Аппараты с перемешивающими устройствами - страница 2

Чертеж аппарата с перемешивающим устройством должен иметь вычерченный на высоком уровне корпус, как принято в нефтеаппаратуре, и вычерченное на высоком уровне перемешивающее устройство.

Расчет и проектирование.

Корпус аппарата с перемешивающим устройством рассчитывается и конструируется также, как и корпус нефтяного аппарата, на таком же техническом уровне. Используются программы автоматизации расчетов по нормативной методике. Для расчета штуцеров используются программы расчета методом конечных элементов (МКЭ). Программы МКЭ могут быть модулями программ автоматизации расчета по нормативной методике.

Нормативная методика основана на безмоментной теории тонких оболочек. Сосуды высокого давления рассчитываются на основании теории толстых оболочек, построенной на решении задачи Ламе. Безмоментная теория не решает краевой задачи, возникающей в местах врезок, поэтому используется решение МКЭ.

Для расчета штуцера, через который устанавливается перемешивающее устройство, используются нагрузки (усилия и моменты), возникающие при перемешивании. Для нахождения усилий и моментов выполняют расчет перемешивающего устройства. Момент возникает при потере устойчивости валом при вращении (гироскопический момент). Необходимость приварки ребер жесткости (косынок) для штуцера должна подтверждаться расчетом.

Лопасти мешалки рассчитываются на изгиб. Рассчитывается крепление ступицы мешалки на валу.

Вал рассчитывается на определение критических скоростей вращений (резонансных частот), на прочность и жесткость. Основным является расчет критических скоростей. Расчет выполняется методами из теории колебаний.

2. Конструирование оболочек корпусов аппаратов

Конструкции оболочек корпусов ядерных реакторов и нефтяных аппаратов можно характеризовать имеющими простую геометрическую конфигурацию (оболочки вращения) и сложные вопросы прочности, материаловедения (механики разрушения материала стенки) и сварки (конструирования сварных швов).

Вместе с тем, при проектировании оболочек должен применяться бионический дизайн, то есть материал распределяться в пространстве с учетом наилучшего силового взаимодействия элементов оболочек. Такое решение позволит проектировать аппараты с минимальной массой. Одним из примеров применения подходов бионического дизайна можно считать применение укрепляющих колец (поперечных рёбер) или решетчатых оболочек (решетчатая конструкция ребер образуется добавлением к поперечным ребрам продольных ребер).

При конструировании оболочек сосудов, основное внимание уделяется вопросам прочности и материаловедения.

Материал выбирается в начале проработки технической части заказа и является исходными данными для конструирования.

После выбора конфигурации оболочек корпуса, выполняются проектный и проверочный расчеты на прочность. По результатам расчетов определяются толщины оболочек корпуса.

После определения толщин и разработки технического проекта на аппарат выполняется разработка рабочей конструкторской документации с разработкой сварных швов и установлением методов контроля.

Сложность сварных швов определяется материалом стенки (свариваемость, термообработка), толщиной стенки (поводка, способ сварки).

Основное правило при конструировании сварных швов состоит в требовании полного проплавления толщины стенки оболочки по толщине.

3. Компоновка приводов перемешивающих устройств от электродвигателя

Привод вала перемешивающего устройства нефтегазовых и химических аппаратах конструктивно оформляется с выполнением опорной стойки, анплогично приводам полупогружных насосов, и упрощенный вариант конструкции с применением специального мотора-редуктора и крепления вала на подшипниках редуктора.

Для выполнения опоры вала требуются два подшипника. Верхний подшипник удерживает вал от осевого перемещения. Два подшипника создают пару сил и удерживают вал от поворота, против момента, возникающего при вращении вала. Для консольного вала, при вращении ось вала отклоняется от прямой оси и появляется изгибающий момент. Расстояние между подшипниками выбирается по необходимому плечу пары сил.