POLITECHNIKA POZNAC
SKA
WYDZIAA
TECHNOLOGII CHEMICZNEJ
INSTYTUT TECHNOLOGII I INŻYNIERII CHEMICZNEJ
ZAKA
AD INŻYNIERII I APARATURY CHEMICZNEJ
MIESZALNIK
Projekt wykonany w ramach zajęć
Maszynoznawstwo i aparatura przemysłu chemicznego
Anna Brejecka
studia dzienne I stopnia 2011/2012
na kierunku Technologia Chemiczna
Temat: Zaprojektować mieszalnik do wytworzenia zawiesiny ciała stałego w cieczy w
temperaturze T=70oC o żądanych parametrach: masa zawiesiny Gz =1200kg , stosunek
masowy ciała stałego do cieczy rozpraszającej wynosi X =0,35, średnica ziarna ciała stałego
s
ds = 48.10-6 m i gÄ™stość ciaÅ‚a staÅ‚ego Ás=1200 kg/m3
Uwagi:
1
1. Charakterystyka techniczna aparatu.
1.1 Zastosowanie mieszalnika
Mieszalnik służący do wytwarzania mieszaniny dwufazowej typu ciecz-ciało stałe 
zawiesiny.
Masa zawiesiny Gz =1200kg, stosunek masowy X =0,35, średnica ziarna ciała stałego
s
ds = 48.10-6 m, temperatura pracy mieszalnika 70oC, gÄ™stość ciaÅ‚a staÅ‚ego rðs=1200 kg/m3
Jako ciecz przyjmujÄ™ wodÄ™.
Aparat posiada króciec wpustowy i wypustowy oraz właz z pokrywą.
1.2 Podstawowe parametry operacyjne
obr
n0 = 1,05
Nominalne obroty mieszadła:
s
P = 69,54W
Moc mieszania:
Prz =190,4W
Moc silnika:
Liczba przegród: 4
Ilość łap: 3
1.3 Rodzaj zastosowanego mieszadła
Zastosowanym mieszadłem jest mieszadło wirnikowe stalowe otwarte, czyli turbina
Rushtona o parametrach d=0,4m.
1.4 Ilość stosowanych mieszadeł
Zastosowano jedno mieszadło.
1.5 Umiejscowienie wału
Wał mieszadła umieszczony jest od góry w osi zbiornika (pionowo).
1.6 Pozycja aparatu
Aparat ustawiony jest pionowo na 3 Å‚apach wraz z podporami.
1.7 Rysunek ideowy
2
1.8 Charakterystyka materiałów
Czas użytkowania mieszalnika 10 lat.
Materiał wykonawczy zbiornika  stal węglowa konstrukcyjna spawalna St-3.
Stal St-3 składa się z:
0,22 % węgla
1,10 % manganu
0,10-0,35% krzemu
Max 0,05% fosforu
Max 0,05% siarki.
3
2. Część obliczeniowa
1. Podstawowe parametry fizykochemiczne układu
1.1. Przeliczanie Xs na Xv
X = 0,35
s
1- xv
X =
s
xv
1- xv
0,35 =
xv
xv = 0,74
1.2. Obliczanie gęstości zawiesiny
Ác Å" Ás
gęstość wody w T:
Áz =
343K
xvÁc + (1- xv )Ás
kg
Ác = 977,78
m3
977,78Å"1200
Áz =
kg
Ás =1200 0,74Å"977,78 + (1- 0,74) Å"1200
kg
m3 Áz = 1133,05
m3
1.3. Obliczanie lepkości zawiesiny
xv Å" Áz
·z =·c Å"(1+ 0,45Å" )
Ás
·c = 4,07 Å"10-4 Pa Å" s
0,74Å"1133,05
lepkość wody w
·z = 4,07 Å"10-4 Å"(1+ 0,45Å" )
1200
T:343K
·z = 5,35Å"10-4 Pa Å" s
2. Bilans masowy
2.1. Obliczenie masy cieczy
Gz
Gz =1200kg
Gc =
1+ X
s
X = 0,35
s
1200
Gc =
1+ 0,35
Gc = 889kg
2.2. Obliczenie masy ciała stałego
Gs = Gz - Gc
Gc = 889kg
Gs = 1200 - 889
Gs = 311kg
Gz =1200kg
3. Wyznaczenie objętości aparatu
3.1. Obliczenie objętości zawiesiny
Gz
Vz =
kg
Áz = 1133,05
Áz
m3
1200
Vz =
Gz =1200kg
1133,05
Vz = 1,06m3
4
 3.2. Obliczenie objętości rzeczywistej
Vrz =1,2Å"Vz
Vz = 1,06m3
Vrz =1,2Å"1,06
Vrz = 1,272m3
4. Dobór zbiornika
4.1. Obliczenie orientalnej średnicy aparatu
4Vrz
3
