POLITECHNIKA POZNAŃSKA

WYDZIAŁ TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

INSTYTUT TECHNOLOGII I INŻYNIERII CHEMICZNEJ

ZAKŁAD INŻYNIERII I APARATURY CHEMICZNEJ

MIESZALNIK

Projekt wykonany w ramach zajęć

Maszynoznawstwo i Aparatura Przemysłu Chemicznego

NATALIA GUNIA

studia dzienne inżynierskie 2010/2011

na kierunku Technologia Chemiczna

Zaprojektować mieszalnik do wytwarzania Gz= 1900 kg układu dwufazowego typu ciecz-ciało stałe o stosunku masowym Xs= 0,12. Średnica ziarna ciała stałego wynosi ds=32·10^-6 m, temperatura pracy mieszalnika T= 30°C, gęstość ciała stałego ρ= 2500 kg/m^3.

UWAGI

II Charakterystyka techniczna aparatu:

1. Zastosowanie mieszalnika:

Mieszalnik służy do wytwarzania układu dwufazowego typu ciesz-ciało stałe

1. Podstawowe parametry operacyjne:

Masa zawiesiny G_z= 1900 kg, stosunek masowy X_s= 0,12, średnica ziarna ciała stałego d_s= 32·10^-6 m, temperatura pracy mieszalnika T= 30°C, gęstość ciała stałego ρ= 2500 kg/m³ .

1. Rodzaj zastosowanego mieszadła:

Mieszadło HE-3 firmy Chemineer o 500 mm

1. Ilość stosowanych mieszadeł:

Zastosowano jedno mieszadło.

1. Umiejscowienie wału:

Wał mieszadła umieszczony jest od góry w osi zbiornika

1. Pozycja aparatu:

Aparat ustawiony jest w pozycji pionowej.

1. Rysunek ideowy:

1. Charakterystyka materiałowa:

Zbiornik został wykonany z węglowej stali konstrukcyjnej St4S.

Do budowy wału mieszadła, stojaka, dławnicy zastosowano stal St5S

Stal jest  stopem żelaza poddanym plastycznej przeróbce i obróbce cieplnej z dodatkiem węgla  oraz innymi pierwiastkami otrzymywanymi w procesach stalowniczych .Zasadniczo jest to stop wieloskładnikowy .Wszystkie pierwiastki występujące w stopie  klasyfikują stal na późniejsze grupy materiałowe , domieszki zwykłe ,domieszki ukryte ,domieszki przypadkowe i dodatki celowe, mają szczególne znaczenie na właściwości i przeznaczenie stali .Domieszki zwykłe pochodzą z procesu metalurgicznego , najczęściej odtleniania (Al, Mn, Si)  a ich zawartość zależy głównie od metody wytopu. Ponadto domieszkami zwykłymi są zanieczyszczenia główne ( S) i (P) oraz rzadziej (As) i (Sn) których usuwanie jest niemożliwe .Domieszki śladowe  to O, N, H, występujące w każdej stali.

