Recipiente și aparate tubulare Tema de proiectare. Să se proiecteze un recipient stabil sub presiune cu manta de încălzire și izolație termică corespunzătoare, prevăzut cu amestecător și grup de acționare utilizat în industria fermentativă pentru obtinerea sucurilor de fructe. Date de proiectare: 1 .Presiunea din interiorul recipientului : p=0.45 Mpa 2 .Presiunea din interiorul mantalei :p=0.37 Mpa 3 .Volumul recipientului : V=1.6 m 4 .Diametrul nominal al recipienrului: D=1000 mm 5 .Diametrul interior al mantalei: D m =1100 mm 6 .Fluidul din recipient: sucuri din fructe la temperatura: t=50 C 7 .Temperatura vaporilor de apă săturați din manta : t=110.79 C 8 .Acționarea amestecătorului se va face cu un motor-reductor, cilindru-melcat de tip M2VM-F având puterea la ieșire notată cu P=0.75 kw 9 .Turația nominală a amestecătorului : n=32 rot/min 10 .Amestecătorul este de tip : paletă 11 .Recipientul funcșionează în poziție verticală suspendată pe suporții. Muntean Ivan ,IEDM Page 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Recipiente și aparate tubulare
Tema de proiectare.
Să se proiecteze un recipient stabil sub presiune cu manta de încălzire și izolație
termică corespunzătoare, prevăzut cu amestecător și grup de acționare utilizat în
industria fermentativă pentru obtinerea sucurilor de fructe.
Date de proiectare:
1 .Presiunea din interiorul recipientului : p=0.45 Mpa
2 .Presiunea din interiorul mantalei :p=0.37 Mpa
3 .Volumul recipientului : V=1.6 m
4 .Diametrul nominal al recipienrului: D=1000 mm
5 .Diametrul interior al mantalei: Dm=1100 mm
6 .Fluidul din recipient: sucuri din fructe la temperatura: t=50 C
7 .Temperatura vaporilor de apă săturați din manta : t=110.79 C
8 .Acționarea amestecătorului se va face cu un motor-reductor, cilindru-melcat de tip
M2VM-F având puterea la ieșire notată cu P=0.75 kw
9 .Turația nominală a amestecătorului : n=32 rot/min
10 .Amestecătorul este de tip : paletă
11 .Recipientul funcșionează în poziție verticală suspendată pe suporții.
12 .Capacul superior este fixat cu flanșe de corpul cilindric al recipientului și are forma
mâner de coș.
13. Fundul recipientului va fi sudat de corpul cilindrului și va avea forma elipsoidală.
Muntean Ivan ,IEDM Page 1
Recipiente și aparate tubulare
Cuprinsul proiectului:
1.Dimensionarea recipentului cu manta de încălzire 1.1Generalități
1.2Corp recipient1.3Mantaua de încălzire
2.Funduri și capace.Elemente constructive și calcul de rezistență. 2.1 Generalități2.2Funduri și capace elipsoidale2.3 Funduri și capace sferice cu racordare (mâner de coș)
3.Construcția de calcul ansamblărilor cu flanșă 3.1 Elemente constructive 3.2 Calculul de rezistență al ansamblărilor cu flanșe
4.Racorduri și bosaje 4.1 Elemente constructive
4.2Alegerea racordărilor
5.Aparate de măsură și control.Dispozitive de siguranță.5.1Aparate de măsură și control
5.2 Supape de siguranță
6.Suporturi pentru recipiente verticale 6.1Generalități 6.2 Suportul picior
7.Dimensionarea dispozitivului de amestecare 7.1 Alegerea mecanismului de acționare 7.2 Dimensionarea dispozitivului de amestecare 7.2.1 Arborele amestecătorului 7.2.2Alegerea sistemului de rezemare 7.2.3Alegerea suportului 7.2.4 Dimensionarea cutiei de etanșare 7.3 Tipuri de amestecătoare rotative verticale
7.3.1Amestecătoare tip cadru 7.4 Alegerea și verificarea cuplajului.
8.Montarea și exploatarea recipientelor sub presiune. 8.1.Montarea,proba și punerea în funcțiune a recipientelor sub presiune 8.2.Tennica securității muncii privind instalațiile mecanice sub presiune.
Muntean Ivan ,IEDM Page 2
Recipiente și aparate tubulare
1.DIMENSIONAREA RECIPIENTULUI CU MANTA DE ÎNCĂLZIRE.
7.2Dimensionarea dispozitivului de rezemare a amestecătorului.7.2.1 Arborele amestecătorului.Dimensionarea arborelui.