Dw =
Vrz = 1,272m3
Ä„
4Å"1,272
3
Dw =
Ä„
Dw =1,17m
PrzyjmujÄ™ Dnom =1200 [mm] na podstawie normy BN-75/2221-21,
pozostałe parametry:
Vnom= 1,6[m3]
Dw = 1,2m
Vnom = 1,6m3
4.2. Dobór dennicy dolnej
Lz =1,55m
Zgodnie z normą PN-69/M-35413 dobrano dennicę dolną o małej
wypukłości:
hd = hc + hw
hd = 40 +151 = 191mm
hd = 0,191m
Vwyobl = 0,1045m
4.3. Obliczenie objętości dennicy
Ä„ Å" Dw2
Vd = Vwyobl + Å" hc
4
Dw = 1,2m
Ä„ Å"1,22
Vd = 0,1045 + Å"0,04
4
Vd = 0,15m3
4.4. Dobór kołnierza do dennicy
Zgodnie z normą PN 67/H-74722 dobrano kołnierz
hkoł = 0,115m
5
 4.5. Obliczenie objętości kołnierza
hkoł = 115mm
Ä„ Å" Dw2
Dw = 1,2m
VkoÅ‚ = Å" hkoÅ‚
4
Ä„ Å"1,22
VkoÅ‚ = Å"0,115
Vkoł = 0,13m3
4
4.6. Obliczenia objętości części walcowej zbiornika
Vrz = Vcyl +Vd +Vkoł
Vcyl = Vrz -Vd -Vkoł
Vrz = 1,272m3
Vcyl =1,272 - 0,15 - 0,13
Vkoł = 0,13m3
Vcyl = 0,992m3
Vd = 0,15m3 4.7. Obliczenia wysokości części walcowej zbiornika
4Å"Vcyl
Hcyl =
Ä„ Å" Dw2
4Å"0,992
Hcyl =
Vcyl = 0,992m3
Ä„ Å"1,22 Hcyl = 0,877m
Dw = 1,2m
4.8. Dobór przegród
Wg normy BN-75/2225-06 dobieram zbiornik z 4 przegrodami o
szerokości B i grubości g.
B = 0,1Å" Dw
g = 0,01Å" Dw
B = 0,12m
p
g = 0,012m
p
4.9. Obliczenie masy 1 przegrody
mprz = Hcyl Å" B Å" g Å" Ástali
kg
p
Ástali = 7850
m3
mprz = 0,877 Å"0,12Å"0,0012Å"7850
Hcyl = 0,877m
B = 0,12m mprz = 0,99kg
g = 0,012m
p
5. Obliczenie minimalnej częstości obrotów
5.1. Obliczenie średnicy mieszadła
Dw = 1,2m
6
Dw
= 3
d
d = 0,4m
1,2
= d
C = 4,629
3
wg UDT
Średnica mieszadła: 400mm
d = 0,4m
5.2. Obliczenie liczby Reynolds a
m
g = 9,81
s2
3
d Å" g Å" Ác2 "Á ds
0,17
kg
Re0 = C Å" ( )0,45 Å" ( )0,6 Å" X Å"( )0,25 Å"11,9 Å"3
Ás =1200
s
2
Ác d
·c
m3
kg
Ác = 977,78
m3
·c = 4,07 Å"10-4 Pa Å" s
X = 0,35
s
ds = 48Å"10-6m
Re0 = 338460,2124
0,43 Å"9,81Å"977,782 222,22 48Å"10-6
Re0 = 4,629Å"( )0,45 Å"( )0,6 Å"0,350,17 Å"( )0,25 Å"11,9 Å"3
977,78 0,4
(4,07 Å"10-4)2
Z wykresu wyznaczam Ne
Ne = 6
·c = 4,07 Å"10-4 Pa Å" s
Re0 = 338460,2124
5.3. Obliczenie minimalnej liczby obrotów
d = 0,4m
Re0Å"·c
kg
n0 =
Ác = 977,78
2
m3
d Å" Ác
1
n0 = 0,88
s
338460,2 Å" 4,07 Å"10-4
n0 =
0,42 Å"977,78
Na podstawie normy BN-62/2201-03 i BN-62/2201-04
dobieram nominalne obroty mieszadła:
obr
n0 = 1,05
s
6. Obliczenie mocy mieszania
7
5
Ne = 6
P = NeÅ" d Å" n3 Å" Ác
obr
n0 = 1,05
s
P = 6Å"0,45 Å"1,053 Å"977,78
d = 0,4m
P = 69,54W
kg
Ác = 977,78
m3
7. Obliczenie mocy silnika
7.1. Obliczenie współczynnika napełnienia mieszalnika cieczą
Hcyl
Hcyl = 0,877m
k1 =
Dw
Dw = 1,2m
0,877
k1 =
1,2
k1 = 0,73
7.2. Obliczenie mocy rzeczywistej
Prz = P Å" k1 Å" k2 Å" k3
P = 69,54W
k1 = 0,73
Prz = 69,54Å"0,73Å"1,5Å" 2,5
Prz =190,4W
k2 = 1,5
k3 = 2,5
wg UDT
7.3. Obliczenie momentu skręcającego
Prz
M = 0,163Å"
s
n
Prz =190,4W
190,4
M = 0,163Å"
obr s
1,05
n0 = 1,05
M = 29,56N Å" m
s
s
7.4. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych
Dla stali St3 dla której wartość Re wynosi wg normy:
PN-61/H-84020
N
Re = 21,9Å"107
Xe = 1,8
m2
