Статья опубликована в рамках: CLXII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 23 июля 2026 г.)
Наука: Физика
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
АППАРАТ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается вертикальный аппарат с механическим перемешивающим устройством, которые являются наиболее распространенным видом оборудования, используемого в химической технологии для проведения различных физических и химических процессов
Ключевые слова: газовая, химический аппарат, стойкость.
Химические аппараты предназначены для ведения в них одного или нескольких химических, физических или физико-химических процессов. Под термином аппарат в химической промышленности понимают устройство, в котором технологический процесс осуществляется за счет физико-химических превращений. Перерабатываемые в аппарате вещества могут быть в любом агрегатном состоянии и различной химической активности. Различными могут быть температурные режимы и давления.
Конструктивно аппарат (рис. 1) представляет собой сварной корпус (5), оснащённый рубашкой для организации теплообмена. Рабочая среда – Анилин, которая подается через вводную раму (9), интенсивно перемешивается лопастной мешалкой (8), а вращение мешалки обеспечивается приводом (1). Технологические процессы протекают при определенных давлении и температуре обрабатываемой среды. Аппараты обычно оснащаются различными машинами, механизмами, приборами (устройствами, выполняющими функции контроля, измерения, регулирования и управления), а также теплообменными устройствами.
1 – привод; 2 – рама; 3 – уплотнение; 4 - вал; 5 –корпус; 6 –рубашка, 7 – перегородка; 8 –лопасть; 9 –вводная труб
Рисунок 1. Абсорбционная установка
Принципы проектирования конструктивных узлов химических аппаратов
При проектировании технологического оборудования необходимо учитывать следующие требования: экономичность и надежность. Экономичность определяется затратами средств на проектирование, изготовление, монтаж, эксплуатацию и утилизацию оборудования после истечения его срока службы. Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение заданного срока службы (в химической промышленности 10-15 лет).
Основным конструкционным материалом корпусов аппаратов, работающих под давлением в коррозионной среде и при высокой температуре являются стали, отличающиеся высокой прочностью, коррозионной стойкостью и термостойкостью.
Приоритет отдается использованию нормализованных компонентов, что позволяет оптимизировать сроки разработки, упростить производственные процессы и повысить надежность оборудования. Проектировщик обязан учитывать не только прочностные расчеты, но и производственные реалии: методы сборки, регламенты контроля качества, логистику и отраслевые стандарты безопасности.
Ключевые требования к элементам конструкции — геометрическая простота, технологичность и строгое соответствие расчетным параметрам прочности и долговечности. Важной задачей является снижение металлоемкости и рациональное использование материалов, включая оптимизацию раскроя и механической обработки для минимизации отходов производства.
Подбор стали
Таблица 1.
Рекомендуемые стали для химических аппаратов, работающих в различных агрессивных средах
|
Наименование вещества |
С*, % |
t, ºС |
ρ, кг/м3 |
μ, Па∙с |
Марка стали |
|
Азотная кислота НNO3 |
50 |
20 |
1310 |
1,88 |
08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т |
|
|
|
60 |
1260 |
0,9 |
|
|
|
100 |
20 |
1510 |
0,8 |
|
|
|
|
100 |
1370 |
0,35 |
|
|
Анилин |
3 |
20 |
1020 |
4,4 |
08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т |
|
Дихлорэтан СН2Сℓ·СН2Сℓ |
100 |
40 |
1220 |
0,65 |
08Х18Н10Т 10Х18Н9ТА |
|
|
|
80 |
1160 |
0,42 |
|
|
Едкий натр NaOH |
10 |
60 |
1090 |
0,91 |
ВМСтЗсп, 20К 08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т |
|
|
30 |
100 |
1275 |
1,82 |
|
|
Едкий кали КОН |
10 |
20 |
1100 |
1,86 |
ВМСтЗсп, 20К |
|
Серная кислота Н2SO4 |
98 |
20 |
1837 |
25,8 |
ВМСтЗсп, 20К |
|
|
олеум 20%SO3 |
60 |
1844 |
9,0 |
08Х18Н10Т 08Х21Н6М2Т 10Х17Н13М2Т |
|
Вода пресная |
20 |
ВМСтЗсп, 20К, 20, П=0,05 мм/год |
|||
|
|
100 |
ВМСтЗсп, 20К, 20, П=0,1 мм/год |
|||
|
|
20…100 |
Легированные стали П=0,000 мм/год |
|||
Подбор штуцеров на крышке аппарата
Рисунок 2. Схема расположения штуцеров на крышке аппарата
Таблица 2.
Условные проходы штуцеров аппаратов
|
Диаметр корпуса D, мм |
Диаметр условного прохода штуцера dу, мм |
D2,мм |
Вылет штуцера, мм |
|||||||
|
|
Г |
Д |
Е |
Ж |
И |
К |
Л |
М, Н |
|
|
|
700 |
100 |
80 |
50 |
50 |
25 |
32 |
100 |
32 |
510 |
80 |
|
800, 900 |
125 |
80 |
50 |
50 |
32 |
50 |
100 |
32 |
550 |
80 |
|
1000, 1100 |
150 |
100 |
80 |
50 |
50 |
80 |
100 |
50 |
700 |
100 |
|
1200, 1300 |
250 |
150 |
100 |
50 |
50 |
100 |
100 |
50 |
800 |
150 |
|
1400, 1500 |
250 |
150 |
100 |
50 |
50 |
100 |
100 |
50 |
940 |
150 |
Принципы выбора конструкционных материалов
Подбор материалов для производства оборудования осуществляется на основе многофакторного анализа условий эксплуатации. Основными требованиями являются:
Химическая и коррозионная стойкость: материал должен сохранять свои свойства в рабочей среде при заданных значениях температуры и давления. Критически важно предотвратить все виды коррозии, включая межкристаллитную, электрохимическую и коррозию под напряжением.
Механическая прочность: способность конструкции выдерживать эксплуатационные нагрузки (давление, температурные расширения, внешние воздействия) и обеспечивать герметичность после проведения испытаний.
Технологичность: возможность качественной обработки (сварка, резка, формовка) без потери свойств материала в зонах термического воздействия.
Экономическая целесообразность: приоритет отдается доступным материалам, не требующим изменения производственных процессов. Оптимальным решением является применение плакированных сталей или защитных покрытий. Также необходимо унифицировать используемые марки сталей согласно отраслевым и корпоративным стандартам.
Список литературы:
- Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. -Л.: / Машиностроение, 1970. -750с.
- Прикладная механика. Курсовой проект. Аппарат вертикальный с механическим перемешивающим устройством / Сост.: Герасимов В.К., Лихачев А.И. - Рубежное: ИХТ ВНУ, 2008. -60 с.
- Михалев М.Ф., Третьяков Н.П. и др. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи. - Л.: Машиностроение, 1984. - 300 с.
дипломов