POLITECHNIKA POZNAŃSKA

WYDZIAŁ TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

INSTYTUT TECHNOLOGII I INŻYNIERII CHEMICZNEJ

ZAKŁAD INŻYNIERII I APARATURY CHEMICZNEJ

MIESZALNIK

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

Rok 2009/2010

Temat: Zaprojektować mieszalnik do wytworzenia zawiesiny ciała stałego w cieczy w temperaturze T= 30°C o zadanych parametrach: masa zawiesiny =1600kg, stosunek masowy ciala stałego do cieczy rozpraszającej wynosi =0,15, średnica ziarna ciała stałego wynosi ds.=44µm i gęstość ciała stałego ρ=2000kg/m^3.

Uwagi:

1. Charakterystyka techniczna aparatu.

1. Zastosowanie mieszalnika

Mieszalnik służący do wytworzenia zawiesiny ciała stałego w cieczy.

1. Podstawowe parametry operacyjne

Masa zawiesiny =1600kg, stosunek masowy =0,15 średnica ziarna ciała stałego d_s.=44µm, temperatura pracy mieszalnika T= 30°C, gęstość ciała stałego ρ=2000kg/m³

1. Rodzaj zastosowanego mieszadła

Zastosowanym mieszadłem jest mieszadło HE-3 firmy Chemineer o przepływie osiowym.

1. Ilość stosowanych mieszadeł

Zastosowano jedno mieszadło.

1. Umiejscowienie wału

Wał mieszadła umieszczony jest od góry osiowo w zbiorniku.

1. Pozycja aparatu

Aparat ustawiony jest pionowo na 4 łapach.

1. Rysunek ideowy

1. Charakterystyka materiałowa

Do budowy zastosowano stal St4S , zawartość maksymalna węgla 0,24%C

2. Część obliczeniowa

Dane	Obliczenia	Wyniki
1. Podstawowe parametry fizykochemiczne układu
2. Bilans masowy
	Masa cieczy Masa ciała stałego
3.Wyznaczenie objętości aparatu
	Objętość zawiesiny
4. Dobór zbiornika
	Średnica wewnętrzna i wysokość zbiornika Zgodnie z normą BN-64/2221-02 przyjmuję Dw=1,2m Zgodnie z normą PN-69/M-35413 i BN-87/2532-01 dobieram dennice górną o małej wypukłości i dennicę dolną stożkową o i Obliczanie wysokości części walcowej zbiornika Dobieram zbiornik z 4 przegrodami o szerokości B B= 0,1Dw B=0,12m	B=0,12m
5. Obliczenie minimalnej częstości obrotów
C=4,629	h=d Zgodnie z normą BN-62/2201-03 dobieram szybkość obrotów mieszadła	Re=135512
6. Obliczenia mocy mieszania
	Dla mieszadła HE-3 w zakresie burzliwym dla mieszania cieczy jednorodnych liczba mocy wynosi: Ne=0,26 Należy uwzględnić wpływ zawiesiny: Dla	=0,067W
7. Obliczenia mocy silnika
P=0,067W	Obliczenie naprężeń dopuszczalnych: Dla stali St4S dla której wg PN-61/H-84020 wartość Re dla temperatury 30 wynosi: Współczynnik bezpieczeństwa wg UDT wynosi: X=1,8 Współczynnik poprawkowy ma wartość: =0,75 Na podstawie normy BN-74/2225-04 dobieram średnicę wału równą:	Hc =1,3m
8. Dobór silnika
P=0,82W	Dobieram silnik na podstawie strony http://www.cantonigroup.com/pl/motors/indukta/motor_selector/ Dobrany silnik to model STh 63X-8C trójfazowy o mocy znamionowej 0,75kW i prędkości synchronicznej .Napięcie znamionowe U=400V. Masa m=23,6 kg. Częstotliwosc f= 50 Hz. Ze względu na niską częstotliwość obliczonej i znormalizowanej częstości obrotów dobieram falownik na podstawie strony www.falowniki.net Dobrany falownik to Sinus K Box
9. Dobór stojaka pod napęd
	Na podstawie normy BN-73/2225-02 dobieram stojak pod napęd S-425
10. Dobór łap pod aparat
	Przyjmuję 4 łapy dla mieszalnika Masa przypadająca na jedną łapę: Na podstawie normy BN-22126/02 dobieram wielkość łap W=180mm
11. Dobór mieszadła
d=0,4m	Dobieram mieszadło HE-3 zawieszone na h=d=0,36m
12.Dobór kołnierzy
	Dobieram dwa kołnierze okrągłe przypawane z szyjką wg normy PN-67/H-74722
13. Dobór włazu
	Nie dobieram włazu ze względu na małą średnicę wewnętrzną mieszalnika
14. Dobór przekładni, sprzęgła itp.
	Dobieram sprzęgło łubkowe typu B wg normy BN-81/2225-11 Dobieram przekładnię MR-80 na podstawie strony www.kacperek.com.pl
15. Dobór dławnicy
	Dobieram dławnicę odmiany Z1 wg normy BN-74/2225-04
16. Dobór kołnierza pod dławnicę
	Dobieram kołnierz pod dławnicę wg normy BN-74/2225-05

