Выбор конструктивного исполнения основных элементов аппарата
ВВЕДЕНИЕ
Развитие химической, нефтехимической, а также пищевой промышленности требует создания новых высокоэффективных, надежных и безопасных аппаратов.
В связи с этим первостепенное значение приобретают разработка совершенных конструкций машин и аппаратов химической промышленности, интенсификация производственных процессов и снижение стоимости оборудования, чему способствует его правильный расчет и конструирование.
Высокое качество аппаратов характеризуется: высокой эффективностью, долговечностью (сроком службы не менее 15 лет), экономичностью, надежностью, безопасностью, удобством и простотой обслуживания, зависящих как от качества, так и от изготовления.
В курсовой работе решаются инженерно-технические задачи, связанные с конструированием и обеспечением прочности и надежности технологического оборудования.
Тема курсовой работы посвящена конструированию и расчету прочности аппарата с перемешивающим устройством.
УСТРОЙСТВО АППАРАТА И ВЫБОР КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Описание устройства и принцип работы аппарата
Реакционным аппаратом называются закрытые сосуды, предназначенные для проведения различных физико-химических процессов. Реактор – аппарат, в котором протекает основной процесс химической технологии, он должен работать эффективно, то есть обеспечивать определенную глубину и избирательность химического превращения веществ. Реактор должен удовлетворять следующим требованиям: иметь гидродинамический режим движения реагирующих веществ, создавать необходимую поверхность контакта фаз, поддерживать необходимый теплообмен, уровень активности катализатора и т.д.
Конструкция смесителя для жидких сред с перемешивающим устройством приведена на рисунке 1. В соответствии с рисунком 1 основными элементами смесителя являются: крышка, привод со стойкой, вращающая мешалка, установленная на валу, сальниковое и торцевое уплотнение, штуцер отвода продуктов реакции.
На крышке и корпусе аппарата имеются два патрубка для подвода и отвода продуктов. С помощью мешалки происходит перемешивание веществ. Для поддержания определенной температуры внутри реактора, аппарат снабжен рубашкой, на которой имеется два патрубка для подвода и отвода греющего или хладоагента и конденсата.
1 – корпус, 2 – рубашка, 3 – перемешивающее устройство, 4 – труба передавливания, 5 – привод перемешивающего устройства, 6 – термопара.
Рисунок 1
Выбор конструктивного исполнения основных элементов аппарата
Элементами, подлежащими выбору и конструктивной проработке, являются: обечайка (корпус), днище, крышка, рубашка, мешалка, фланцевые соединения, опоры.
а) выбор обечайки
Выбирается гладкая цилиндрическая обечайка, получившая наибольшее распространение в химическом и пищевом аппаратостроении и отличающуюся простотой изготовления и рациональным расходом материала, с внутренним диаметром D:
для корпуса D = 2000 мм, для рубашки D1 =2200 мм, высотой для рубашки H1 = 4000 мм.
Выбирается изготовление обечайки вальцовкой из листового проката, как более технологичный способ для аппарата с небольшим избыточным давлением.
б) выбор днища корпуса
Днище выбирается эллиптической формы с отбортовкой на цилиндр. Такая форма наиболее рациональна с точки зрения восприятия давления. Конструкция днища приведена на рисунке 2.
 |
Рисунок 2
Размеры днища корпуса принимаются согласно табл. 7.2 [1, с, 116]:
Изготавливается днище горячей штамповкой из плоских круглых заготовок, состоящих из одной или нескольких частей, сваренных между собой встык. Соединение эллиптического днища с цилиндрической обечайкой производится встык.
в) выбор крышки
Крышки аппаратов могут быть как отъемными, там и цельносварными с аппаратом. Выбирается крышка аппарата отъемная эллиптической формы с отбортовкой на цилиндр. Для осмотра внутренней полости аппарата предусматриваем люк с Dy = 450 мм. Конструкция крышки приведена на
рисунке 3.
Рисунок 3. Отъемная эллиптическая крышка с плоским фланцем
г) выбор конструкции рубашки
Рубашки предназначены для наружного нагрева или охлаждения обрабатываемых и хранящихся в аппарате жидких продуктов. По конструкции рубашки бывают неразъемные и отъемные. Более простыми и надежными в работе являются неразъемные рубашки. Поэтому принимается стальная неразъемная рубашка исполнения 2 для стального вертикального аппарата типа 1 с эллиптическим днищем и нижним выпуском продукции [1, стр. 164]:
Обозначение: Рубашка 2-2200-4553-2-О ОСТ 26-01-984-74.
Рубашки с эллиптическими днищами применяются при 
и 
, что соответствует заданным условиям.
Конструкция рубашки приведена на рисунке 4.
Рисунок 4
В качестве соединительного элемента неразъемной рубашки с корпусом аппарата находят применение: тороконический, конический и кольцевой элементы. Выбирается конструкция – тороконическая с углом конуса 
которая представлена на рисунке 5.
Рисунок 5
Тороконический элемент изготавливается из стали 12Х18Н10Т
ГОСТ 5632 – 72.
д) выбор фланцевого соединения
В аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. Конструкцию фланцевого соединения применяют в зависимости от рабочих параметров аппарата. При 
и 
применяют фланцы плоские приварные с уплотнительной поверхностью выступ – впадина по ОСТ 26-426-79 исполнения 5 [1, стр. 227]. Конструкция выбранного фланца приведена на рисунке 6.
Рисунок 6
е) выбор опоры
Установка аппаратов на фундаменты или специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор. Вертикальные аппараты обычно устанавливают на подвесных лапах, когда аппарат размещают между перекрытиями в помещении или на специальных конструкциях
[1, стр. 274]. Выбирается стандартная опора – лапа для стальных сварных вертикальных цилиндрических аппаратов типа 2 (для опоры с теплоизоляцией) по ОСТ 26-655-79 с подкладным листом. Конструкция опоры показана на рисунке 7.
Рисунок 7
ж) выбор штуцеров
Исходя из условий для выбора аппаратных фланцев, выбираются стальные приварные фланцевые штуцера с плоским приварным фланцем исполнения 1 и тонкостенным патрубком по ОСТ 26-1404-76. Фланцы для штуцеров по ГОСТ 1255-67. Конструкция штуцеров приведена на рисунке 8.
Рисунок 8