об/с)³ · (0,6м)⁵ =611,7 Вт

6. Расчетная мощность на валу перемешивающего устройства определяется по формуле 5.9.

N'= k₁ k₂ (∑ k+1) Nм,(5.9)

 

Значения коэффициента k₁ =1 (по условию задачи), коэффициента k₂ = 2,5 (см. пункт 9 главы 5 настоящего пособия), ∑ k = 0.

Тогда

N'= 1· 2.5· (0+1)·611,7 Вт =1529,25 Вт

 

 

7. Расчетный крутящий момент на валу перемешивающего устройства М _кр определяется по формуле 5.7

М_кр = 0,163 · (N'/n ), (5.7)

 

М_кр = 0,163 · (1529,25 Вт/1,14 об/с)= 218,7 Н · м

 

8. Рассчитывают диаметр вала (м) перемешивающего устройства по формуле 5.6

d = (1,71 ³√ (М_кр / τ _доп)) +С, (5.6)

 

С-прибавка в зависимости от коррозионных и эрозионных свойств среды по отношению к выбранному материалу вала (мм) определяется по формуле

 

С = 2(С₁+С₂)+С_{3 ,}, (6.1)

где

С₁ - прибавка на коррозию, исходя из условий разъедания материала и срока службы аппарата, м;

С₂ - прибавка на эрозию, если таковая имеет место при работе аппарата, м;

С₃ - прибавка на минусовый допуск по толщине детали.

Величина прибавки на коррозию С₁ принимается:

для материалов с проницаемостью не более 0,05 мм/год С₁ = 0;

для материалов с проницаемостью более 0,05 до 0,1 мм/год, а также для стойких материалов в заданной среде при отсутствии о проницаемости С₁ = 1 мм.

Таким образом

С = 2(1+0)+0= 2 мм_,

 

Примем допускаемое напряжение на кручение (τ _доп ) равное 2940·10⁴ Па.

Тогда

 

d = (1,71 ³√ (218,7 Н · м/ 29,4·10⁶ Па)) + 0,002м = 0,035м= 35мм

Принимаем d = 50мм.

9. М ощность, затрачиваемая на преодоление сит трения в уплотнении (сальнике) N_Т определяют по формуле 5.14

s_c = 0,044 √ d (5.14)

 

Толщину сальниковой набивки определяется по формуле 5.12

s_c = 0,044 √ 0,050м= 0,0098м

N_Т = 2 ·1,14 об/с · (0,050м) ²·0,0098м·0,36·10⁶ (e^0,1·8-1) = 24 Вт

10. Рассчитываем номинальную мощность (Вт) на валу электродвигателя по формуле 4.3, принимая η_п = 0,90:

 

N_э= (1529,25 Вт+24 Вт)/ 0,9 = 1555,3 Вт

11. По таблице 2.1 и рисункам 2.1-2.9 назначаем привод вертикальный с угловой передачей, тип VIII по МН5862-66

 

Заключение

 

В результате выполнения курсового проекта на тему «Расчет и проектирование смесителя кислот в производстве серной кислоты» производилось углубленное изучение технологического и вспомогательного оборудования для поиска решений по бесперебойной работе и повышения эффективности производства серной кислоты. Кроме того, процесс курсового проектирования способствовал развитию навыков научно-технического поиска, способности анализировать данные литературных источников, технической документации, производственного опыта, умения пользоваться вычислительной техникой.

В качестве объекта исследования был представлен смеситель.

Главным условием высокого качества выпускаемой продукции служит бесперебойная работа технологического оборудования. В настоящем курсовом проекте основное содержание отражает мероприятия по техническому обслуживанию и ремонту смесителя.

При исследовании проблемы по обслуживанию и ремонту смесителя были рассмотрены следующие основные разделы: характеристика основного сырья и готовой продукции при производстве серной кислоты, физико- химические основы технологического процесса производства серной кислоты, технология схемы производства серной кислоты, конструкция смесителя, в иды и содержание ремонтовсмесителя.

А также представлены расчеты:

-технологический расчет смесительного аппарата;

-расчет на прочность корпуса аппарата;

-расчет и выбор перемешивающего устройства для аппарата.

Пояснительная записка составлена в соответствии с требованиями технических документов, представлен список используемой литературы.

 

 

Список использованной литературы

 

1. Альперт Л. З. Основы проектирования химических установок: Учеб. пособие для учащихся техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. школа, 1982.- 304 с., ил.

2. Методы профилактики и ремонта промышленного оборудования: Учебник для сред. проф. Образования/ Ю. Н. Воронкин, Н. В. Поздняков.- М.: Образовательно-издательский центр "Академия", 2002.-240с.

3. Фарамазов С. А. Ремонт и монтаж оборудования химических и нефтеперерабатывающих заводов: Учебник для техникумов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1988. - 304с.

4. Ермаков В.И., Шеин В. С. Ремонт и монтаж химического оборудования: Учебное пособие для вузов.- Л., Химия, 1981. - 368с., ил.

5. Фарамазов С. А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация. М., "Химия", 1978.

8. А.А.Лащинский, А.Р.Толчинский "Основы конструирования и расчета химической аппаатуры. Справочник., М., Машгиз, 1993

9. Криворот А.С. "Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности., Учеб. Пособие для техникумов. М., Машиностроение, 1976