III. Obliczenia:

Dane:	Obliczenia:	Wynik:
CZĘŚĆ OBLICZENIOWA
1.Podstawowe parametry fizykochemiczne układu
Xs= 0,12 ρc= 995,65 kg/m^3 ηc= 803·10^-6 Pa·s ρs= 2500 kg/m^3	Przeliczenie stosunku masowego na objętościowy: $$X_{v} = \frac{X_{s}\ \bullet \ \rho_{c}}{X_{s} \bullet \rho_{c} + \rho_{s}}$$ $$X_{v} = \frac{0,12 \bullet 995,65\frac{\text{kg}}{m^{3}}}{0,12 \bullet 995,65\frac{\text{kg}}{m^{3}} + 2500\frac{\text{kg}}{m^{3}}}$$ Xv= 0,046 Gęstość zawiesiny: ρz= ρs · xv + ρc (1-xv) ρz= 2500 kg/m^3 · 0,046 + 995,65 kg/m^3 (1-0,046) ρz= 1064,85 kg/m^3 Lepkość zawiesiny: ηz= ηc · [$1 + \ \frac{1,25\ \bullet \ X_{v}}{1 - 1,35 \bullet \ X_{v}}$ ]^2 ηz= 803·10^-6 Pa·s[$1 + \frac{1,25 \bullet 0,046}{1 - 1,35 \bullet 0,046}$]^2 ηz= 9,05·10^-4 Pa·s	Xv= 0,046 ρz= 1064,85 kg/m^3ηz= 9,05·10^-4 Pa·s
2.Bilans masowy
Gz= 1900 kg Xs= 0,12	Gz= Gc+ Gs $$Xs = \ \frac{G_{s}}{G_{c}}\ /$$ Gz= Gc + Gs Gs = Gc · Xs Gz= Gc + Gc · Xs 1900 kg= Gc + Gc · 0,12 1900 kg= 1,12· Gc / :1,12 Gc= $\frac{1900\ kg}{1,12}$ Gc= 1696,43 kg Gs = Gc · Xs Gs= 1696,43 kg ·1,12 Gs= 203,57 kg	Gc= 1696,43 kg Gs= 203,57 kg
3.Wyznaczenie objętości aparatu
Gz= 1900 kg ρz= 1064,85 kg/m^3Na podstawie normy BN-75/2221-21 przyjęłam, że Vn=2,0 m^3	$$\rho_{z} = \frac{G_{z}}{V_{z}}$$ $$V_{z} = \frac{G_{z}}{\rho_{z}}$$ $$V_{z} = \frac{1900\ kg}{1064,85\frac{\text{kg}}{m^{3}}}$$ Vz= 1,77 m^3 Objętość nominalna: V= Vz · 1,2 V= 2,124 m^3	Vz= 1,77 m^3V= 2,124 m^3 Na podstawie normy BN-75/2221-21 przyjęłam, że Vn=2,0 m^3
4.Dobór zbiornika
V= 2,124 m^3	Średnica wewnętrzna części cylindrycznej: $$D_{w} = \sqrt[3]{\frac{4\ \bullet V}{\pi}}$$ Dw=1390 mm Zgodnie z normą BN-75/2221-21 przyjmuję, że Dw= 1,4 m	Dw= 1,4 m Lw=1,680 m Lc= 1,250 m
5.Minimalna część obrotów
$$\frac{h}{D} = 0,3$$ $$\frac{D}{d} = 3$$ Mieszadło HE-3: Liczba łopatek- 3szt c1= 3,49 c2= 0,66 wykładnik a= 0,66 ρc= 995,65 kg/m^3 ηc= 803·10^-6 Pa·s g= 9,81m/s^2 ρs= 2500 kg/m^3 Xs= 0,12 ds= 32·10^-6 m d= 0,466 m	Stała Zwieteringa: s= c1· $(\ {\frac{D}{d}\ )}^{a}$ ·$e^{c_{2} \bullet \ \frac{h}{D}}$ s= 3,49· (3)^0,66 ·e ^0,66 · 0,3 s= 8,98 Równanie Zwieteringa n0= s· v^0,1·[$\ \frac{g \bullet (\rho_{s} \bullet \ \rho_{c})}{\rho_{c}}$ ]^0,45 · Xs^0,13 · ds^0,2 · d^-0,85 v= $\frac{\eta_{c}}{\rho_{c}}$ n­0=8,98·[$\ \frac{803 10^{- 6}Pa \bullet s}{995,65\frac{\text{kg}}{m^{3}}}$ ]^0,1· [$\frac{9,81\frac{m}{m^{3}} \bullet (2500\frac{\text{kg}}{m^{3}} - 995,65\frac{\text{kg}}{m^{3}}}{995,65\frac{\text{kg}}{m^{3}}}\rbrack$^0,45 ·0,12^0,13·(32·10^-6)^0,2·(0,466)^-0,85 n0= 1,36 obr/s Zgodnie z normą BN-62/2201-03 dobieram szybkość obrotów mieszadła n­0= 1,667 obr/s	n­0= 1,667 obr/s
