Разработка инженерного приложения для прочностного расчета аппарата с механическим перемешивающим устройством

Введение 6
1 Процесс перемешивания 7
1.1 Виды перемешивающих устройств и конструкции мешалок 9
2 Нормативная документация 19
3 Элементы внутреннего наполнения аппаратов 22
4 Механический расчет основных элементов аппарата с перемешивающим устройством 23
4.1 Исходные данные 23
4.2 Расчет корпуса аппарата 24
4.2.1 Расчет на жесткость (устойчивость) 26
4.2.2 Расчет размеров заготовки корпуса 27
4.3 Расчет днища и крышки корпуса на прочность 28
4.3.1 Расчет днища корпуса на жесткость (устойчивость) 29
4.3.2 Подбор днища и крышки корпуса 31
4.4 Расчет рубашки аппарата 32
4.4.1 Расчет размеров заготовки рубашки 34
4.4.2 Расчет и подбор днища рубашки 35
4.5 Расчет укрепления вырезов в стенках аппарата 36
4.6 Подбор фланцев 40
4.7 Расчет и подбор опор аппарата 40
4.7.1 Определение массы аппарата 41
4.7.2 Определение массы продукта в аппарате или масса воды при гидроиспытаниях 41
4.7.3 Определение массы изоляции 42
4.8 Проверка давления аппарата на фундамент 44
4.8.1 Проверка вертикального ребра опоры на устойчивость 44
4.9 Расчет перемешивающего устройства 45
4.9.1 Определение центробежного числа Рейнольдса 46
4.9.2 Определение номинальной мощности (Вт) 46
4.9.3 Определение мощности затрачиваемой на трение 46
4.9.4 Определение номинальной мощности электродвигателя 47
4.9.5 Определение крутящего момента вала мешалки 47
4.9.6 Определяем радиус приложения равнодействующей силы 47
4.9.7 Определение величины равнодействующей силы 48
4.9.8 Определение изгибающего момента у основания лопасти 48
4.9.9 Определение момента сопротивления лопасти 48
1.1 Определение толщины лопасти 49
5 Построение 3D модели аппарата с перемешивающим устройством 50
5.1 Алгоритм построения модели 51
6 Разработка инженерного приложения 55
Список использованных источников 59

Весь текст будет доступен после покупки

Одними из составных комплексов технологического оборудования являются аппараты для смешивания различных сред.
Устройства с перемешивающим механизмом находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Они используются для проведения различных гидромеханических и массообменных процессов в однофазных и многофазных средах, таких как растворы, эмульсии и суспензии. Рабочие среды могут быть разнообразными по своим характеристикам, включая агрессивные, взрывоопасные и токсичные вещества. Часто процессы проводятся при повышенных температурах, под избыточным давлением или в условиях вакуума. Перемешивание способствует усилению процессов тепло- и массообмена, часто являясь неотъемлемым условием для эффективного протекания химических реакций. Конструкция устройства должна обеспечивать его надежную работу в заданных технологических режимах на протяжении всего срока службы.
Мешалка представляет собой оборудование или его компонент, предназначенное для смешивания, перемешивания, диспергирования, циркуляции веществ и поддержания однородности в процессе работы.
Целью данной работы является разработка инженерного приложения.
Задачи проектировочного расчета аппаратов с механическим перемешивающим устройством. С целью обеспечения требуемых условий реализации процессов при эксплуатации являются весьма актуальными для различных производств

