Politechnika Krakowska 2013/2014
im. Tadeusza Kościuszki **************
Wydział Inżynierii gr. **N*
i Technologii Chemicznej

Uwaga, projekt zawiera kilka błędów rachunkowych!

Projekt:
„ Reaktor zbiornikowy

z mieszadłem.”

Ocena :
Podpis :
Data :

Dane projektowe:

N=10 kW
n₁=935 obr/min

n₃=40 obr/min

V_norm=1,6 m³

V_rzecz=1,68 m³

P=11 bar

Ƞ=50 Cp

ρ=2200kg/m³

1.Dobór materiału na wałki i wpusty:

Na wałki wykorzystana zostanie stal S295 o parametrach:
- K_g0 = 60M Pa, Ksj=65 MPa
Na wpusty zostanie użyta sal S275 o parametrach:
- K₀ = 104 MPa
- K_t = 85 MPa

2. Obliczenie średnicy wałka pierwszego(lekkiego).
2.1 Obliczenie Ms₁:

[Nm]

2.2 Obliczenie grubości wałka z warunku na wytrzymałość:

[m]

2.3 Obliczenie grubości wałka z warunku na sztywność:

[m]

2.4 Dobór średnicy znormalizowanej:

Dpn dobieram dla wartości obliczonej z warunku na wytrzymałość.

[mm]

3. Dobór i obliczenie wpustów.

Dla wałka o średnicy 48mm odczytuję wymiary wpustów:

bxh=12x8 [mm],

t₁=5 mm, t₂=3,3 mm,

l_min=28 mm, l_max=140mm.

3.1 Obliczenie długości wpustu z warunku na ścinanie:

[N]

[mm]

3.2 Obliczenie długości wpustu z warunku na docisk:

[mm]

3.3 Dobór długości znormalizowanej:
Przyjmuję l_min=28 mm.

4.Obliczenie i wstępny dobór przełożeń.

Przyjmuję koła zębate o średnicy 200 mm i 1000 mm klasy C.

Ilość zębów mniejszego koła 20, większego 100.

5. Projekt przekładni pasowo-klinowej.

5.1 Dobór znormalizowanych średnic kół pasowych.

Dobieram koła pasowe klasy C, mniejsze o średnicy 200mm, większe o średnicy 900mm.

5.2 Teoretyczna odległość kół:

mm, mm

mm

mm

5.3 Obliczeniowa długość pasa:

mm

5.4 Dobór znormalizowanej długości pasa:

mm

5.5 Obliczenie rzeczywisej odległości kół:

mm
mm

mm

mm

X2 jest rzeczywistą odległością kół pasowych.

5.6 Prędkość pasa v1:

[m/s]

5.7 Kąt opasania mniejszego koła :

˚

5.8 Średnica równoważna przekładni:

mm

5.9 Obliczenie ilości pasków x:

Odczytuję z normy Kfi, moc przenoszoną przez jeden pasek Np, Kl oraz Kt.

Przyjmuję 2 paski.

5.10 Liczba zginania Z:

5.11 Szerokość wieńca B.

Przyjmuję wieniec rowkowy 2C wg. PN-66/M-85202
e=25.5 mm ; f=17 mm

mm

6. Obliczenie średnicy wałka drugiego(ciężkiego).
6.1 Obroty wałka N₂.

[obr./min]

6.2 Moc na drugim wałku:

Przyjmuję K=1,3 oraz Ƞ = 0,95;

W

6.3 Obliczenie Ms₂:

Dzielę N2 przez tysiąc ponieważ do wzoru na Ms wstawiamy moc w kW.

Nm

6.4 Ciężar koła Pasowego:

[kg/m³] g=9,81[m/s²]

N

N

6.5 Siła uzyteczna Fu:

N

6.6 Pozorny współczynnik tarcia μ:

Odczytuję kąt zarysu rowka klasy C dla średnicy skutecznej mniejszego koła = 36̊.

̊

6.7 Naciąg czynny pasa:

N

6.8 Całkowite obciążenie na 2 wałku:

N

6.9 Moment zastępczy Mz:

6.9.1 Reakcje w punktach podparcia.

Przyjmuję punkty podparcia 10cm od kół przekładni, w kierunku środka wału. Oraz koła przekładni na końcach wału.

Całkowita siła Q_c*0,1m-Rb*0,8m=0 działająca na
wałek drugi w miejscu zamocowania koła pasowego N.

Ra+Rb-Q=0

N

N

6.9.3 Mg_max

Nm
Nm
Nm

6.9.4 Obliczenie momentu zastępczego:

Nm

6.10 Obliczenie średnicy wałka z warunku wytrzymałościowego:

m

6.11 Obliczenie średnicy wałka z warunku na sztywność

m

6.12 Dobranie wartości znormalizowanej:

Dobieram Dpn wałka ciężkiego 80mm.