6.Moc mieszania
n­0= 1,667 obr/s d= 0,466 m ρc= 995,65 kg/m^3	Dla mieszadła HE-3 w zakresie burzliwym liczba mocy wynosi Ne= 0,26 Nec-s= 1,3·Ne Nec-s= 0,34 P= Nec-s·n^3·d^5·ρc P= 0,34·(1,667)^3·(0,466)^5·995,65 P= 34,48W	P= 34,48W
7.Moc silnika
P= 34,48W $$k_{1} = \frac{\text{\ H}}{D_{w}}$$ k1= 1 k2= 1,5 k3= 2,5 n= 1,667 obr./s ksj= 0,55 dla stali St5S wg normy PN-61/H-84020 wartość Re w temperaturze 30°C Re= 26,7·10^7 Współczynnik bezpieczeństwa wg UDT Xe= 3 c= 0,002 mm dc= dw $$\frac{h_{d}}{s_{c}} = 8$$ ρc= 995,65 kg/m^3 g= 9,81m/s^2 V= 1,77 m^3 Sprawność silnika wynosi 85% Prz= 129,3 W	Moc rzeczywista: Prz= P· k1· k2· k3 Prz= 34,48W·1 ·1,5 ·2,5 Prz= 129,3 W Średnica wału mieszadła: $$M_{s} = 0,159\frac{P_{\text{rz}}}{n}$$ $$M_{s} = 0,159 \frac{129,3\ W}{1,667\ \frac{\text{obr.}}{s}}$$ Ms= 12,33 N·m $$d_{w} = 1,71 \sqrt[3]{\frac{M_{s}}{k_{\text{sj}}}} + c$$ Naprężenia dopuszczalne: $$k = \frac{R_{e}}{X_{e}}$$ $$k = \frac{26,7 \bullet 10^{7}}{3}$$ k= 8,9·10^7 $$d_{w} = 1,71 \bullet \ \sqrt[3]{\frac{12,33\ N m}{0,55 8,9 10^{7}}} + 0,002$$ dw= 0,0128 m dobieram średnicę wału na podstawie normy BN-74/2225-04 dw= 0,03 m grubość uszczelniania dławika: sc= 4,4· 10^-2·$\sqrt{d_{c}}$ sc= 4,4· 10^-2·$\sqrt{0,03}$ sc= 7,62· 10^-3 $$P_{0} = 2 \bullet {n{\bullet \ d}_{w}}^{2}s_{c} \bullet p_{\text{ow}} \bullet e^{(0,1 \bullet \frac{h_{d}}{s_{c}} - 1)}$$ pow= 101300 Pa + ph ph= ρ· g· H V= π·r^2·H $$H = \frac{V}{\pi \bullet r^{2}}$$ $$H = \frac{1,77}{3,14 \bullet {0,7}^{2}}$$ H= 1,15 m ph= 995,65 kg/m^3·9,81m/s^2·1,15m ph= 11232,43 Pa pow= 101300 Pa + 11232,43 Pa pow= 112532,43 Pa Po= 2·1,667 obr./s·(0,03)^2m·7,62· 10^-3 ·112532,43Pa·e^(0,1·8-1) Po= 2,11 W $$P_{s} = \frac{P_{\text{rz}} + \ P_{0}}{\eta_{d}}$$ $$P_{s} = \frac{129,3W \bullet 2,11W}{0,85}$$ Ps= 321 W	dw= 0,03 m sc= 7,62· 10^-3pow= 112532,43 Pa Ps= 321 W
8.Dobór silnika
	Dobieram silnik firmy Cantoni Group na podstawie strony: http://www.cantonigroup.com/pl/cantoni/cantoni_group/motor_selector/#results Silnik indukcyjny trójfazowy ogólnego przeznaczenia model: Sh 71-4b moc znamionowa: 0,37 [kW] prędkość synchroniczna: 1500 [1/min] częstotliwość: 50 [Hz] masa: 5,9 kg Dobór falownika na podstawie strony: http://www.falowniki.net model: Sinus M Falownik wektorowy z zasilaniem trójfazowym 400V; zakres mocy 0,37-22kW; częstotliwość wyjściowa do 400 Hz; filtr EMC
