Производство алкидных лаков на примере лака ПФ-060 (стр. 14 из 22)

[8, стр. 725]. Высота привода 2.309 м, масса 965 кг [8, стр. 730].

3) Расчет диаметра вала.

Определяем минимальный диаметр вала:

К установке принимаем вал со стандартным диаметром вала d=80 мм [8, стр. 730].

6.7.2 Расчет механического перемешивающего устройства смесителя [6]

1) Выбор типа перемешивающего устройства.

Для перемешивания выбираем якорную мешалку [8, стр. 702].

Рекомендуемый диаметр мешалки [8, стр. 702]:

Выбираем мешалку d=2.36 м, рекомендуемая частота вращения ω=3.3 рад/с (n=31.8 об/мин).

2) Определение затрат мощности на перемешивание и подбор электродвигателя.

Определяем режим перемешивания

Находим значение критерия мощности [8, стр.541] К_N=0.4.

Рассчитаем мощность, потребляемую мешалкой при установившемся режиме:

N=K_N×ρ×n³×d⁵=0.4×898.5×(31.8/60)³×2.36⁵=3920 Вт

Рассчитываем мощность привода мешалки:

Вт

Принимаем к установке стандартный электродвигатель во взрывозащищенном исполнении номинальной мощностью 10 кВт [8, стр. 725]. На аппарате устанавливаем нормализованный привод типа IV (МН 5858-66) [8, стр. 730]. Высота привода 2.309 м, масса 965 кг [8, стр. 730].

3) Расчет диаметра вала.

Определяем минимальный диаметр вала:

К установке принимаем вал со стандартным диаметром вала d=80 мм [8, стр. 730].

6.8 Расчет аппаратов на прочность

6.8.1 Расчет реактора на прочность

1) Выбор конструкционного материала реактора.

С учетом агрессивности среды, расчетной температуры и расчетного давления, для изготовления реактора выбираем листовую двухслойную сталь ВСт 3 с плакирующим слоем из стали 08Х18Н10Т [9, стр. 32].

Прочностные характеристики конструкционного материала (сталь Ст 3) при расчетной температуре: допускаемое напряжение σ=117.5 МПа, значение модуля продольной упругости Е=1.75×10⁵ МПа [9, стр. 11, 12].

2) Расчет толщины обечайки корпуса реактора.

Для обечаек, нагруженных наружным давлением, толщина стенки определяется по формуле:

где S – полная толщина обечайки корпуса реактора, м;

S_R – расчетная толщина обечайки корпуса реактора, м;

С – прибавка на коррозию и округление размера до номинальной толщины по стандарту, м;

D – диаметр реактора, м;

σ – допускаемое напряжение, МПа.

Коэффициент К₂ определяется по номограмме [9, стр. 104] в зависимости от значения коэффициентов К₁ и К₃:

где n_у – коэффициент запаса устойчивости;

Е – модуль продольной упругости, МПа;

L_R – расчетная длина обечайки, принимается в зависимости от ее конфигурации:

L_R=Н₁+h_д/3,

где Н₁ – высота цилиндрической части аппарата, м;

h_д – высота эллиптической части днища, м.

h_д=0.25×D=0.25×1.8=0.45 м

L_R=2.4+0.45=2.85 м

По номограмме К₂=0.41

Так как сталь двухслойная, то прибавку на коррозию не делаем и для обечайки аппарата принимаем лист с суммарной толщиной 10 мм, из них 8 мм – Ст3 и 2 мм – нержавеющая сталь 08Х18Н10Т.

3) Расчет толщины днища.

Толщина стенки днища, нагруженного наружным давлением, определяется по формуле [9, стр. 133]:

где К₃ – коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища;

R – радиус кривизны днища, рассчитывается по формуле:

Принимаем толщину стенки днища равной толщине стенки обечайки – 10 мм, где конструкционная сталь Ст3 – 8 мм и нержавеющая сталь 08Х18Н10Т – 2 мм.

