РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТИТЕТ

имени Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА

Кафедра инженерного проектирования и технологического оборудования

ХИМИЧЕСКИЙ АППАРАТ

С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

типа ВКЭ-2103

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

205.571.00.00.000.ПЗ

 

Студент группы Н-21 Тюшина И. В. _________________

(подпись)

Руководитель проекта доцент Щербак Н. Б. _________________

(подпись)

Оценка за курсовой проект _______________ _________________

«__»_________ 2022г. (подпись руководителя)

Москва 2022

Оглавление

Техническое задание 3

Введение 4

1. Определение расчетных параметров химического аппарата 7

   1. Выбор конструкционных материалов 7

3. Определение геометрических размеров аппарата 7

4. Расчет элементов корпуса аппарата 9

   1. Расчет толщины стенки корпуса 9

   2. Расчет толщины стенки рубашки 10

5. Выбор фланцевого соединения 10

6. Выбор привода 12

2. Расчет перемешивающего устройства 13

   1. Выбор мешалки 13

2.2 Расчет мешалки на прочность 15

3. Расчет шпонки в ступице мешалки 16

4. Расчет вала мешалки на виброустойчивость 17

5. Расчет сальникового уплотнения 18

3. Выбор комплектующих элементов 20

   1. Выбор штуцеров 20

   2. Выбор люка 21

3.3 Выбор опор 21

Библиографический список 23

Техническое задание

Номер варианта……………………………………………………..	571
Шифр корпуса………………………………………………………	ВКЭ-21
Номинальный объем V, м3…………………………………………	6,3
Диаметр аппарата Da, мм…………………………………………..	1600
Шифр мешалки……………………………………………………..	03
Диаметр мешалки dм, мм…………………………………………..	400
Тип привода…………………………………………………………	Тип 1
Мотор-редуктор……………………………………………………..	МП01-10
Частота вращения n, об/мин………………………………………..	170
Мощность привода N, кВт………………………………………….	3,0
Давление в аппарате Pа, МПа………………………………………	0,55
Остаточное давление в аппарате Pост, МПа……………………….	0,01
Давление в рубашке Pруб, МПа……………………………………..	0,3
Среда в аппарате…………………………………………………….	H2O
Температура среды T, °C…………………………………………...	100

Введение

Химический аппарат с перемешивающим устройством типа ВКЭ-21 широко используются в химической и многих других отраслях промышленности. В аппаратах этого типа проводятся многие гидромеханические и массообменные процессы в одно - и многофазных средах (растворах, эмульсиях, суспензиях). Процессы обычно проводятся при повышенных температурах, при избыточном давлении или вакууме. Перемешивание обеспечивает интенсификацию процессов тепло - и масса - обмена и часто является необходимым условием эффективного течения химических реакций. Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством состоит из следующих основных частей: корпуса аппарата, крышки аппарата, рубашки аппарата, механического перемешивающего устройства.

Корпус аппарата состоит из приваренного конического днища и цилиндрической обечайки. Корпус аппарата предназначен для проведения в нем физико–химических процессов, а также для крепления к нему остальных частей аппарата, таких как: рубашка (приваренная сверху-к обечайке корпуса снизу-к днищу), крышка аппарата (съемная, соединенная с корпусом с помощью фланцевого соединения), также штуцер для выгрузки продукта, приваренный к нижней части днища корпуса.

К крышке аппарата, с закрепленным на ней сальниковым уплотнением, крепится стойка с подшипниковой опорой с двумя подшипниками, и муфтой, соединяющей вал трёхлопастного перемешивающего устройства с промежуточным валом, приводимым во вращения от электродвигателя через клиноременную передачу. Также к крышке приварены смотровой люк, штуцера ввода и два штуцера для крепления манометра и термопары.

Корпус и крышка скреплены между собой посредством фланцевого соединения типа плоский фланец с паронитовой прокладкой, обеспечивающей надежное уплотнение. Материалы болтов и гаек: сталь 35 ХМ. Рубашка аппарата служит для подачи (через штуцер) пара, обогревающего содержимое корпуса. Конденсат выходит из рубашки через штуцер, приваренный к нижней ее части. Также к рубашке приварены четыре опоры. Для более равномерного распределения местной нагрузки от опоры на корпусе рубашки под опорой приваривается накладной лист. Материал корпуса, крышки. рубашки, мешалки и ее вала – сталь 10Х17Н132. Эта сталь выбрана, потому что она технологична в обработке, хорошо деформируется в холодной и горячих средах, т.е. обладает хорошей штампуемостью. Она хорошо сваривается всеми видами сварки и не требует обязательной термической обработки изделия после сварки. Но самое важное – сталь отлично противостоит рабочей среде – воде, обладающей большой коррозийной активностью. Удорожание аппарата следствие применения нержавеющей стали компенсируется долговечностью конструкции и повысившейся безопасностью ее эксплуатации. Для экономии дефицитных и дорогостоящих легированных сталей допустимо использование двухслойных сталей (углеродистая сталь с защитным слоем из легированной стали). Возможно также применение углеродистых сталей марок Ст. 3, 20 и т.п. с защитным покрытием из цветных металлов, пластмасс, эмали (если они обладают достаточной тепловой и коррозионной стойкостью в контакте с заданной рабочей средой аппарата). Пластмассы и цветные металлы используются для изготовления уплотнительных элементов, вкладышей подшипников скольжения. Поскольку одна часть элементов аппарата взаимодействует с рабочей средой (которая может быть агрессивной), а другая часть не взаимодействует марки стали для этих групп элементов подбираются разными. Во избежание электрохимической коррозии в сварных швах, следует избегать соединения элементов из разнородных материалов. Например, свариваемые друг с другом корпус и рубашка, включая опоры, изготавливают из материала одной марки. Если таким материалом оказывается легированная сталь, то существенно возрастает стоимость аппарата. Коррозия не возникает в сварных швах, соединяющих оболочку корпуса из двухслойной стали (например, внутренний защитный слой из легированной стали марок 12Х18Н110Т, или 10Х17Н13М2Т, или 06ХН28МДТ, а наружный из углеродистой стали марок Ст3сп или 20К) с рубашкой из углеродистой стали. В этом случае сварка идет по углеродистой стали.