wg UDT
Re
k =
Xe
21,9Å"107
N
k =
k = 121666666,7
1,8
m2
7.5. Obliczenie dopuszczalnych naprężeń na skręcenia jednostronne
ks. j = 0,5 ÷ 0,8k
N
k = 121666666,7
ks. j = 0,6Å"121666666,7
m2
8
 N
ks. j = 73000000,02
7.6. Obliczenie naddatku grubości
m2
C1 = 0,0005m = 0,5mm c = c1 + c2 + c3
C2 = 1mm
c = 0,0015
7.7. Obliczenie średnicy wału mieszadła
M
s
dw = 1,71Å" + c
3
ks. j
c = 0,0015
M = 29,56N Å" m
s
29,56
N
3
dw = 1,71Å" + 0,0015
ks. j = 73000000,02
73000000,02
m2
dw = 0,014m
Na podstawie normy BN-74/2225-04 dobieram średnicę wału
równą:
dw = 0,03m
7.8. Obliczenie grubości uszczelnienia dławika
dw = 0,03m
Sc = 4,4Å"10-2 Å" dc
dc = dw
Sc = 4,4Å"10-2 Å" 0,03
Sc = 0,0076m
7.9. Obliczenie wysokości dławika
hdÅ‚ = 8Å" Sc
Sc = 0,0076m
hdÅ‚ = 8Å"0,0076
hdł = 0,0608m
7.10. Obliczenie ciśnienia obliczeniowego
pobl = patm + phyd
patm = 101325Pa
kg
phyd = Áz Å" g Å" Hcyl
Áz = 1133,05
m3
phyd = 1133,05Å"9,81Å"0,877
Hcyl = 0,877m
phyd = 9748,05Pa
m
pobl = 101325 + 9748,05
g = 9,81
s2
pobl = 111073,05Pa
7.11. Obliczenie mocy traconej na skutek tarcia w dławnicy
hdł
2
P0 = 2Å" n Å" dw Å" Sc Å" pobl Å"exp(0,1 -1)
dw = 0,03m
Sc
Sc = 0,0076m
0,0608
P0 = 2Å"1,05Å"0,032 Å"0,0076Å"111073,05Å"exp(0,1 -1)
0,0076
pobl = 111073,05Pa
obr
n0 = 1,05
P0 =1,3W
s
9
hdł = 0,0608m
7.12. Obliczenie mocy silnika
Prz + P0
Ps =
·d
Prz =190,4W
P0 =1,3W
190,4 +1,3
Ps =
·d = 0,85
0,85
Ps = 225,5W
8. Dobór silnika
Dobieram silnik na podstawie strony
http://www.motoreduktory.eu/index.php?option=com_content&
task=view&id=55&Itemid=1
Ps = 225,5W
Dobrałam silnik trójfazowy SG 71-4A o mocy znamionowej 0,25 kW i
prędkości synchronicznej 70 obr/min = 1,16 obr/s.
msil = 10,3kg
9. Dobór stojaka pod napęd
Na podstawie normy BN-73/2225-02 dobieram stojak pod napęd
dw = 0,03m
S-425.
Parametry:
h = 34mm
H = 470mm
Dz = 425mm
mstoj = 68kg
10. Dobór mieszadła
Na podstawie normy BN-75/2225-06 dobieram mieszadło
wirnikowe stalowe otwarte (turbina Rushtona) o parametrach:
d = 0,4m
mmiesz = 6,4kg
Piasta:
10
d = 40mm
p
d1 = 75mm
d2 = 70mm
lp = 50mm
l1 = 28mm
w = 43,3mm
b = 12mm
Taroza:
d3 = 300mm
g = 6mm
A
opatka:
h = 80mm
l = 100mm
g1 = 6mm
c = 50mm
11. Dobór przekładni
Na podstawie katalogu strony: www.kacperek.com.pl
Dobrano przekładnię zębatą HM 20/2
mprzek = 4kg
12. Dobór sprzęgła
Na podstawie normy BN-81/2225-11 dobrano sprzęgło o:
Dz = 0,095[m]
L = 0,120[m]
msp = 2,8kg
msp = 2,8[kg]
13. Dobór dławnicy
Na podstawie normy BN-74/2225-04 dobrano dławnicę do wału,
gdzie:
dnom = 0,03[m]
ddł = 0,16[m]
mdł = 9kg
mdł = 9[kg]
14. Dobór kołnierza pod dławnicę
Na podstawie normy BN-74/2225-05 dobrano kołnierz pod dławnice
o:
mk.dł = 2,5[kg]
mk.dł = 2,5kg
3. Część konstrukcyjna
1. Obliczenie grubości ścianki płaszcza
1.1. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych na rozrywanie (stal St3)
11
Re
k =
Xe = 1,8
Xe
wg UDT
21,9Å"107
N
k =
Re = 21,9Å"107
1,8
m2
N
k = 121666666,7
wg PN-61/H-84020
m2
1.2. Wartość współczynnika a
Dz
d" 1,4