Весь текст будет доступен после покупки

1 Процесс перемешивания

Перемешивание - способ получения однородных смесей и(или) интенсификации тепло- и массообмена в химической аппаратуре. В соответствии с агрегатным состоянием веществ или материалов различают перемешивание жидких сред и перемешивание твердых сыпучих материалов. Перемешивание производится преимущественно в емкостных аппаратах с перемешивающими устройствами (обычно мешалками). Процесс заключается в распределении растворенных веществ, взвешенных частиц и теплоты, а также в диспергировании капель и пузырьков в жидкости путем приведения ее в вынужденное движение. При этом возникает циркуляционное течение жидкости по окружности и(или) в меридиональном направлении, сопровождающееся появлением напряжений сдвига. Характер и интенсивность перемешивания зависят от конструкций аппаратов и мешалок.
Процессы перемешивания широко применяют в нефтепереработке для получения однородных растворов, эмульсий, суспензий, а также для ускорения растворения твердых тел в жидкости, ускорения химической реакций путем увеличения поверхности контакта и интенсификации теплопередачи вследствие образования вихрей и конвекционных токов.
Перемешивание в жидких средах применяется в химической промышленности для приготовления суспензий, эмульсий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов. В последнем случае перемешивание осуществляют непосредственно в предназначенных для проведения этих процессов аппаратах, снабженных перемешивающими устройствами.
Цель перемешивания определяется назначением процесса. При приготовлении эмульсий для интенсивного дробления дисперсной фазы необходимо создавать в перемешиваемой среде значительные срезающие усилия, зависящие от величины градиента скорости. В тех зонах, где градиент скорости жидкости имеет большое значение, происходит наиболее интенсивное дробление диспергируемой фазы.
В случае гомогенизации, приготовления суспензий, нагревания или охлаждения перемешиваемой гомогенной среды целью перемешивания является снижение концентрационных или температурных градиентов в объеме аппарата.
При использовании перемешивания для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов в гетерогенных системах создаются лучшие условия для подвода вещества в зону реакции, к границе раздела фаз или к поверхности теплообмена.
Увеличение степени турбулентности системы, достигаемое при перемешивании, приводит к уменьшению толщины пограничного слоя, увеличению и непрерывному обновлению поверхности взаимодействующих фаз. Это вызывает существенное ускорение процессов тепло - массообмена. Смесь, полученная в результате перемешивания, является конечным

продуктом либо образует систему, в дальнейшем используемую в технологическом процессе. В ряде случаев перемешивание применяется для более эффективного протекания той или иной химической реакции, примером может служить обработка нефтепродуктов щелочью или другими реагентами. Перемешивание способствует также более эффективному протеканию массо- и теплообменных процессов.
Способы перемешивания
Для характеристики способов и аппаратурного оформления процессов используются понятия об эффективности и интенсивности перемешивания.
Под понятием эффективности перемешивания понимается технологический результат процесса смешивания, который отражает качество его выполнения. В зависимости от цели смешивания этот результат может быть выражен по-разному. Например, при создании суспензии или эмульсии эффективность определяется равномерностью распределения дисперсной фазы, при проведении химических реакций - степенью превращения или расходом реагента, а при усилении тепловых или массообменных процессов - соотношением коэффициентов тепло- и массообмена при смешивании и без него.
Интенсивность смешивания определяется затратами энергии, подаваемой за единицу времени на единицу объема или массы смешиваемой жидкости. Интенсивность смешивания следует определять с учетом условий достижения максимального технологического эффекта при минимальных энергозатратах.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Брагинский, Л.Н. Перемешивание в жидких средах / Л.Н. Брагинский, В.И. Бегачёв, В.М Барабаш. – Л. : Химия, 1984. – 336 с.
2. ГОСТ 20680-2002 АППАРАТЫ С МЕХАНИЧЕСКИМИ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ. Общие технические условия. – Введен в действ. 01.07.2003. – 18 с. Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294844/4294844944.pdf. – Дата обращения 15.12.2023.
3. АТК 24.201.17-90 Альбом типовых конструкций. Мешалки, типы, параметры, конструкция, основные размеры и технические требования. - Введен в действ. 01.01.1991. –18 с. Режим доступа: Режим доступа: https://ohranatruda.ru/ot_biblio/norma/395385/ – Дата обращения 15.12.2023.
4. Руководящий нормативный документ РД 26-01-90–85: Механические перемешивающие устройства, метод расчёта. – Введ. с 01.01.1986. – Л. : РТП ЛенНИИхиммаша, 1985. – 257 с.
5. Руководящий технический материал РДРТМ 26-01-72–82. Валы вертикальных аппаратов с перемешивающими устройствами, методы расчёта. – Введ. с 01.07.1983. – Л. : РТП ЛенНИИхиммаша, 1982. – 140 с. - Режим доступа: https://gostassistent.ru/doc/7bfdd728-8646-4703-895b-eb69a87497fe .- – Дата обращения 15.12.2023.
6. ГОСТ 14249-80 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - Введ. с 01.07.1980. – 64 с. - Режим доступа: https://meganorm.ru/Data2/1/4293762/4293762750.pdf.- – Дата обращения 15.12.2023.
7. Михалев М.Ф. и др. Аппарат с вертикальным перемешивающим устройством. Методические указания. - Л.:ЛТИ им. Ленсовета 1986.- 60 с.
8. ОСТ 26-01-1225-75 Приводы вертикальные для аппаратов с перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкции и основные размеры
9. РТМ 26-01-72-75 Руководящий технический материал. Валы вертикальные аппаратов с перемешивающим устройством. Методы расчета.
10. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. - Л.: Машиностроение 1984. - 300 с.

Весь текст будет доступен после покупки