9.Stojak pod napęd
dw= 0,03 m	Na podstawie normy BN-732225-02 dobrałam stojak S-425	Dz= 0,425 m h= 0,034 m H= 0,47 m masa= 68 kg
10.Łapy podporowe
Dw= 1,4 mc= 3002,32 kg wielkość łap wg BN-221264/-02	Dobór łap pod aparat	W= 0,18 m l= 0,185 m masa- 3,5 kg
mc= 3002,32 kg n= 4	Masa przypadająca na jedną łapę: M= $\frac{m}{n - 1}$ [kg] M=$\frac{3002,32}{4 - 1}$ M= 1000,77 kg	M= 1000,77 kg
11.Dobór sprzęgła
	Sprzęgło łubkowe typu A wg normy BN- 81/2225-11	ls= 0,12 m Dz= 0,095 m L= 0,12 m masa- 2,8 kg
12.Dobór mieszadła
	Dobieram mieszadło firmy Chemineer HE-3 o średnicy 500 mm
13.Dobór dławnicy
dw= 0,03m	Dławnice dobieram na podstawie normy BN-74/2225-04 odmiany W2	Dz= 0,16m masa- 9 kg
14.Kołnierz pod dławnicę
	Kołnierz dobieram na podstawie normy BN-74/2225-05
CZĘŚĆ KONSTRUKCYJNA
15.Obliczenie płaszcza zbiornika:
pow= 112532,43 Pa Dw= 1,4 m Dla St4S wg PN-61/H-84020 wartość Re= 24,9·10^7 N/m^2 Współczynnik bezpieczeństwa wg UDT Xe= 1,8	Grubość ścianki aparatu g0= $\frac{D_{w} \bullet p_{\text{ow}}}{\frac{2,3}{a} \bullet k_{\text{cyl.}} \bullet z - p_{\text{ow}}}$ [m] Naprężenia dopuszczalne: kcyl.= $\frac{R_{e}}{X_{e}}$ kcyl.= $\frac{24,9 \bullet 10^{7}}{1,8}$ kcyl= 13,83·10^7 wartość współczynnika „a”: wartość współczynnika „a” zależy od współczynnika β, który można obliczyć ze wzoru: β≈$\ \frac{D_{z}}{D_{w}}$ β < 1,4 z tabeli odczytujemy, że dla tej wartości a = 1 współczynnik wytrzymałości „z”: zakładamy, że zbiornik będzie spawany przy pomocy jednostronnego złącza doczołowego bez podpawania, zatem z= 0,8 g0= $\frac{D_{w} \bullet p_{\text{ow}}}{\frac{2,3}{a} \bullet k_{\text{cyl.}} \bullet z - p_{\text{ow}}}$ [m] $$g_{0}\frac{1,4m \bullet 112532,43Pa}{\frac{2,3}{1} 13,83 10^{7} \bullet 0,8 - 112532,43Pa}$$ g0= 0,00062 m	kcyl= 13,83·10^7 a = 1 z= 0,8 g0= 0,00062 m
g0= 0,00062 m	Rzeczywista grubość ścianki grz= g0 + c Naddatki: c= c1 + c2 + c3 [m] naddatki na minusową odchyłkę blachy: przyjmuję, że g= 5mm dla tej wartości naddatek grubości na minusową odchyłkę blachy w normach równy jest c1= 0,0005 m naddatek grubości na korozję: c2= s•τ [m] c2= 0,0001·10 c2= 0,001 m naddatek grubości ze względu na dodatkowe naprężenia: c3=0 (nie przewiduję dodatkowych naprężeń) c= 0,0005 + 0,001 c= 0,0015 m grz= 0,00062 m + 0,0015 m grz= 0,0021 z zaleconego szeregu grubości blach wg BN-65/2002-02 obrano: grz= 0,005 m	grz= 0,005 m