Dw
Dla stosunku współczynnik a = 1
1.3. Wartość współczynnika wytrzymałości szwu
Dla dwustronnego złącza doczołowego współczynnik wytrzymałości
 z wynosi:
z = 1,00·zdop
z = 0,85
zdop = 0,7 ÷1,0
z =1,00Å"0,85
zdop = 0,85
1.4. Obliczenie grubości ścianki
Dw Å" pobl
z = 0,85 g0 =
2,3
Å" k Å" z - pobl
pobl = 111073,05Pa
a
Dw = 1,2m
N 1,2Å"111073,05
k =121666666,7
g0 = 0,00056m
g0 =
m2
2,3Å"121666666,7 Å"0,85 -111073,05
a=1
1.5. Obliczenie rzeczywistej grubości ścianki
g = g0 + C1 + C2
C1 = 0,0005m = 0,5mm
wg UDT
Ä =10lat
C2 = s Å"Ä
C2 = 1mm
mm
C2 = 0,1Å"10
s = 0,1
rok
g = 0,002m
g0 = 0,00056m
g = 0,00056 + 0,0005 + 0,001
PrzyjmujÄ™ na podstawie
BN-65/2002-02
g = 0,005m
1.6. Obliczenie średnicy zewnętrznej
Dz = Dw + 2g
Dw = 1,2m
Dz =1,21m
Dz =1,2 + 2Å"0,005
g = 0,005m
12
2. Sprawdzenie grubości ścianki płaszcza ze względu na sztywność
2,95Å"105(Dz + 2,5)
gsz =
Re
Dz =1,21m
2,95Å"105(1,21+ 2,5)
N gsz =
Re = 21,9Å"107
21,9 Å"107
gsz = 0,005m
m2
3. Obliczenie grubości dennicy dolnej
3.1. Obliczenie współczynnika É
d
É =
d= 0,2m
Dz Å" g
Dz =1,21m
W dnie przewidziano otwór o średnicy d= 0,2m
g = 0,005m
0,2
É =
1,21Å"0,005
É = 2,57
hc i hw odczytujemy z normy PN-69/M-35413; dla Dw=1200:
hw=151
hc=40
3.2. Obliczenie wysokości dennicy dolnej
H = hc + hw
z
H = 40 +151
z
H = 0,191m
z
3.3. Obliczenie współczynnika yw
H
z
yw = f ( ,É)
É = 2,57
Dz
H = 0,191m
H 0,191
z
z
=
Dz =1,21m Dz 1,21
Hz
= 0,16
Dz
wg UDT, yw zostało odczytane z tablicy 3.1
yw = 4,61
3.4. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych dla dennicy dolnej
N
Re = 21,9Å"107
m2
13
Xe = 1,55
Re
k =
wg UDT
Xe
N
k =141290322,6
21,9Å"107
m2
k =
z=1, gdyż dno jest
1,55
toczone w całości
3.5. Obliczenie grubości ścianki dennicy
c = 0,0015
N
Dz Å" pobl Å" yw
k =141290322,6
m2 g = + C
4Å" k Å" z
Dz =1,21m
yw = 4,61
1,21Å"111073,05Å" 4,61
gd = 0,0026m
gd = + 0,0015
pobl = 111073,05Pa
4Å"141290322,6Å"1
gd = 0,006m
Według normy PN-69/M-35413 przyjmuję, że g=6mm
Md.d = 74kg
Masa dennicy dolnej:
4. Obliczenie grubości dennicy górnej
4.1. Dobór dennicy wg normy
hc i rw odczytujemy z normy PN-69/M-35414; dla Dw=1200:
rw=50
hc=40
4.2. Obliczenie wysokości dennicy dolnej
Hz = hc + rw
H = 40 + 50
z
Hz = 0,09m
4.3. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych dla dennicy dolnej
N
Re
Re = 21,9Å"107
k =
m2
Xe
Xe =1,65
21,9Å"107
wg UDT
k =
N
1,65
k =132727272,7
m2
4.4. Obliczenie współczynnika
Dz - d
d = 0,125m
z0 =
Dz
otwór = króciec
Dz =1,21m
14
1,21- 0,125
z0 =
z0 = 0,9
1,21
4.5. Obliczenie grubości ścianki dennicy
pobl
rw=50
g = 0,35Å"(Dw - rw) Å" + C
c = 0,0015 k Å" z0
N
k =132727272,7
m2
111073,05
pobl = 111073,05Pa
g = 0,35Å"(1,2 - 0,05) Å" + 0,0015
gg = 0,0027m
132727272,7 Å"0,9
z0 = 0,9
Dw = 1,2m
gg = 0,006m
Przyjmuję, że g=6mm wg normy PN-69/M-35414
5.5. Obliczenie masy dennicy górnej
Dkr =1,37m
Dkr
Md.g. = ( )2 Å"Ä„ Å" gg Å" Ástali
wg PN-69/M-35414
2
gg = 0,006m
1,37
kg
M = ( )2 Å"Ä„ Å"0,006Å"7850
Ástali = 7850
d.g.