6.8.1 Расчет смесителя на прочность

1) Выбор конструкционного материала смесителя.

С учетом агрессивности среды, расчетной температуры и расчетного давления, для изготовления смесителя выбираем листовую двухслойную сталь ВСт 3 с плакирующим слоем из стали 08Х18Н10Т [9, стр. 32]..

2) Расчет толщины обечайки корпуса смесителя.

Для обечаек, нагруженных наружным давлением, толщина стенки определяется по формуле:

Коэффициент К₂ определяется по номограмме [9, стр. 104].в зависимости от значения коэффициентов К₁ и К₃:

По номограмме К₂=0.37

Так как сталь двухслойная, то прибавку на коррозию не делаем и для обечайки аппарата принимаем лист с суммарной толщиной 12 мм, из них 10 мм – Ст3 и 2 мм – нержавеющая сталь 08Х18Н10Т.

3) Расчет толщины днища.

Толщина стенки днища, нагруженного наружным давлением, определяется по формуле [9, стр. 133]:

где К₃ – коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища;

R – радиус кривизны днища, рассчитывается по формуле:

Принимаем толщину стенки днища равной 12 мм, где конструкционная сталь Ст3 – 10 мм и нержавеющая сталь 08Х18Н10Т – 2 мм.

6.9 Подбор опор аппаратов [6]

6.9.1 Подбор опор реактора

Нагрузка на опоры реактора m складывается из массы собственно аппарата m_а и массы загружаемых компонентов m_см (табл. 21).

m=m_а+m_см=4000+5035.8=9035.8 кг

Нагрузка на одну опору составит:

где Q – нагрузка на одну лапу, Н;

n – расчетное число опор;

q=9.81 м/с² – ускорение свободного падения.

Выбираем стандартные опоры для вертикальных аппаратов – лапы для аппаратов с теплоизоляцией (тип 2) [9, стр. 274].

Размеры лап принимаем с учетом нагрузки на одну лапу [9, стр. 32]: высота лапы h=310 мм, ширина а₁=155 мм, длина b=255 мм. На аппарате устанавливаем 4 лапы.

Для укрепления стенки аппарата в месте приваривания лап выбираем накладные листы под опоры [9, стр. 276] с размерами: ширина В=200 мм, высота Н=410 мм, толщина S=12 мм.

6.9.2 Подбор опор смесителя [6]

Нагрузка на опоры смесителя m складывается из массы собственно аппарата m_а и массы загружаемых компонентов m_см (пункт 5.4).

m=m_а+m_см=7000+8448.1=15448.1 кг

Нагрузка на одну опору составит:

Выбираем стандартные опоры для вертикальных аппаратов – лапы для аппаратов без теплоизоляции (тип 1) [9, стр. 274].

Размеры лап принимаем с учетом нагрузки на одну лапу [9, стр. 275]: высота лапы h=295 мм, ширина а₁=190 мм, длина b=185 мм. На аппарате устанавливаем 4 лапы.

Для укрепления стенки аппарата в месте приваривания лап выбираем накладные листы под опоры [9, стр. 276] с размерами: ширина В=250 мм, высота Н=405 мм, толщина S=16 мм.

6.10 Расчет вспомогательного оборудования

1) Расчет числа емкостей для вызревания лака.

Время, необходимое для вызревания лака составляет 5 суток.

Рассчитать количество емкостей можно по формуле:

где n – число емкостей;

N – суточная производительность отделения синтеза, кг/сутки;

τ – время вызревания лака, сутки;

ρ – плотность лака, кг/м³;

φ – коэффициент заполнения емкости;

V_емк – объем выбранной емкости, м³.

Для вызревания лака примем стандартную [9, стр. 330] вертикальную емкость с плоскими днищем и крышкой объемом 12.5 м³. Тогда количество емкостей составит:

Установим 8 емкостей объемом 12.5 м³ каждая.

2) Расчет числа весовых мерников для растительных масел.

Суточная потребность в растительных маслах составляет N=5466.38 кг.