Оболочки, нагруженные наружным давлением.

1) Толщину стенки цилиндрической обечайки предварительно определяют по формуле:

где S – толщина стенки аппарата, мм;

K₂ – коэффициент устойчивости;

D – внутренний диаметр обечайки, мм;

P_р.н. – расчетное наружное давление, МПа;

[s] – допускаемое напряжение, МПа,

С_к – прибавка на коррозию, мм;

С_о – прибавка на округление до стандартного размера, мм.

Коэффициент К₂ находят по номограмме по вспомогательным коэффициентам К₁ и К₃. Коэффициент К₁ находят:

где n_у =2,4 - коэффициент запаса устойчивости в рабочем состоянии;

P_р.н. – расчетное наружное давление, МПа;

Е – модуль упругости, МПа.

Коэффициент К₃:

где L – длина цилиндрической части оболочки, мм;

D – внутренний диаметр, мм.

Длина цилиндрической части корпуса находят:

где Н₂=2260 мм;(табл.10, Расчет опор химических аппаратов)

Н₆=1048 мм.

По номограмме из УМП {2} находим К₂=0,5.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

По сортаменту листовой стали, выбираем сталь толщиной 12 мм с учетом всех отклонений. (табл.7, Справочные таблицы)

 

После предварительного определения толщины стенки обечайки проверяют допускаемое наружное давление:

где давление из условия прочности:

,

а допускаемое давление из условия устойчивости:

Вспомогательный коэффициент B₁ рассчитывают из соотношения:

Допускаемое давление равно:

Допускаемое давление больше расчетного наружного давления, 0,394≥0,39 МПа.

 

2) толщина стенки стандартного днища, работающего под наружным давлением, определяется:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

По сортаменту листовой стали, выбираем сталь толщиной 12 мм с учетом всех отклонений. (табл.7, Справочные таблицы)

 

3) толщину стенки конического днища считают условно равной толщине стенки цилиндрической обечайки. После этого проверяем допускаемое наружное давление:

где α – угол при вершине конуса, градусы.

Допускаемое давление из условия устойчивости находят:

Вспомогательный коэффициент В₁ определяется:

где B₁ – вспомогательный коэффициент;

D_р – расчетный диаметр конического днища, мм;

L_Е – расчетная длина конического днища, мм;

 

Расчетную длину конического днища находят:

где D – внутренний диаметр конического днища, мм;

D_о – внутренний диаметр нижнего штуцера, мм;

α –угол при вершине конуса, градусы.

D_о=100 мм.(табл.27, Справочные таблицы)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчетный диаметр вычисляют по объединенной формуле:

Коэффициент В₁ равен:

 

Допускаемое давление из условия устойчивости равно:

Допустимое наружное давление равно:

Таким образом, допустимое давление больше расчетного наружного давления, 0,496МПа >0,39МПа. Толщины обечайки, крышки и днища подобраны верно.

Толщина стенки обечайки, днища и крышки с учетом наружного и внутреннего давления равна 12 мм.(По толщине конического днища).

Эскиз привода представлен на рисунке 1.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Корпус типа 31 по ОСТ 26-01-1246-75

Рисунок 1- Корпус типа 31

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3.2 Подбор привода.

Для вращения мешалки подбирают стандартный привод в зависимости от частоты вращения мешалки и потребляемой ею мощности, внутреннему давлению и способу установки привода на аппарате.

Мощность привода рассчитывают:

где N_эл.дв. – мощность привода, кВт;

N_вых – мощность, потребляемая мешалкой, кВт;

η₁ =0,97 – КПД механической части привода;

η₂ =0,99– КПД подшипников;

η₃ =0,98 – потери в уплотнении;

η₄ =0,99 – потери в муфте.

Подбираем тип привода 2, исполнение 1 для установки на крышке аппарата, (табл.8, Справочные таблицы)

Мощность 11,0 кВт. (табл.15, Справочные таблицы)

Найдём диаметр необходимого вала. Минимальное значение диаметра находят:

где d – диаметр вала, м;

Т‛ – крутящий момент на валу, Н∙м;

[τ] – допускаемые напряжения кручения, Па.

Крутящий момент рассчитывают:

где Т‛ – крутящий момент на валу, Н∙м;

К_σ =2,0 – коэффициент динамической нагрузки; [стр. 15 Расчет и конструирование аппаратов с перемешивающими устройствами]

N_эл.дв. – мощность привода, Вт;

n – частота вращения, об/мин.

 

 

Следовательно, подбираем габарит 3 с диаметром вала d=95 мм. (табл.14, Справочные таблицы)

Стандартный привод по условиям работы подшипников и наиболее слабых элементов конструкции рассчитан на определенное допустимое осевое усилие [ F ], которое для привода типа 2, исполнения 1, габарита 3 равно 25500. (табл.17, Справочные таблицы) Действующее осевое усилие на вал привода аппарата определяется по формуле:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

где А_упл – дополнительная площадь уплотнения, м;

G – масса части привода, кг;

F_м – осевая составляющая сила взаимодействия мешалки с рабочей средой, Н.

G =(m_в + m_меш + m_муф)∙ g

где m_в – масса вала;

m_меш – масса мешалки, m_меш = 73 кг. (табл.4, Уплотнения валов и мешалки химических аппаратов)

m_муф – масса муфты, m_муф = 56,4 кг. (табл.26, Справочные таблицы)

L_в – длина вала;

ρ – плотность стали, .

 

L_в=Н_кор.+l₂+h₁+30-h_м

 

где Н_кор –длина корпуса,мм; Н_кор=2750мм. (табл.10, Расчет опор)

l₂-расстояние между подшипниками, мм; l₂=800мм. (табл.14, Справочные таблицы)

h₁-длина вала мешалки, мм; h₁=820мм. (табл.14, Справочные таблицы)

h_м- расстояние от мешалки до днища корпуса,мм.

h_м=0,3×d_м=450мм. (табл.2.1 Расчет и конструирование аппаратов)

L_в=2750_.+800+820+30-450=3950 мм.

А_упл.=0 мм², -сальниковое

G=(73+56,4+219,68)×9,8=3424,44 Н.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

Сравниваем полученные значения сил F_вверх и F_вниз с допустимой нагрузкой [ F ]:

654,45 H <25500H

-5307,09H<25500H. Условие выполняется

Основные размеры привода типа 2, исполнения 1, габарита 3 определяем по таблицам в соответствии с ОСТ-26-01-1225-75.

В = 965 мм; l₂ = 800 мм;

L = 350 мм; S = 18 мм;

H₁ =850 мм; D = 560 мм D₁ = 650 мм;

h₁ = 820 мм; m_прив = 945 кг.

 

Эскиз привода представлен на рисунке 2

 

 

 

Рисунок 2- Привод типа 2, габарита 3

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Привод тип 2