2
M = 69,4kg
m3
d.g.
6. Wyznaczanie średnicy największego otworu niewymagającego wzmocnienia w płaszczu i dennicach
6.1. Dennica dolna
pobl = 111073,05Pa
gd = 0,006m
pobl(Dw + g - C2)
zr =
C2=0,001m 2,3
Å" k Å"(g - C2)
a = 1
a
N
k =141290322,6
111073,05Å"(1,2 + 0,006 - 0,001)
m2 zr =
2,3Å"141290322,6Å"(0,006 - 0,001)
zr = 0,082
Dw = 1,2m
Największa średnica otworu w dennicy dolnej nie wymagająca
wzmocnienia równa się najmniejszej z trzech podanych wartości:
d1 = 0,813 Dw(g - C2)(1- zr )
d2 = 0,35Å" Dz
Dz =1,21m
d3 = 0,2
zr = 0,082
d1 = 0,14m
d1 = 0,81Å"3 1,2Å"(0,006 - 0,001) Å"(1- 0,082)
d2 = 0,35Å"1,21
d2 = 0,4m
15
d3 = 0,2m
d3 = 0,2m
Wybieram zatem d1
o wartości 0,14m
6.2. Dennica górna
pobl = 111073,05Pa
111073,05Å"(1,2 + 0,006 - 0,001)
gg = 0,006m
zr =
zr = 0,088
2,3Å"132727272,7 Å"(0,006 - 0,001)
C2=0,001m
a = 1
N
k =132727272,7
m2
d3 = 0,2m
Dw = 1,2m
d1 = 0,81Å"3 1,2 Å"(0,006 - 0,001) Å"(1- 0,088)
d1 = 0,14m
Dz =1,21m
d2 = 0,35Å"1,21
d2 = 0,4m
d3 = 0,2m
zr = 0,088
Wybieram zatem d1
o wartości 0,14m
6.3. PÅ‚aszcz
pobl = 111073,05Pa
g = 0,005m
111073,05Å"(1,2 + 0,005 - 0,001)
zr =
zr = 0,12
C2=0,001m
2,3Å"121666666,7 Å"(0,005 - 0,001)
a = 1
N
k =121666666,7
m2
3
d1 = 0,81Å" 1,2Å" (0,005 - 0,001) Å"(1- 0,12)
Dw = 1,2m
d3 = 0,2m
d2 = 0,35Å"1,21
Dz =1,21m
d1 = 0,13m
d3 = 0,2m
zr = 0,12
d2 = 0,4m
Wybieram zatem d1
o wartości 0,13m
7. Dobór króćców
Do dennicy górnej i dolnej wg BN-76/2211-40 dobrano króćce o
d1 = 0,14m
Dnom =125mm
Podstawowe
parametry króćca:
Króciec nie potrzebuje wzmocnienia, gdyż jego średnica jest
największą średnicą wycinanego otworu niewymagającego
Rura
wzmocnienia.
16
Dnom = 125mm
dz = 133mm
l2 = 300mm
pnom = 1,6Mpa
Kołnierz
Dz = 250mm
g = 22mm
do = 18mm
lotworów= 8
H = 55mm
mkr =11,29kg
Liczba śrub  8
Gwint  M16
Hkr = H + l2
Hkr = 55 + 300
Hkr = 0,355m
8. Dobór kołnierza do płaszcza
Dobrano kołnierz wg PN-67/H-74722 (taki sam dobrano do dennicy
Dw = 1,2m
górnej) o średnicy
Dnom =1200mm
Podstawowe
parametry
kołnierza:
dz = 1220mm
Dz =1455mm
g = 38mm
D0 =1380mm
d0 = 40mm
Szyjka:
D2 =1255mm
H =115mm
s = 11mm
r =16mm
Przylga:
D1 = 1325mm
f = 5mm
Liczba śrub  32
17
Gwint  M36
mkoł =173kg
9. Dobór włazu
9.1. WÅ‚az dobieram wg normy BN-83/2211-25/02
Parametry dla
włazu:
pnom = 1,6MPa
Dwł = 400mm
mwł =120,258kg
Parametry śrub dla
włazu:
Åšruby z Å‚bem
sześciokątnym
M24x100
masa 1 sztuki:
0,452 kg
liczba sztuk: 12
Parametry nakrętek
dla włazu:
masa nakrętki:
0,107 kg
liczba sztuk: 12
Parametry
uszczelek dla
włazu:
rodzaj: PZ
d=420mm
D=478mm
Parametry
kołnierza dla
pokrywy:
Dz = 560mm
g = 31mm
Do = 505mm
do = 26mm
18
lotworów= 12
D2 = 396mm
D7 = 408mm
c = 15mm
m = 29,3kg