3. Część konstrukcyjna

1. Obliczenia grubości ścianki płaszcza
pow =116118,48 Pa
2. Sprawdzenie grubości ścianki ze względu na sztywność
3. Obliczenia grubości dennic
4. Dobór dennic
5. Wyznaczanie średnicy największego otworu nie wymagającego wzmocnienia w płaszczu, dennicy
=0,001m
6. Dobór króćców
7. Obliczenie średnicy wału
P=0,067W
8. Dobór średnicy wału
9. Obliczenia wytrzymałościowe wału

4. Obliczenie masy aparatu pustego i zalanego

1. Obliczenie masy pustego aparatu
2. Obliczenie masy zalanego aparatu

5. Obliczenie czasu wypływu

1. Obliczenie czasu wypływu
Zakładam, że króciec jest otworem o ostrych krawędziach dla którego:

Spis treści

1. Charakterystyka techniczna aparatu……………………………………………………2

   1. Zastosowanie mieszalnika…………………………………………………………...2

   2. Podstawowe parametry operacyjne………………………………………………...2

   3. Rodzaj zastosowanego mieszadła…………………………………………………...2

   4. Ilość stosowanych mieszadeł………………………………………………………...2

   5. Umiejscowienie wału…………………………………………………………………2

   6. Pozycja aparatu………………………………………………………………………2

   7. Rysunek ideowy………………………………………………………………………2

   8. Charakterystyka materiałowa………………………………………………………3

2. Część obliczeniowa

   1. Podstawowe parametry fizykochemiczne układu………………………………….4

   2. Bilans masowy………………………………………………………………………..4

   3. Wyznaczenie objętości aparatu……………………………………………………..4

   4. Dobór zbiornika……………………………………………………………………...4

   5. Obliczenie minimalnej częstości obrotów…………………………………………..5

   6. Obliczenie mocy mieszania…………………………………………………………..5

   7. Obliczenie mocy silnika……………………………………………………………...5

   8. Dobór silnika…………………………………………………………………………6

   9. Dobór stojaka pod napęd……………………………………………………………6

   10. Dobór łap pod aparat…………………………………………………………6

   11. Dobór mieszadła………………………………………………………………6

   12. Dobór kołnierzy……………………………………………………………….6

   13. Dobór włazu…………………………………………………………………...6

   14. Dobór przekładni, sprzęgła…………………………………………………..7

   15. Dobór dławnicy……………………………………………………………….7

   16. Dobór kołnierza pod dławnicę……………………………………………….7

3. Część konstrukcyjna……………………………………………………………………..8

   1. Obliczenie grubości ścianek płaszcza………………………………………………8

   2. Sprawdzenie grubości ścianki ze względu na sztywność………………………….8

   3. Obliczenia grubości dennic………………………………………………………….8

   4. Dobór dennic…………………………………………………………………………9

   5. Wyznaczanie średnicy największego otworu nie wymagającego wzmocnienia w dennicy, płaszczu……………………………………………………………………10

   6. Dobór króćców……………………………………………………………………...10

   7. Obliczenie średnicy wału…………………………………………………………...11

   8. Dobór średnicy wału………………………………………………………………..11

   9. Obliczenia wytrzymałościowe wału………………………………………………..11

4. Obliczenia masy aparatu pustego i zalanego…………………………………………..12

   1. Obliczenie masy pustego aparatu………………………………………………….12

   2. Obliczenie masy zalanego aparatu………………………………………………...12

5. Obliczenie czasu wypływu………………………………………………………………13

6. Spis treści………………………………………………………………………………...14

7. Spis oznaczeń z jednostkami……………………………………………………………15

7. Spis oznaczeń z jednostkami

- kąt rozwarcia dennicy

- lepkość fazy ciągłej []

- sprawność silnika

- lepkość zawiesiny []

- gęstość fazy ciągłej []

- gęstość ciała stałego []

- gęstość zawiesiny

- czas wypływu z mieszalnika [s]

- czas wypływu z części cylindrycznej [s]

- czas wypływu z części stożkowej [s]

B - szerokość przegrody [m]

d – średnica mieszadła [m]

- średnica ziarna ciała stałego [m]

- średnica wału [m]

- średnica wewnętrzna mieszalnika [m]

- średnica zewnętrzna mieszalnika [m]

- masa fazy ciągłej [kg]

- masa ciała stałego

- masa zawiesiny [kg]

g – grubość ścianki płaszcza [m]

- minimalna grubość ścianki [m]

- grubość ścianki dennicy dolnej [m]

- grubość ścianki dennicy górnej [m]

- grubość ścianki ze względu na sztywność [m]

- wysokość części walcowej [m]

h – wysokość zawieszenia mieszadła [m]

I – moment bezwładności []

- moment skręcający []

- masa i-tego elementu [kg]

- minimalna częstość obrotów []

n - częstość obrotów []

Ne – liczba mocy

P – moc silnika [W]

- moc stracona na tarcie [W]

- moc mieszania [W]

- moc rzeczywista [W]

- ciśnienie hydrostatyczne [Pa]

- ciśnienie obliczeniowe [Pa]

- ćiśnienie obliczeniowe bez ciśnienia hydrostatycznego [Pa]

- wytrzymałość na zginanie

Re – liczba Reynolds’a

T - temperatura []

- objętość fazy ciągłej []

- objętość dennicy []

- objętość ciała stałego []

- objętość części walcowej []

- objętość zawiesiny []

- udział masowy cieczy

- stosunek masowy

- udział masowy ciała stałego

- udział objętościowy ciała stałego

- współczynniki bezwymiarowe