Dimensionarea se face din condiția de rezistență la torsiune:
În care : M tc=momentul de calcul, N/mm
sat=tensiunea admisibilă la torsiune,MPa
unde:P=puterea motorreductorului, kw
n=turația la ieșirea din motorreductor, rot/min
Muntean Ivan ,IEDM Page 35
d5
3 16 Mtc
atd5
3 16 8786003.1440.5
d5 47.993 [mm]
Mtc 9550000Pn
Mtc 95500000.556
Mtc 878600 [Nmm]
at 0.6...0.65( ) at at 0.6 67.5 at 40.5 [MPa]
atRcc
at2704
at 67.5 [MPa]
Recipiente și aparate tubulare
Valoarea obținută pentru d5 care reprezintă cea mai mică valoare a diametrului pe toată
lungimea arborelui, cu această valoare se alege din tabel valorile pentru diametrul
niminal d (în dreptul cutiei de etanșare).
Diametrul arborelui în lagărul inferior, d=50 mm
d1=120 mm d2=85 mm d3=45 mm d4 filet=M45x1.5 d5=40 mm
d6=130 mm d7=105 mm d8=155 mm d9=140 mm d10=160mm
7.2.2 Alegerea sistemului de rezemare.
Rezemarea dispozitivului de acționare depinde de lungimea porțiunii de arbore din
recipient.În practică cea mai utilizată este dispunerea acționării pe capacul recipientului.
Funcționarea liniștită a unui dispozitiv de amestecare depinde în mare măsură de
construcția corectă a lagărelor arborelui amestecătorului.Distanța dintre lagăre, L, la
arborii în consolă trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura o săgeată mică la
capătul liber al acestora;în același timp însă distanța L este necesar să aibă o valoare
cât mai mică , pentru a nu mări înălțimea recipientului.
Dispozitivele de rezemare pentru amestecătoarele verticale, cuplate direct la motorul
electric, se execută în 8 mărimi STAS 10868-77 și au dimensiunile următoare:
Muntean Ivan ,IEDM Page 36
Recipiente și aparate tubulare
Diametrul arborelui în lagărul inferior: d=50 mm
h=49 mm h1=13 mm h2=27 mm h3=9 mm h4=60 mm h5=25 mm d11=330 mm
nxd12=12x18
Dimensiunile rulmenților radiali, oscilanți, cu role butoi pe două rânduri și ale rulmenților
radiali axiali cu role conice pe un rând, se reprezintă :
Rulmenți radiali-oscilanți, cu role butoi pe două rânduri:
Simbol rulment : 22210K
d=50 mm d1=110 mm B=40 mm sarcina radială C=153 N
Rulmenți radiali cu role conice pe un rând:
Simbolul rulmentului : 30210
d3=50 mm d2=90 mm T=21.75 mm sarcina radială C=65.5 N
Muntean Ivan ,IEDM Page 37
Recipiente și aparate tubulare
7.2.3 Alegerea suportului.
Suportul este elementul constructiv al unui dispozitiv de amestecare ce asigură
montarea corectă a motoreductorului și a lagărelor argorelui.Prinderea de recipient se
face cu ajutorul unei flanșe prin intermediul căreia se fixează pe bosajul sudat 7 de
recipient.
Operatiile de montare și întreținere ale rulmenților, cuplajului și dispozitivul de atanșare
sunt posibile datorită unor ferestre dreptunghiulare decupate în corpul cilindric al
suportului.Suportul propriu-zis se poate executa în construcție sudată sau
turnată.Rigiditatea acestuia trebuie să fie amortizată cu rigiditatea dispozitivului de
amestecare și cu rigiditatea capacului recipientului.
Muntean Ivan ,IEDM Page 38
Recipiente și aparate tubulare
Din tabel se extrage dimensiunle executate în construcție sudată, în funcție de
diametrul arborelui în lagărul inferior.