Parametry nakładki
dla pokrywy:
D1 = 466mm
D2 = 396mm
D5 = 465mm
D6 = 439mm
D8 = 473mm
Parametry dna
pokrywy:
D9 = 406mm
s = 5mm
m = 7,85kg
h1 = 140mm
Masa pokrywy:
mpokrywy = 38,2kg
Parametry rury dla
króćca włazu:
dz = 439mm
s = 6mm
l = 200mm
m = 12,6kg
Parametry
kołnierza dla
króćca:
Dz = 560mm
g = 32mm
Do = 505mm
do = 26mm
lotworów= 12
m = 23,3kg
19
Parametry nakładki
dla króćca:
9.2. Obliczenia pierścienia wzmacniającego
D1 = 466mm
D2 = 426mm
" WÅ‚az wymaga wzmocnienia:
2
m = 2,3kg
Ä„ Å" DwÅ‚
F =
4
Ä„ Å"0,42
F =
Dwł = 400mm
4
F = 0,126m2
" Obliczenia średnicy zewnętrznej pierścienia:
8F
dz. p =
Ä„
8Å" 0,126
dz. p =
dz. p = 0,57m
Ä„
10. Obliczenia sprawdzające wybraną średnicę wału
10.1. Obliczenia długości roboczej wału
2
l = Å"(Hcyl + hd + hkoÅ‚ )
Hcyl = 0,877m
3
2
hkoł = 0,115m
l = Å"(0,877 + 0,191+ 0,115)
3
l = 0,758m
hd = 0,191m
10.2. Obliczenia kąta skręcenia wału
M Å"l
M = 29,56N Å" m
s
s
Õ = 32 Å"
4
G Å"Ä„ Å" dw
l = 0,758m
G = 8,1Å"1010Pa
29,56Å"0,758
rad
Õ = 32Å"
Õ = 0,0035
dw = 0,03m
s
8,1Å"1010 Å"Ä„ Å"0,034
10.3. Obliczenia momentu bezwładności wału
Ä„ Å" dw4
dw = 0,03m
I =
64
Ä„ Å"0,034
I =
I = 4Å"10-8m4
64
10.4. Obliczenia krytycznej częstości kątowej drgań wału
20
mw = 4,2kg
1 3EI
Ékr = Å"
I = 4Å"10-8m4 2Ä„
mw Å"l3
l = 0,758m
E = 2,1Å"1011Pa
1 3Å" 2,1Å"1011 Å" 4Å"10-8
Ékr = Å"
2Ä„
4,2Å"0,7583 rad
Ékr =18,7
s
4. Obliczenia masy aparatu pustego i zalanego
1. Obliczenia aparatu pustego
1.1. Część cylindryczna
2 2
Hcyl = 0,877m
Ä„ Å" Dz Ä„ Å" Dw
Vcylind = Å" Hcylind - Å" Hcylind
kg
4 4
Ástali = 7850
m3
Ä„ Å"1,212 Ä„ Å"1,22
Vcylind = Å"0,877 - Å"0,877
Dw = 1,2m
4 4
Vcylind = 0,017m3
Dz =1,21m
mcylind = Á Å"Vcylind
mcylind = 130,3kg
mcylind = 0,017 Å"7850
Vcylind = 0,017m3
1.2. Całkowita masa pustego aparatu
mcylind = 130,3kg mpustego=mcylind+mwÅ‚+md.g+md.d+2Å"mkoÅ‚+2Å"mkr+4Å"mprz+msil+mstoj+mmiesz+mprzek+msp+mdÅ‚+mk.dÅ‚
mwł =120,258kg
M = 69,4kg
d.g.
M = 74kg
d.d
mkoł =173kg
mkr = 11,29kg
mprz = 0,99kg
msil =10,3kg
mstoj = 68kg
21
mmiesz = 6,4kg
mprzek = 4kg
msp = 2,8kg
mdł = 9kg
mpustego= 869,498kg
mk.dł = 2,5kg
2. Obliczenia aparatu zalanego
mpustego = 869,498kg
Gz =1200kg
M = mpustego+ Gz
M = 869,498 +1200
M = 2069,498kg
3. Dobór łap wspornych
3.1. Obliczenie masy ruchowej
czyli ciężar przypadający na 2 łapy:
M = 2069,498kg
mruchowa = 1034,749kg
mruchowa = m / 2
3.2. Dobór łap
Dw = 1,2m
Parametry Å‚ap:
Zgodnie z normÄ… BN-221264/-02 i BN-64/2252-01 dobieram 3 Å‚apy o
gc = 6mm
wielkości W=180.
gl = 3mm
gw = 3mm
Blacha wymaga wzmocnienia, gdyż minimalna grubość płaszcza nie
Dane dotyczące wymagająca wzmocnienia wynosi 6 mm, podczas gdy grubość
łap: rzeczywista płaszcza wynosi 5 mm.
