|
Уфимский государственный нефтяной технический университет Кафедра _механика и конструирование машин________
Расчёт на прочность стержневых систем и корпусов химических аппаратов
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по__прикладной механике_______________________ 5311000000000 ПЗ
Группа Подпись Ф.И.О. Дата Студент ТБ-04-01
Орлова
Елена
Евгеньевна
25.04.2006 Научный
руководитель К.т.н.,
доцент
Васильев
Владимир Владимирович 25.04.2006
Уфа - 2006 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Содержание
1 Научно-техническое задание 3
2. Введение 4
3. Аналитический расчет химического реакционного
емкостного аппарата 5
3.1 Основные конструктивные элементы химических
аппаратов. Выбор материала 5
3.2 Расчетное давление в аппарате 6
3.3 Расчет толщины стенки аппарата, находящего под
внутренним давлением 7
3.4 Расчет корпуса аппарата, нагруженного наружным давлением 9
4. Расчет корпуса химического реакционного аппарата с
учетом сложности формы в системе APM WIN Machine 11
4.1.Построение корпуса химического аппарата в модуле
АРМ Studio 11
4.2 Отладка работы с модулем STRUCTURE 3D 13
4.3 Расчет корпуса аппарата на устойчивость с учетом
сложности формы 16
4.4 Расчет краевых напряжений в корпусе аппарата 17
4.5 Определение собственных частот свободных колебаний 21
5 Выводы 21
Список использованных источников 23
1.Научно-техническое задание
Рассчитать корпус химического реакционного емкостного аппарата на статическую прочность, устойчивость и виброустойчивость. Расчет произвести с учетом сложности формы: присутствия фланцев, люков, привода, опор.
Исходные данные:
1. Номинальный объем V=8м3.
2. Внутренний диаметр D=2м.
3. Исполнение корпуса 11.
4. Частота вращения
мешалки n=50
.
5. Избыточное давление Pи=0,8 МПа.
6. Остаточное давление Ро=0,05 МПа.
7. Остаточное давление в рубашке Рруб=0,35МПа.
8. Уровень жидкости
в корпусе 
.
Параметры среды
9. Наименование водный раствор H2SO4.
10. Температура t=60oC.
11. Плотность 
.
12. Концентрация 40%.
2.Введение
Емкостные реакционные аппараты применяют для процессов, где основой является жидкая фаза. Они, как правило, имеют перемешивающее устройство. Емкостные аппараты с мешалкой используют не только как химические реакторы, но и для различных физико-химических процессов, получения эмульсии, растворения, смешивания химических компонентов. Химические аппараты делают, как правило, цилиндрической формы, так как она удобна при работе под давлением и лучше обеспечивает герметичность аппаратов. В качестве конструкционного материала применяют как малоуглеродистые, так и легированные стали. В качестве теплообменных элементов для аппаратов с мешалками применяют рубашки и змеевики.
Основные части аппарата: корпус, мешалка, вал, привод, уплотнение. Основным узлом аппарата является корпус, который определяет его форму, размеры, объем, производительность. Корпус изолирует обрабатываемую среду, подвергаясь ее химическому воздействию и воспринимая при этом механические и тепловые нагрузки.
Существует несколько видов мешалок: лопастные, рамные, турбинные. Улучшение тепло- и массообмена, получение равномерных смесей жидких, твердых и газообразных веществ являются функциями мешалок. Привод мешалки называют электродвигатель с передачей, установленный на вертикальной стойке, которая крепится к аппарату. Вал нагружен крутящим моментом, а также осевой силой.
Назначение уплотнения – не допускать или по возможности уменьшать пропуск среды в месте ввода в аппарат движущихся частей. Для вращающихся валов используют сальниковое или торцовое уплотнение. Конструирование химического оборудования нужно производить с максимальным использованием стандартизованных и нормализованных узлов и деталей, проверенных в уплотнениях и зарекомендовавших себя в эксплуатации.
Первостепенное значение в проектировании химических аппаратов имеет точность расчета корпуса на прочность, устойчивость и колебания, так как они работают в условиях экстремальных нагрузок. Химические реакции могут протекать при избыточном внутреннем давлении до 4МПа или условии вакуума внутри и избыточного давления в окружающей рубашке. При этом каждый габаритный размер аппарата достигает нескольких метров.