d=50 mm L=225 mm L1=805 mm L2=300 mm L3=1430 mm D=120 mm
D1=270 mm
D2=308 mm D3=130 mm D4=330mm D5=370 mm D6=180 mm D7=215 mm D8=290
mm D9=273 l1=190 mm l2=100mm l3= 140mm l4=100 mm l5=150 mm l6=180mm
s=8 mm h=20 mm h1=12 mm d1=18mm r1=12 mm d2=12 mm n2=4 mm
Muntean Ivan ,IEDM Page 39
Recipiente și aparate tubulare
7.2.4 Dimensionarea cutiei de etanșare.
Cele mai uzuale dispozitive de etanșare sunt:
-dispozitive de etanșare mobile cu contact, cu umplutură moale (presetupe)
-dispozitive de etanșare cu inele alunecătoare (sau etanșări frontale)
Dispozitivele de etanșare cu umplutură moale:
Aceste dispozitive se contruiesc în următoarele variante:
-fără răcire a suprafeței interioare a inelelor de etanșare
-cu răcire a suprafeței exterioare a inelelor d eetanșare
-fără răcire a corpului aratat in figură
Muntean Ivan ,IEDM Page 40
Recipiente și aparate tubulare
d=50 mm D=70mm D1=94 mm D2=180 mm D3=145 mm D4=110 mm D5=145 mm
D6=180mm n=4mm d=M16 d=M16 s=10 mm h=20 mm H=110 mm H1=163mm
H2=235mm b=18 mm b1=18mm lungimea locaș garnitură, l=68 mm
Dimensionarea cutiei de etanșare.
-lățimea inelelor d eetanșare, b , se alege în funcție de diametrul arborelui în dreptul
cutiei de etanșare d și se calculează cu relația:
Atunci când este necesar, în stratul de umplutură moale se intercalează un inel pentru
ungere,având forma și dimensiunile după cim urmează:
d=50 mm d1=51 mm d2=60.5 mm D=70 mm n=4 mm
Materialul de etanșare trebuie să fie elastic, deformabil, să reziste la acțiunea mediului
etanșat, la parametri de regim(temperatură,presiune), să aibă un coeficient mic de
frecare cu arborele, să poată fi îmbibat cu lubrifiant pe care să-l păstreze un timp
îndelungat și să nu fie abraziv față de materialul arborelui.
Ca materiale pentru execuția inelelor de etanșare se utilizează :
cânepă, bumbac,iută,pâslâ,cauciuc.Inelele se execută din șnur de secțiune pătrată,
secționate înclinat față de rază, iar porțiunea secționată a două inele consecutive se
montează decalat.
-presiunea de etanșare a capacului, se calculează:
Muntean Ivan ,IEDM Page 41
pLpck
e
2 k l
s pL0.30.77
e
2 0.09 0.77 68
10 pL 0.997 [MPa]
Recipiente și aparate tubulare
În care:pc=presiunea de calcul ,MPa
k=0.77 , coeficient al etanșării
μ=0.09 pentru azbest uscat , coeficeint de frecare între arbore și garnitură
l=lungimea cutiei de etanșare ,mm
s=lățimea umpluturii pe rază,mm
-verificarea prezoanelor,pentru ca prezoanele să reziste la solicitarea de tracțiune la
care sunt supuse trebuie îndeplinită condiția:
În care: b=1.3 factor ce ține cont de solicitarea suplimentară la torsiune
F0=forța care solicită un prezon
F=forța de precomprimare a garniturii
d2=diametrul prezonului
n=numărul d eprezoane
unde: D=diametrul locașului pentru
garnitură,mm
d=diametrul arborelui în dreptul cutiei de etanșare,mm
sat=tensiunea admisibilă la tracțiune, mm
Muntean Ivan ,IEDM Page 42
t4 F0
d22
at t4 1.3 469.587
3.14162at t 3.03 60
F0Fn
F01878.348
4 F0 469.587 [N]
F4
D2 d2 pL F3.144
702 502 0.997 F 1878.348 [N]
Recipiente și aparate tubulare
Prezoanele se execută din OL 37 STAS 500/2-80 cu R0,2=240 MPa.
7.3Amestecătoare de tip cadru.
Acest amestecător s epoate folosi pentru dizolvări, preparări d esuspensii ușoare,
amestecuri de lichide cu vâscozități mici și medii.Pentru volume mari se recomandă
numai dacă vâscozitatea dinamică este mai mică de 0.1 MPa.Se foloseste cu/sau fără
șicane
D=700 mm da=500mm turația: n=32...80 rot/min
Viteza periferică max =2.1 m/s
da=(0.5...0.7)D da=350 mm
h2=(0.05...0.15)da h2=17.5 mm
h1=0.1D h1=70 mm
Muntean Ivan ,IEDM Page 43
atR0.2c
at2404
at 60 [MPa]
Recipiente și aparate tubulare
h=(0.05...0.8)da h2=175 mm
s=(0.05...0.15)da s=17.5 mm
H=(1...1.5)D H=700 mm
7.4Alegerea și verificarea cuplajului.
7.4.1Alegerea cuplajului.
Legătura între motoreductor și arborele amestecătorului se realizează cu ajutorul unui
cuplaj cu bolțuri tip N, cu semicuple executate în variantă P.