7.0 Dobór wpustów.

Dobieram wpust dla walka o średnicy 80mm:

bxh=22x14 [mm]

t1=9 mm, t2=5,4 mm

l_min=63 mm, l_max= 250mm

7.1 Obliczenie długości wpustu z warunku na ścinanie:

Nm

N

Podstawiam h1 w metrach dlatego dzielę przez tysiąc.
m

7.2 obliczenie długości wpustu z warunku na docisk:

m

7.3 Dobór długości znormalizowanej:

Dobieram długość znormalizowaną 130 mm.

8. Obliczenie średnicy wałka trzeciego(lekkiego):

8.1 Obliczenie Ms₃.

W.

Obroty wałka trzeciego n₃=40[Obr/min]

Dzielę N₃ przez 1000 ponieważ do wzoru podstawiamy moc w kW.

Nm

8.2 Obliczenie średnicy wałka z warunku na wytrzymałość:

m

8.3 Obliczenie średnicy wałka z warunku na sztywność:

; m

8.4 Dobór średnicy znormalizowanej.

Dobieram średnicę znormalizowaną 90mm.

9. Dobór materiału na zbiornik.

Ciśnienie robocze:

[bar]
Temperatura pracy odczytana z wykresu dla 184C
Pa

Dobieram stal o niegwarantowanej udarności ST275JR dla której średnia granica plastycznosci w przedziale 3-20mm grubości wynosi:

[N/mm²]

10 Obliczenie grubosci płaszcza zbiornika podlegającemu ciśnieniu wewnętrznemu zgodznie z UDT.
10.1 Obliczenie naprężenia dopuszczalnego.

Dla stali o niegwarantwowanej udarności przyjmuję dzielnik 1,8.

Pa

10.2 Dobór wymiarów zbiornika:

m³
mm
m³

10.3 Grubość obliczeniowa:

Zakładamy zbiornik ciennkościenny.
Przyjmyjemy poddawanie kontroli jakości w 50% złącz nieobwodowych,a w 25% złącz obwodowych.

przyjmujemy złącze doczołowe jednostronne z podkładką

mm

10.4 Obliczenie grubości rzeczywistej:

Naddatek technologiczny dla obliczonej grubosci = 0,8mm.

Przyjmuję 8 lat pracy, bez konieczności wymiany zbiornika.
lat
mm
Przyjmuję naddatek ze względu na naprężenia nie wynikające z ciśnienia 1mm

mm

10.5 Dobór grubości znormalizowanej:

mm

10.6 Grubość ścianki ze względu na sztywność:

mm

Warunek gpn>>gsz spełniony.

11. Obliczenie grubości dna elipsoidalnego:
11.1 Dobór wymiarów średnicy wg. PN:

mm ; mm ; m³

; mm;

11.2 Oblicznie grubości dennicy:

Przyjmuję dno górne z włazem 400mm.

; mm
;

mm

Przyjmuje dno dolne bez włazu.

m

11.3 Obliczenie grubości rzeczywistej:

Naddatek technologiczny dla obliczonej grubosci = 0,6mm.
Przyjmuję 10 lat pracy, bez konieczności wymiany zbiornika.
Przyjmuję naddatek ze względu na naprężenia nie wynikające z ciśnienia 1mm
mm, lat, , mm, mm.

mm
Dla dna dolnego:

mm

11.4 Dobieram znormalizowaną grubosć:

mm
gpn dna dolnego 7mm
Przyjmuję znormalizowane 14mm dla dennicy górnej oraz 7 dla dolnej.

Ciężar dennicy górnej oraz dolnej jest równy 38,6kg.

12. Dobór włazu do zbiornika:

Właz górny Pwr o średnicy 400mm dla ciśnienia 1,6MPa oraz temperatury do 200̊C.
Ciśnienie obliczeniowe dla zadanych parametrów jest równe 1,69MPa.
Śruba z łbem sześciokątnym M24x90 12szt.
Całkowita szerokość kołnierza = 540mm.
Szerokość występu 465 i 439 [mm].
Otwory na śruby 26mm, 12 sztuk.
Grubosć bez pokrywy 28mm.
Masa włazu 70kg.

13. Obliczenie wzmocnień otworów pod króćce i właz:

13.1 Obliczenie najmniejszej średnicy nie wymagającej wzmocnienia:

mm ; mm ;

mm

mm
13.2 Obliczenie wzmocnienia:

mm

mm

12. Obliczenie ciężaru zbiornika:

Masa 1m² materiału wynosi wg. normy 70,65kg.
600mm; 1250 mm;

kg

dm³

kg

; kg

13. Dobór podpór zbiornika:

Podpory dla masy zbiornika z wodą 4000kg i średnicy 1200mm.
Dobieram łapy o rozmiarze 180.

[mm]

14. Dobór mieszdala:

Dla zadanego parametru ni=50 Cp przyjmuję mieszadło turbinowe tarczowe "turbina Rushtona".

obr/min
mm

s

mm

obr/s

mm

mm

m/s
Nominalne obroty mieszadła dla zbiornika 0,838obr./s.