H = 284mm
s = 150mm
m = 182mm
emax = 150mm
m = 9,1kg
3.3. Dobór blachy wzmacniającej na podstawie normy BN-66/2212-
08
a=180mm
g=10mm
m=3,25kg
4. Sprawdzenie stateczności podpory
" Smukłość podpory
l = 2m
lÄ…
 =
Ä… = 2
Imin
F
22
wg normy
PN-H-93400:2003
wybrałam ceownik C100
C100:
Imin = 2,93Å"10-7 m4
2Å" 2
 =
F = 1,35Å"10-3m2
2,93Å"10-7
 = 271,5 > 100
1,35Å"10-3

jest większe od 100, więc korzystam ze wzoru Eulera
" Stateczność podpory na wyboczenia
2
Ä„ EImin
Imin = 2,93Å"10-7 m4
Fkr =
2
l2Ä…
E = 2Å"105 MPa
2
Ä„ Å" 200000 Å" 2,93Å"10-7
l = 2m
Fkr =
Fkr = 36,1kN
22 Å" 22
Ä… = 2
" Obciążenia dopuszczalne
Fkr
Fkr = 36,1kN
Fdop =
x
x=5
36,1
Fdop =
5
Fdop = 7,22kN
" Obciążenia rzeczywiste
Mg
M = 2069,498kg
Frzecz =
n
m
g = 9,81
2069,498Å"9,81
s2
Frzecz =
n=3
3
Frzecz = 6,77kN
Spełniony jest warunek:
Frzecz < Fdop
" Ciężar ruchowy zbiornika z konstrukcją nośną
M = 2069,498kg
l=2m Gzb = m + 3mÅ‚apy + 3Å"l Å"Gc
młapy = 9,1kg
Gzb = 2069,498 + 3Å"9,1+ 3Å" 2Å"10,6
kg
Gc = 10,6
Gzb = 2160,398kg
m
wg PN-H-
" Obliczanie powierzchni podkładek pod nogi wspornikowe
93400:2003
23
Gzb
à = < kn
n
3Å" A2
kn = 2MPa
więc:
Gzb = 2160,398kg
Gzb
A =
3Å" kn
A = 0,059m
2160,398Å"9,81Å"10-6
A =
3Å" 2
5. Obliczenie czasu wypływu
1. Czas wypływu z części cylindrycznej
Dnom =125mm 1.1 Pole powierzchni otworu wylotowego
2
Ä„ Å" Dnom
f =
4
Ä„ Å"0,1252
f =
4
1.2. Pole powierzchni zwierciadła f = 0,012m2
2
Ä„ Å" Dw
F =
Dw = 1,2m
4
Ä„ Å"1,22
F =
4
F =1,13m2
1.3. Czas opróżnienia zbiornika
H2
F dH
Ä = - Å"
+"
Hcyl = 0,877m
f Å"Ä… Å" 2 Å" g H
H1
f = 0,012m2
2 Å" F
Ä = Å" H
F =1,13m2
f Å"Ä… Å" 2Å" g
m
g = 9,81
2Å"1,13
Ä = Å" 0,877
s2
0,012Å"0,62Å" 2Å"9,81
Ä… = 0,62
Ä = 64,2s
24
6. Spis oznaczeń z jednostkami
B - szerokość przegrody [m]
Dnom - średnica wewnętrzna mieszalnika [m]
Dz - średnica zewnętrzna mieszalnika [m]
Dzkol - średnica zewnętrzna kołnierza [m]
Dzst - średnica zewnętrzna stojaka [m]
Gz - masa zawiesiny [kg]
Hcyl - wysokość części cylindrycznej [m]
I  moment bezwÅ‚adnoÅ›ci [ kg Å" m2 ]
N
M - moment skręcający [ ]
s m
Ma  masa aparatu pustego [kg]
M  masa zalanego aparatu [kg]
Ps  moc silnika [W]
P0 - moc tracona na skutek tarcia dławnicy [W]
P - moc mieszania [W]
Prz - moc rzeczywista mieszania [W]
T - temperatura [°C ]
3
Vc - objętość fazy ciągłej [ m ]
3
Vd - objętość dennicy [ m ]
3
Vs - objętość ciała stałego [ m ]
3
Vw - objętość części walcowej [ m ]
3
Vcs - objętość zawiesiny [ m ]
X - stosunek masowy
s
d  średnica mieszadła [m]
ds - średnica ziarna ciała stałego [m]
dw - średnica wału [m]
dc  średnica dławika [m]
do  max średnica otworu niewymagającego wzmocnienia [m]
g  grubość ścianki płaszcza [m]
g0 - minimalna grubość ścianki [m]
gden - grubość ścianki dennicy dolnej [m]
gdenII - grubość ścianki dennicy górnej [m]
gsz - grubość ścianki ze względu na sztywność [m]
h  wysokość zawieszenia mieszadła [m]
hkol  wysokość kołnierza [m]
hdl wysokość kołnierza pod dławnicę [m]
hst  wysokość stojaka [m]
mi - masa i-tego elementu [kg]
obr.
n0 - minimalna częstość obrotów [ ]
s
obr.
