Разработка емкости с мешалкой вертикального типа

Аппараты с перемешивающими устройствами широко используются при проведении основных технологических процессов в химической и биохимической промышленности. На практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред в аппарате, состоящем из корпуса и перемешивающего устройства. Отраслевыми стандартами Минхимнефтемаша установлены конструкции и параметры специальных составных частей аппаратов мешалки, что позволяет осуществить компоновку аппарата из типовых элементов (корпуса, мешалки, уплотнения вала, привода перемешивающего устройства по ОСТ 26-01-1205-95 в соответствии с частотой вращения мешалки, номинальным давлением в корпусе аппарата. Одновременно устанавливается тип уплотнения для вала мешалки: сальниковое или торцевое. Необходимо учитывать, что приводы типа 1 и 3 с концевой опорой в аппарате для вала мешалки не надежны в эксплуатации при воздействии абразивной или коррозионной активной среды на вал и вкладыши подшипника. Типоразмер мотор-редуктора выбирается в соответствии с заданной частотой вращения вала мешалки и потребляемой мощности электродвигателя. В аппаратах всех типов могут применяться внутренние теплообменные устройства – змеевик, либо непосредственный обогрев рабочей среды подачей горячего пара [1].

Целью работы является разработка емкости с мешалкой вертикального типа.

Для достижения поставленной цели в проекте решаются следующие задачи

-рассмотрение основных видов мешалок

-выбор материала изделия

-расчет основных параметров изделия

1.Основные виды мешалок

1.1. Лопастные мешалки

Простейшие лопастные мешалки имеют две плоские лопасти, установленные в вертикальной плоскости, т. е. перпендикулярно к направлению вращения (рисунок 1). Лопасти укреплены на вертикальном валу, который приводится во вращение от зубчатой или червячной передачи и делает 12 — 80 об/мин. Диаметр лопастей составляет примерно 0,7 диаметра сосуда, в котором вращается мешалка. При малых числах оборотов мешалки жидкость совершает круговое движение, т. е. вращается по окружностям, лежащим в горизонтальных плоскостях, в которых движутся лопасти. В этих условиях отсутствует смешивание различных слоев жидкости и интенсивность перемешивания низкая [1].

Интенсивное перемешивание достигается в результате появления вторичных потоков и вихревого движения жидкости. Вторичные потоки возникают под действием центробежных сил, вызывающих движение жидкости в плоскости вращения лопасти от центра сосуда к его стенкам. Вследствие этого в центре сосуда возникает пониженное давление, причем в область пониженного давления всасывается жидкость из слоев, лежащих выше и ниже лопасти. В результате в сосуде происходит циркуляция жидкости, показанная стрелками на рисунке 2 [2]. Вторичные потоки, складываясь с основным круговым движением жидкости, создают сложное движение, при котором происходит интенсивное перемешивание отдельных слоев. Интенсивность перемешивания возрастает с увеличением числа оборотов; однако еще быстрее увеличивается мощность, потребляемая мешалкой.

Рисунок 1 - Лопастные мешалки а - стальная; б - чугунная

1 А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. Процессы и аппараты химической технологии. - М., Издательство „Химия" 2007. -

2 Н.И. Гельперин Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах.- М.: Химия, 2011 - 812 с.

3 Ф. Стренк Перемешивание и аппараты с мешалками. - «Химия», 2005. -384 с.

4 Ф. Холланд, Ф. Чапман Химические реакторы и смесители для яшдкофазных процессов. М., «Химия», 2004. - 208 с.

5 А.Н. Плановский, П.И. Николаев Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для вузов. - М.: Химия, 2007. – 496 с.