Dw= 1,4 m grz= 0,005 m	Średnica zewnętrzna zbiornika Dz= Dw + 2·grz Dz= 1,4m + 2·0,005m Dz= 1,410 m	Dz= 1,410 m
16.Sprawdzenie sztywności grubości ścianki ze względu na sztywność
Dz= 1,41 m	$$g_{\text{sz}} = \frac{0,294(D_{Z} + 2,5)}{R_{m}}$$ gsz < g	gsz < g
17.Dobór dennic
Przyjęłam, że dla dennicy gd= 0,006 m d= 0,1412 m hw= 0,35 m gd= 0,006 m Dzd= 1,412 m Re= 24,9·10^7 N/m^2Xe= 1,55	Jako rodzaj dennicy przyjęłam dno elipsoidalne stalowe wg PN-66/M-35412 Dennica górna i dolna: współczynnik “d”: d= 10% Dz 10%- d 100% - 1,406 d= 0,1406 m współczynnik “ω”: ω= $\frac{d}{\sqrt{D_{z}} g}$ ω= $\frac{0,1406\ }{\sqrt{1,406\ \bullet 0,006}}$ ω= 1,32 ω≈1 współczynnik wyoblenia yw: yw= f($\ \frac{\text{\ H}_{\text{zd}}}{D_{\text{zd}}}\ ,\ \omega$) Hzd= hw+ gd Hzd= 0,350 + 0,006 Hzd= 0,356 m $\frac{H_{\text{zd}}}{D_{\text{zd}}} =$ $\frac{0,356}{1,412}$ $\frac{H_{\text{zd}}}{D_{\text{zd}}} =$ 0,252 Współczynnik wyoblenia yw odczytuje z tablicy dla: $\frac{H_{\text{zd}}}{D_{\text{zd}}}$= 0,25 ω= 1 yw= 2,3 współczynnik naprężeń dopuszczalnych dla dennic: kd= $\frac{R_{e}}{X_{e}}$ [N/m^2] kd= $\frac{24,9 \bullet 10^{7}}{1,55}$ kd= 16,1·10^7 współczynnik wytrzymałości “z” dla den tłoczonych z= 1	Dw= 1,4 m gd= 0,006 m md= 103 kg hw= 0,35 m Vd= 359 dm^3 hc= 0,025 m ω≈1 $\frac{H_{\text{zd}}}{D_{\text{zd}}} =$ 0,252 yw= 2,3 kd= 16,1·10^7 z= 1
Dzd= 1,412 m pow= 112532,43 Pa yw= 2,3 kd= 16,1·10^7 z= 1	Grubość ścianki dna wyoblonego: gd= $\frac{D_{\text{zd}} \bullet \ p_{\text{ow}} \bullet y_{w}}{4 \bullet k_{d}\ \bullet z\ }$ + c c= c1 +c2+ c­3­ [m] c1= 0,0008 m c2= 0,001 m c3= 0 c= 0,0008+ 0,001 c= 0,0018 m gd= $\frac{1,412 \bullet 112532,43 \bullet 2,3}{4 \bullet 16,1*10^{7}\ \bullet 1}$ + 0,0018 gd= 0,0024 m Na podstawie normy PN/M-35413 dobieram grubość dennicy gd= 0,006 m	gd= 0,006 m
18.Wyznaczenie największej średnicy otworu w dnie nie wymagającym wzmocnień:
pow= 112532,43 Pa Dw= 1,4 m gd= 0,006 m c2= 0,001 m kd= 16,1·10^7 a=1	współczynnik „zr” zr= $\frac{p_{\text{ow}} \bullet (D_{w} + g_{d} - c_{2})}{\frac{2,3}{a} \bullet \ k_{d} \bullet (g_{d} - c_{2})}$ zr= $\frac{112532,43 \bullet (1,4 + 0,006 - 0,001)}{\frac{2,3}{1} \bullet 16,1*10^{7} \bullet (0,006 - 0,001)}$ zr= 0,1	zr= 0,1
zr= 0,1 Dw= 1,4 m gd= 0,006 m	Wyznaczanie największej średnicy otworu: Największa średnica otworu niewymagająca wzmocnienia równa jest najmniejszej z trzech podanych średnic: d1= 0,81· $\sqrt[3]{D_{w} \bullet \left( g_{d} - \ c_{2} \right)(1 - \ z_{r})}$ [m] d1=0,81· $\sqrt[3]{1,4 \bullet \left( 0,006 - 0,001 \right)(1 - 0,1)}$ d1= 0,15 d2= 0,35·1,412 d2= 0,5 d3= 0,2	d1= 0,15 d2= 0,5 d3= 0,2 przyjmuję d1 jako wartość najmniejszą d1= dd