Dacă momentul de torsiune pe care trebuie să-l transmită cuplajului este M tc , datorită
șocurilor care apar la pornire precum și a unei funcționări neuniforme, alegerea din
STAS 5982-79 a cuplajului se face luându-se în considerare un moment nominal, Mn.
Unde:cs=1.65, coeficient d eserviciu
Mărime cuplaj=7 Mn=1500 N/m semicuplă P d32...70 mm
Dimensiuni constructive
l2=64 mm l3=94 mm d=M8 D=212 mm D1=172 mm D2=130 mm s=4 mm n buc=16
mm
Muntean Ivan ,IEDM Page 44
Mn cs Mtc Mn 1.65878600 Mn 1449690 [Nmm]
Recipiente și aparate tubulare
7.4.2 Verificarea cuplajului.
Bolțurile se verifică la:
-presiunea de contact, între manșoanele d ecauciuc și bolț:
Unde: Mn=momentul nominal,N/m
D1=diametrul de așezare a bolțurilor, mm
n=numărul de bolțuri
-încovoiere, în secțuinea de încastrare în semicuplă, pentru bolțuri executate din OLC
45 sau OLC 60.
8. MONTAREA ŞI EXPLOATAREA RECIPIENTELOR SUB PRESIUNE
8.1 Montarea, proba şi punerea în funcţiune a recipientelor sub presiune .
Executate în strictă conformitate cu instrucţiunile tehnice elaborate de întreprinderea constructoare, în baza prevederilor normelor ISCIR, lucrările de montare în instalaţie a recipientelor sub presiune se desfăşoară potrivit proiectelor de montaj care trebuie să precizeze : - amplasamentul recipientului în cadrul instalaţiei ; - sistemele de sprijinire şi fixare ; - echipamente anexe ;
Muntean Ivan ,IEDM Page 45
pF1
l3 l2 4
pas p1090
16 94 64( )4
3.14 1..3
p 2.89 [MPa]
pas 1....3( ) [MPa] F12 1500000
17216F1 1090 [N]F1
2 Mn
D1 n
i
32 F1l3 l2
2s
3ai
i
32 109094 64
24
3.14163 i 51.528 [MPa]
ai 90....100( ) [MPa] 51.528 90
Recipiente și aparate tubulare
- sisteme de protecţie şi siguranţă. Recipientele stabile sub presiune se instalează astfel încât să se poată efectua, în bune condiţii, deservirea, curăţirea părţilor interioare şi exterioare, repararea şi verificarea lor ; toate recipientele sub presiune vor fi prevăzute cu placă de timbru, montată la loc vizibil . Recipientele sub presiune se prevăd, după caz, cu scări şi platforme care asigură buna deservire, repararea şi verificarea lor. Suprafeţele exterioare se protejează, încă de la montaj, contra coroziunii atmosferice sau a mediului în care acestea lucrează. Recipientele sub presiune se instalează astfel încât să nu fie posibilă răsturnarea lor. Montajul propriu-zis al recipientului constă în ridicarea, centrarea şi fixarea acestuia pe fundaţie. După efectuarea operaţiilor de control se face fixarea definitivă a recipientului, prin şuruburile de ancorare şi suporturile acestuia.
8.2 Tehnica securităţii muncii privind instalaţiile mecanice sub presiune.
La proiectarea instalaţiilor mecanice sub presiune se vor prevede dispozitivele de siguranţă şi aparatele de măsură şi control necesare, care să permită exploatarea acestorinstalaţii în condiţii de securitate a muncii. Materialele folosite pentru construirea şi repararea elementelor instalaţiilor mecanice sub presiune vor corespunde, în privinţa condiţiilor tehnice, regulilor pentru verificarea calităţii, marcării şi livrării, instrucţiunilor tehnice ale Inspecţiei pentru cazane, recipiente sub presiune şi instalaţii de ridicat, precum şi standardelor de stat în vigoare. Procesele tehnologice, inclusiv operaţiile de control ce trebuie respectate la construirea şi repararea instalaţiilor mecanice sub presiune, vor fi prevăzute în proiectele respective. Conductele îmbinate cu flanşe, prin care se transportă lichide sub presiune ce pot provoca arsuri, vor fi prevăzute cu manşoane de protecţie. Condiţiile de amplasare a instalaţiilor mecanice sub presiune vor ţine cont de condiţiile de prevenire a incendiilor. Proba de presiune la încercare, conform documentelor de execuţie, se va face după construire, reparare, periodic la scadenţe şi ori de câte ori condiţiile de securitate impun efectuarea acestei operaţii. Exploatarea instalaţiilor mecanice sub presiune se va face în conformitate cu instrucţiunile întocmite de beneficiar şi proiectant, cu respectarea normelor tehnice ISCIR.