n - częstość obrotów [ ]
s
ph - ciśnienie hydrostatyczne [Pa]
pow - ciśnienie obliczeniowe [Pa]
25
patm - ciśnienie obliczeniowe bez ciśnienia hydrostatycznego [Pa]
- wytrzymałość na zginanie
xc - udział masowy cieczy
xs - udział masowy ciała stałego
xV - udział objętościowy ciała stałego
Ä…,É,ci , ki , yw, zr - współczynniki bezwymiarowe
·c - lepkość fazy ciÄ…gÅ‚ej [ PaÅ" s ]
·s - sprawność silnika
·z - lepkość zawiesiny [ PaÅ" s ]
Ác - gÄ™stość fazy ciÄ…gÅ‚ej [ kg / m3 ]
Ás - gÄ™stość ciaÅ‚a staÅ‚ego [ kg / m3 ]
Áz - gÄ™stość zawiesiny
Ä - czas eksploatacji aparatu [s]
Ne  liczba mocy
Re  liczba Reynolds a
7. Spis cytowanej literatury
1. Pikoń Jerzy, Atlas konstrukcji aparatury chemicznej, PWN, Warszawa, 1981
2. Pikoń Jerzy, Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, cz. I, PWN,
Warszawa, 1979
3. Pikoń Jerzy, Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, cz. II, PWN,
Warszawa, 1979
4. Pikoń Jerzy, Tablice do projektowania aparatury chemicznej, cz. I, PWN,
Kraków, 1974
5. http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Maszyny/maszynoznawstwo.html
6. Dobrzański T.  Rysunek Techniczny Maszynowy PWN, Warszawa
BN-75/2221-21 - Zbiorniki cylindryczne poziome i pionowe z dnami o małej wypukłości
PN-69/M35413 - Dna o małej wypukłości stalowe, tłoczone o średnicach wewnętrznych
od 600 do 3200 mm
BN-65/2201-03 - Nominalne prędkości obrotowe mieszadeł
BN-62/2201-04 - Nominalna średnica wałów mieszadeł
PN-61/H-84020 - Wykresy własności wytrzymałościowych i wielkości fizycznych stali
węglowych i stopowych
BN-74/2225-04 - Dławnice do wałów
BN-73/2225-02 - Stojaki napędów mieszadeł pionowych
BN-22126/-02 - Dobór wielkości łap
BN-74/2225-05 - Kołnierze pod dławnice
BN-76/2211-40 - Króćce z kołnierzami przyspawanymi okrągłymi z szyjką
26
Spis treści
1. Charakterystyka techniczna aparatu.........................................................................................................2
1.1. Zastosowanie mieszalnika...............................................................................................................2
1.2. Podstawowe parametry operacyjne..............................................................................................2
1.3. Rodzaj zastosowanego mieszadła...................................................................................................2
1.4. Ilość zastosowanych mieszadeł.......................................................................................................2
1.5. Umiejscowienie wału......................................................................................................................2
1.6. Pozycja aparatu...............................................................................................................................2
1.7. Rysunek ideowy..............................................................................................................................2
1.8. Charakterystyka materiałów...........................................................................................................3
2. Część obliczeniowa....................................................................................................................................4
2.1. Podstawowe parametry fizykochemiczne układu...........................................................................4
2.2. Bilans masowy................................................................................................................................4
2.3. Wyznaczenie objętości aparatu......................................................................................................4
2.4. Dobór zbiornika...............................................................................................................................5
2.5. Obliczenie minimalnej częstości obrotów.......................................................................................6
2.6. Obliczenie mocy mieszania.............................................................................................................7
2.7. Obliczenie mocy silnika...................................................................................................................8
2.8. Dobór silnika.................................................................................................................................10
2.9. Dobór stojaka pod napęd..............................................................................................................10
2.10. Dobór mieszadła........................................................................................................................10
2.11. Dobór przekładni.......................................................................................................................11
2.12. Dobór sprzęgła...........................................................................................................................11
2.13. Dobór dławnicy..........................................................................................................................11
2.14. Dobór kołnierza pod dławnicę...................................................................................................11
3. Część konstrukcyjna
3.1. Obliczenie grubości ścianki płaszcza.............................................................................................11
3.2. Sprawdzenie grubości ścianki płaszcza ze względu na sztywność................................................12
3.3. Obliczenie grubości dennicy dolnej...............................................................................................13
3.4. Obliczenie grubości dennicy górnej..............................................................................................14
3.5. Wyznaczenie średnicy największego otworu niewymagającego wzmocnienia w płaszczu i
dennicach......................................................................................................................................15
3.6. Dobór króćców..............................................................................................................................16
3.7. Dobór kołnierza do płaszcza.........................................................................................................17
3.8. Dobór włazu..................................................................................................................................17
3.9. Obliczenia sprawdzające wybraną średnicę wału.........................................................................20
4. Obliczenia masy aparatu pustego i
zalanego...................................................................................................................................................21
4.1. Obliczenia aparatu pustego..........................................................................................................21
4.2. Obliczenia aparatu zalanego.........................................................................................................21
4.3. Dobór łap wspornych....................................................................................................................21
4.4. Sprawdzenie stateczności podpory...............................................................................................22
5. Obliczenie czasu wypływu..........................................................................................................................23
5.1. Czas wypływu z części cylindrycznej..............................................................................................23
6. Spis oznaczeń z jednostkami.......................................................................................................................25
7. Spis cytowanej literatury............................................................................................................................26
8. Rysunek ofertowy.
27