19.Dobór króćców:
PN-54/H-02651 PN-67/H-74721		Dnom= 0,15 m dz=0,168 m Dz= 0,260 m g=0,018 m masa 1 szt.= 4,79 kg liczba śrub= 8 gwint śruby M16
20.Wyznaczenie największej średnicy otworów w płaszczu nie wymagających wzmocnień:
Dw= 1,4 m grz= 0,005 m pow= 112532,43 Pa c2= 0,001 m kcyl.= 13,83*10^7 Pa a= 1	współczynnik „zr” zr= $\frac{p_{\text{ow}} \bullet (D_{w} + g_{\text{rz}} - c_{2})}{\frac{2,3}{a} \bullet \ k_{\text{cyl}} \bullet (g_{\text{rz}} - c_{2})}$ zr= $\frac{112532,43 \bullet (1,4 + 0,005 - 0,001)}{\frac{2,3}{1} \bullet 13,83*10^{7} \bullet (0,005 - 0,001)}$ zr= 0,12	zr= 0,12
Dw= 1,4 m grz= 0,005 m c2= 0,001 m zr= 0,12 Dz= 1,410 m	Wyznaczenie największej średnicy otworu w płaszczu nie wymagająca wzmocnienia: d1= 0,81· $\sqrt[3]{D_{w} \bullet \left( g_{d} - \ c_{2} \right)(1 - \ z_{r})}$ [m] d1=0,81· $\sqrt[3]{1,4\left( 0,005 - 0,001 \right)(1 - 0,12)}$ d1= 0,14 m d2= 0,35·Dz [m] d2= 0,5 m d3= 0,2 m	d1= 0,14 m d2= 0,5 m d3= 0,2 m przyjmuję, że dw­ł=0,430 m
PN-54/H-02651 PN-67/H-74722	21.Dobór kołnierza do płaszcza zbiornika: Dobrano o kołnierz przypawany z szyjką o średnicy nominalnej Dnom.= 1,4 m Liczba śrub: 36 Gwint śruby: M39	kołnierz z przylgą zgrubną(z) masa 1 sztuki m=241 kg
22.Właz w płaszczu zbiornika:
BN-83/2211-25/02	Przyjęto właz rodzaju PZ odmiany N (dla zakresu temp. od 0°C do 200°C) Połączenie kołnierzowe włazu: Śruba z łbem sześciokątnym ds x ls = M24x 100 masa 1 szt.= 0,452 kg liczba śrub= 12 uszczelka PZ: d= 0,420 m D= 0,478 m Pokrywa włazu: Dz= 0,560 m D0= 0,505 m Króciec włazu: rura: dz= 0,430 m, l= 0,200 m, s= 0,006m	Dnom.= 0,400 m Pnom.= 1,6 MPa mwł= 83,1 kg
dw­ł=0,430 m	wzmocnienie otworu włazu: średnica włazu w płaszczu wynosi dwł= 0,430 m, jest więc większa od największej średnicy otworu nie wymagającej wzmocnienia równej d=0,420 m zatem wymaga wzmocnienia. Pole materiału straconego Fstr .nie powinno przewyższać powierzchni przekroju wzmacniającego Fwzm. Przyjęto, że Fwzm>.Fstr Fwł= $\frac{\pi \bullet d_{wl}^{2}}{4}$ =$\frac{3,14 {(0,43)}^{2}}{4}$ = 0,145 m^2 dwzm ≥ $\sqrt{\frac{\pi \bullet F_{wl}}{4}} + \ d_{wl}^{2}$ dwzm.≥$\sqrt{\frac{3,14 \bullet {(0,145)}^{2}}{4} + {(0,43)}^{2}}$ dwzm .≥ 0,547 m przyjęto pierścień wzmacniający o średnicy wew. dw= 0,43 m i średnicy zew. dz =0,55 m o grubości 0,01 m i materiału takiego samego jak płaszcz.
