Определение высоты и диаметра аппарата

Объем аппарата [2] определяем по формуле:

 

 

Выразим диаметр аппарата и получим:

 

 

Учитывая, что для аппаратов с мешалкой применимо отношение:

 

 

Тогда:

Принимаем D = 3500 мм, Н = 5000 мм.

 

Определение параметров мешалки

По рекомендациям [1] для турбинной закрытой мешалки применимо соотношение:

По рекомендациям [3] принимаем

Определим размеры лопасти мешалки [7].

Определим высоту лопасти:

Отсюда высота лопасти будет равна

Длина лопасти мешалки определим по формуле:

Отсюда

 

Расстояния от конца мешалки до дна аппарата определим по формуле:

Отсюда

Примем h = 900 мм.

Отсюда примем длину вала мешалки l_в = 4000 мм.

 

 

Определение диаметра патрубков

Диаметр патрубков определяется объемным расходом жидкости или пара и рекомендуемой скоростью движения потока по уравнению расхода:

 

 

Выразим отсюда диаметр патрубка и получим:

 

 

где		–	объемный расход потока, м^3/с;
		–	площадь сечения патрубка, м^2;
		–	скорость движения, м/с;
		–	внутренний диаметр патрубка.

 

Данные, необходимые для расчета диаметра патрубков, представим в таблице 16.

Таблица 16 – Данные для расчета

№	Вещества, подающиеся в патрубок	ρ, кг/м^3	w, м/с	G, кг/с
	Руда H2Oразб1		0,1-0,3	22,196 11,098
	Острый пар	0,579	30-40	3,88
	NH3	0,7714	8-18	0,361
	БФА H2Oразб2	1032,2	0,1-0,3	3,64 21,667
	Пульпа: ГФСА H2Oразб1 H2Oразб2 H2Oр Руда^*		0,1-0,3	3,789 11,098 21,667 0,766 20,919

 

1) Определение d₁

Найдем объемный расход:

 

 

Отсюда диаметр патрубка будет равен:

 

 

Принимаем

2) Определение d₂

Найдем объемный расход:

 

 

Отсюда диаметр патрубка будет равен:

 

 

Принимаем

3) Определение d₃

Найдем объемный расход:

 

 

Отсюда диаметр патрубка будет равен:

 

 

Принимаем

4) Определение d₄

Найдем объемный расход:

 

 

Отсюда диаметр патрубка будет равен:

 

 

Принимаем

 

5) Определение d₅

Найдем объемный расход:

 

 

Отсюда диаметр патрубка будет равен:

 

 

Принимаем

6) Диаметр патрубка слива принимаем конструктивно d₆ = 500 мм.

 

В соответствии с [5] подбираем штуцера с приварным фланцем, основные размеры которых приведены в таблице 17.

 

Таблица 17 – Основные размеры штуцеров с приварным фланцем

Патрубок	dy	dH	H	s
d1
d2
d3
d4
d5
d6

Рисунок 3 – Конструкция стандартного стального приварного фланцевого штуцера с приварным плоским фланцем и тонкостенным патрубком

 

 

Расчет мешалки

После выбора и расчета основных размеров мешалки определяется мощность, потребляемая на перемешивание, для чего используются критериальные уравнения мощности от модифицированного критерия Рейнольдса и конструктивных особенностей перемешивающего устройства.

 

 

Где		–	плотность перемешиваемой жидкости, кг/м^3;
		–	скорость вращения мешалки, с^-1;
		–	диаметр мешалки, м;
		–	динамический коэффициент вязкости мешалки.

 

Отсюда

 

Согласно [1] .

Расчетная мощность, потребляемая на перемешивание жидкости, определяется по формуле:

 

Тогда

 

 

Мощность привода мешалки рекомендуется рассчитывать по формуле:

 

(2)

 

где		–	коэффициент, учитывающий наличие перегородок, для аппарата без перегородок [7];
		–	коэффициент, учитывающий высоту уровня жидкости в аппарате.
		–	коэффициент, учитывающий наличие в аппарате внутренних устройств, [7];
		–	к.п.д. привода мешалки, [7];
		–	мощность, затрачиваемая на преодоление трения в уплотнениях вала мешалки, Вт.

 

Коэффициент, учитывающий высоту уровня жидкости, находится в соответствии с [7]:

 

гГде

–

уровень жидкости в аппарате,

 

Отсюда

 

Выбираем сальниковые уплотнения [7], используемые при герметизации до 0,6 МПа.

Мощность, затрачиваемая на преодоления трения в уплотнениях вала мешалки [7], находится по формуле:

 

 

где	dв	–	диаметр вала мешалки, м.
		–	частота вращения вала, [7];
		–	толщина сальниковой набивки, м;
		–	давление в аппарате, Па;
		–	высота сальниковой набивки, м;
		–	коэффициент трения, [7].

 

Диаметр вала мешалки для расчета мощности выбираем в соответствии с [7], предварительно определив его по формуле:

 

 

где	для турбинных мешалок [7].

 

Отсюда

 

 

Диаметр вала мешалки выбираем

Толщину сальниковой набивки определим по формуле:

 

Тогда

 

 

Принимаем

Высоту набивку принимают:

 

Отсюда

 

 

Принимаем

Тогда мощность будет равна

 

 

И рассчитаем мощность привода по формуле (2):

 

 

Мощность привода мешалки необходимая для пуска определим по формуле:

 

Отсюда

 

 

Принимаем 7000Вт.

По рекомендациям [8] выбираем двигатель АИР132М4/2 с номинальной мощностью 7,1 кВт, частотой вращения , масса электродвигателя 58 кг.

Подбираем подшипники для укрепления вала мешалки, а также для уменьшения трения и уменьшения шума от вращения вала. В соответствии с [9] выбрали роликоподшипники конические серии 7244 (рисунок 3).

Основные параметры подшипника представлены в таблице 18.

 

Таблица 18 – Параметры роликоподшипника конического

 

dв, мм	Dп, мм	Hп, мм	T,мм	c, мм

 

Рисунок 3 – Роликоподшипник конический

 

 

Прочностной расчет

Исходные данные для прочностного расчета

Целью прочностного расчета является определение материала корпуса агитатора, расчет толщины стенок днища, крышек, проводится расчет фланцев, крышек, болтов, шпилек, опорных элементов.

Исходные данные для проведения прочностного расчета приведены в таблице 19.

 

 

Таблица 19 – Исходные данные для прочностного расчета

 

	Диаметр аппарата,
	Давление в аппарате,	0,1
	Температура раствора в аппарате,
	Срок службы аппарата,

 

Прочностной расчет тонкостенного сосуда производим в соответствии с [6].