23.Wytrzymałość wału
dw=0,03 m Ms= 12,33 N·m G= 80·10^9 Pa Lc= 1,25 m mm­= 13,7 kg ρstali=7850 kg/m^3	Kąt skręcenia wału: $$\varphi = 32\frac{M_{s} \bullet l}{G \bullet \pi \bullet {d_{w}}^{4}}$$ $$\frac{h}{d} = 1$$ h= 0,03 m długość wału: lw= (Lc – h)+hd+hdł+hkoł.dł+(2·hkoł) lw= (1,25-0,03)+0.375+0,165+0,02+(2·0,12) lw=2,02 m $$\varphi = 32\frac{12,33N \bullet m \bullet 2,02m}{80*10^{9}Pa \bullet 3,14 \bullet {0,03m}^{4}}$$ φ=0,004°/m Obroty krytyczne: $$n_{\text{kr}} = \frac{1}{2\pi} \bullet \sqrt{\frac{3 \bullet E \bullet I}{m l^{3}}}$$ n < 0,8nkr Moduł Younga dla konstrukcyjnej stali węglowej E= 2,1·10^5 MPa Osiowy moment bezwładności: $$I = \pi\frac{d^{4}}{32}$$ $$I = 3,14\frac{{0,03}^{4}}{32}$$ I= 7,95·10^-8 objętość walca: V= 𝜋·r^2·l V= 3,14·(0,015)^2·2,02 V= 1,43·10^-3 m^3 $$\rho = \frac{m}{V}$$ m=ρ·V m= 7850kg/m^3·1,43·10^-3 m^3 m= 11,23kg+ 13,7 kg m=24,93 kg $$n_{\text{kr}} = \frac{1}{2 \bullet 3,14}\sqrt{\frac{3 \bullet 2,1*10^{11}7,95*10^{- 8}}{24,93 {2,02}^{3}}}$$ nkr= 2,49 obr./s	h= 0,03 m lw=2,02 m nkr= 2,49 obr./s
24.Masa pustego aparatu
ρstali=7850 kg/m^3 Dw= 1,4m Dz= 1,41m Lc= 1,25 m hkoł= 0,12 m hw= 0,35 m hc= 0,025 m lw=2,02 m	mcyl= $\frac{1}{4}$ 𝜋 ( Dz^2 - Dw^2)· Lc · ρstali mcyl= $\frac{1}{4}$· 3,14·(1,41^2 – 1,4^2)·1,25· 7850 mcyl= 216,45 kg mden= 2·103 mden= 206 kg Hc(zb.)= Lc+2·(hkoł+hc+hw) Hc(zb.)=1,25 +2·(0,12+0,35+0,025) Hc(zb.)= 2,24 m mwału= $\frac{1}{4}$𝜋·dw^2·lw·ρstali mwału= 11,2 kg mkoł= 2·241kg mkoł= 483 kg mst= 68 kg mdł= 9 kg msp= 2,8 kg mkoł.dł= 2,5 kg msil= 5,9 kg mkr= 3·4,79 kg mkr= 14,37 mwł=83,1 kg ma=mcyl+mden+mwału+mkoł+mst+mdł+msp+ mkoł.dł+msil+mkr+mwł ma= 1102,32 kg	ma= 1102,32 kg
25.Masa zalanego aparatu
ma= 1102,32 kg Gz= 1900 kg	mc= ma + Gz mc= 1102,32kg + 1900kg mc= 3002,32 kg	mc= 3002,32 kg
26.Czas wypływu
α= 0,62 Dw= 1,4 m r= $\frac{1}{2}$ Dw Vn= 2,0 m^3 dk= 0,209 m g= 9,81 m/s^2	F= 𝜋 · r^2 F= 3,14·0,7^2 F= 1,49 m^2 $$V = \frac{\pi \bullet d^{2}}{4} H$$ H= $\frac{4 \bullet 2,0\ }{3,14 \bullet {0,7}^{2}}$ H= 5,2 m $$f = \frac{\pi \bullet d^{2}}{4}$$ $$f = \frac{3,14\ {\ 0,209}^{2}}{4}$$ f= 0,034 $$\tau = - \frac{F}{f \ \alpha\sqrt{2 \bullet g}} \int_{H_{2}}^{H_{1}}\frac{\text{dH}}{\sqrt{H}}$$ $$\tau = \frac{1,49}{0,034 0,62 \sqrt{2 \bullet 9,81}} \int_{5,2}^{0}\frac{\text{dH}}{\sqrt{H}}$$ τ= -15,96·2$\left. \ \sqrt{H} \right|$^05,2 τ= -15,96·2$\sqrt{0}$ - 2$\sqrt{5,2}$ τ= 72,79 s	F= 1,49 m^2τ= 72,79 s

IV Spis treści:

I strona tytułowa……………………………………………………………………….....1

II 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 ……...…………………….………….............. 2

III Część obliczeniowa

1. Podstawowe parametry fizykochemiczne układu ……………………………...… 3

• Przeliczenie stosunku masowego na objętościowy………………………...3

• Gęstość zawiesiny………….………………………………………………3

• Lepkość zawiesiny…………………………………………………………3

1. Bilans masowy …………………………...………………………………………. 3

2. Wyznaczenie objętości aparatu ………………………………………...……….... 3

• Objętość nominalna……………...…………………………………………4

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

5. Obliczenie minimalnej częstości obrotów ………………………………………...4

• Stała Zwieteringa………………………………………………..…………4

• Równanie Zwieteringa …………………………………………………….5

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

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

• Moc rzeczywista………………………………………………………………..5

• Średnica wału mieszadła……………………………………………………….5

• Naprężenia dopuszczalne………………………..……………………………..5

• Grubość uszczelniania dławika………………………………………………...6

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

9. Dobór stojaka pod napęd …….…………………………………………………… 7

10. Dobór łap pod aparat ……………………………………………………….…….. 7

• Masa przypadająca na jedną łapę ……………………………………………...7

11. Dobór sprzęgła …………………………………………………………………….7

12. Dobór mieszadła ……………………………………………………………..…… 7

13. Dobór dławnicy……………………………………………….…………………... 7

14. Dobór kołnierza pod dławnicę…………………………………...………………...7

15. Obliczenie płaszcza zbiornika……………………………………………………...8

• naprężenia dopuszczalne……………………………………………………….8

• współczynnik wytrzymałości…………………………………………………..8

• rzeczywista grubość ścianki……………………………...…………………….8

• średnica zewnętrzna zbiornika…………………………………………………9

16.Sprawdzenie sztywności grubości ścianki ze względu na sztywność ……………..9

17.Dobór dennic………………………………………………………………………..9

• grubość ścianki dna wyoblonego……...……………………………………...10

18. Wyznaczenie największej średnicy otworu w dnie nie wymagającym wzmocnienia………………………………………………………………………..…11

19.Dobór króćców………………………………………………………………..…...11

20.Wyznaczenie największej średnicy otworów w płaszczu nie wymagających wzmocnień…………………………………………………………………………....11

21. Dobór kołnierza do płaszcza zbiornika…………………...…………………..…..11

22.Właz w płaszczu zbiornika………………………………………………………...12

23. Wytrzymałość wału…………………………………………………………….…13

• Kąt skręcenia wału…………………………………………………………....13

• Długość wału……………………………………………………………….…13

• Osiowy moment bezwładności………………………………………………..14

• Objętość walca……………………………………………………………......14

24. Masa pustego aparatu……………………………………………………………..14

25. Masa zalanego aparatu…………………………………………………………....15

26. Czas wypływu………………………………………………………………….…15

IV. Spis treści…………...………………………………………………………………...16

V. Spis oznaczeń….……...………………………………………………………………17

VI. Literatura…………...………………………………………………………………..18

VII. Rysunek ofertowy…………………………………………………………………….18

V. Spis oznaczeń:

c – naddatek grubości [m]

c₁ - naddatek grubości na minusową odchyłkę blachy [m]

c₂ - naddatek grubości na korozję [m]

c₃ – naddatek grubości ze względu na dodatkowe naprężenia [m]

d - największa średnica otworu nie wymagająca wzmocnienia w dennicy [m]

d_w – średnica wału [m]

g – rzeczywista grubość ścianki cylindra [m]

g_d –rzeczywista grubość ścianki dennic [m]

g_o – obliczeniowa grubość ścianki płaszcza [m]

h_d – wysokość dławika [m]

m_d – masa dennic [kg]

m_kr - masa króćców [kg]

m_c – masa całkowita mieszalnika [kg]

m_cyl – masa części cylindrycznej [kg]

m_den - masa dennicy [kg]

m_dl – masa dławika [kg]

m_koł - masa kołnierza [kg]

m_{kr –} masa króćca [kg]

m_miesz – masa mieszadła [kg]

m_pł – masa całego połączenia kołnierzowego (dwóch kołnierzy) [kg]

m_sil – masa silnika [kg]

m_sp – masa sprzęgła [kg]

m_st – masa stojaka [kg]

m_wal - masa wału [kg]

n – liczba obrotów [obr/s]

B – szerokość przegrody [m]

D_w – średnica wewnętrzna mieszalnika [m]

D_z - średnica zewnętrzna mieszalnika [m]

G_z- masa zawiesiny [kg]

H – wysokość mieszalnika [m]

H_d – wysokość dennicy [m]

H_z- wysokość części wyoblonej dennicy [m]

I – moment bezwładności [kg·m²]

M_Ł – masa łap [kg]

M_s – moment skręcający wału [N/m]

M_ukł – masa całego układu [kg]

P – moc mieszania [W]

P₀ – moc tracona na dławiku [W]

P_rz – moc na wale mieszadła [W]

P_ow – ciśnienie [Pa]

S_c – grubość uszczelnienia dławika [m]

V – pojemność mieszalnika [m³]

V_n – objętość nominalna [m³]

X_e – współczynnik bezpieczeństwa [m³]

η­_c – lepkość fazy ciągłej [Pa·s]

- gęstość fazy ciągłej [kg/m³]

- gęstość stali [kg/m³]

σ – napięcie powierzchnowe [N/m²]

- okres eksploatacji mieszalnika [rok]

• bezwymiarowe oznaczenia

a – współczynnik

k – naprężenie dopuszczalne

y_w – współczynnik wyoblenia

z – współczynnik wytrzymałościowy szwu

R_e0 – liczba Reynolds’a

Z_r - współczynnik wytrzymałościowy

VI. Literatura:

Jerzy Pikoń: Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, wyd.1 ;1979,PWN

VII. Rysunek ofertowy: