Recipient sub presiune cu dispozitiv de amestecare

Sa se proiecteze un recipient sub presiune cilindric vertical in constructie sudata prevazut cu dispozitiv de amestecare care are urmatoarele caracteristici:

-diametru nominal Dn [mm] =1600-inaltimea relativa a parti cilindrice H/D = 1.4-presiune nominala [Mpa] = 0.7-temperatura de lucru Tn [°C] = 60-temperatura agentului de lucru Tag [°C] = 110-coeficientul de umplere [%] = 70.

Recipientul va fi folosit pentru amestecarea a 2 lichide iar amestecul rezultat dupa omogenizare are urmatoarele proprietati:

-densitate amestec [ ] = 1465-vascozitate dinamica [Pa ] = 15.

Aria de transfer termic este aria laterala, timpul de functionare al recipientului este de 10 ani.

La alegerea solutiilor constructive se va avea in vedere ca amestecul este netoxic, neletal si neexplozibil.

Incalzirea recipientului se va face cu difil.Recipientul va fi dotat cu urmatoarele racorduri : -intrare

-evacuare -aerisire -intrare si iesire a agentului termic -gura de vizitare

Capacul recipientului va fi de tip semielipsoidal, demontabil, asamblat de corpul recipientului prin flanse stranse prin suruburi.

Fundul recipientului va fi semielicoidal sudat de corpul recipientului.Recipientul va fi montat pe suporti laterali sau pe fund.Materialul din care este construit recipientul este otel carbon sau otel inoxidabil.

Proiectul va cuprinde:

I.Memoriu justificativ de calcul1.Descrierea unui recipient cu amestecator (schita)2.Stabilirea geometriei recipientului si a inaltimii lichidului in recipient (schita

A4).3.Proiectarea corpului recipientului

3.1.Alegerea materialului si determinarea tensiunilor admisibile pentru materialul adoptat.

1

3.2.Calculul de dimensionare a virolei cilindrice a fundului si a capacului recipientului solicitate la presiune interioara.

3.3.La fel ca la 3.2. solicitate la presiune exterioara si stabilirea grosimii finale .

4.Alegerea flansei dintre capac si corpul recipientului.5.Proiectarea dispozitivelor de amestecare. Alegerea amestecatorului, tip si

dimensiune.5.1. Calculul puterii necesare amestecarii.5.2.Calculul partii instalate si alegerea motorului pentru actionare.5.3.Alegerea materialului de constructie pentru arborele amestecatorului si

stabilirea tensiunilor admisibile ale acestuia.5.4.Predimensionare arborelui amestecatorului la torsiune.5.5.Trasarea diagramei de putere si a diagramei momentului de torsiune.5.6.Stabilirea geometriei arborelui (schita 4).5.7.Alegerea rulmentilor.5.8.Alegerea cuplajului dintre motor si arbore.

6.Alegerea sistemului de rezemare.7.1.Calculul greutatii utilajului.7.2.Stabilirea sistemului de rezemare.

7.Calculul economic pentru utilajul proiectat.

II.Partea grafica Desen de ansamblu al utilajului care contine sectiune principala verticala si

vedere de sus cu detalii: flansa si racord.

2

2.Stabilirea geometriei recipientului si a lichidului in recipient.

a, b = semirazele elipsei

volumul total

volumul util

inaltimea lichidului din partea cilindrica a recipientului

inaltimea lichidului

Presiunea hidrostatica:

Daca

daca nu

0.030 nu este mai mare ca 0.035

3.Proiectarea corpului recipientului

3

3.1Alegerea materialului determinarea tensiunilor admisibile pentru materialul adoptat

Materialul ales pentru construirea corpului, capacului si fundului recipientului este otel P295GH, conform conditiilor tehnice impuse de SR EN 10028 .

Marca otelului

Rezistenta la rupere Rm

(N/mm2) Limita de curgere

conventionala Rp0,2 (N/mm2) 50 100 150 200 250

P295GH 460…580 272 250 235 225 205

Rezistenta la rupere : Limita la curgere : Tensiunea admisibila : Presiune : p=PGrosime tabla :

Determinarea tensiunii admisibile a materialului :

f = min { }

– coeficientul de siguranta fata de limita de curgere pentru otel carbon, slab aliat si anticoroziv;

– coeficientul de siguranta fata de rezistenta de rupere pentru otel carbon, otel aliat si anticoroziv.

f = min { } prin interpolare

f = min { } f = min {208.33,178.4} f = 178.4 =178.6Mpa

Tag = 110 °C

= min { } prin inerpolare

= min { }

4

Parametri -recipient

-manta:

3.2.Calculul de dimensionare a virolei cilindrice a fundului si a capacului recipientului solicitate la presiune interioara

Recipient

Grosimea tablei recipientului :

z = coeficient de rezistenta al suduriiz = 0.85

Calculul fundului recipientului

Conform SR EN 13445 fundurile si capacele elipsoidale trebuie sa fie calculate torosferice echivalente.

Conditii de aplicare :-prescriptiile se aplica fundurilor pentru care se respecta conditiile urmatoare:

k = factorul de forma pentru un fund elipsoidalr = raza interioara a partii toroidale de racordareR = raza medie a unui invelis cilindric sau a partii sferice a unui fund torosferic.

Pt k = 2

Grosimea fundului va fi max( ).

5

Pentru determinarea lui se calculeaza si si se alege din fig

7.5-2 (SR EN 13445) .

Grosimea fundului este : Manta

Grosimea tablei la manta :

z = coeficient de rezistenta al suduriiz = 0.85

Calcul fund manta

Conditii de aplicare :-prescriptiile se aplica fundurilor pentru care se respecta conditiile urmatoare:

k = factorul de forma pentru un fund elipsoidalr = raza interioara a partii toroidale de racordare

6

R = 850

Pt k = 2

Grosimea fundului va fi max( ).

Pentru determinarea lui se calculeaza si si se alege din fig

7.5-2 (SR EN 13445) .

Grosimea fundului este :

3.3.La fel ca la 3.2. solicitate la presiune exterioara si stabilirea grosimii finale

RecipientLa invelisurile supuse la presiune exterioara se calculeaza :

- limita de elasticitate nominala :

Grosimea cilindrului- grosimea unui cilindru nu trebuie sa fie mai mica decat cea determinata conform

procedurii urmatoare:a)Se alege o valoare (grosimea totala)

c = adaos de coroziune c = t = 10 ani

7

Se determina

b)Se calculeaza

E = modul de elasticitate longitudinal E =

se obtine din fig 8.5.3

Pentru determinarea lui se calculeaza si

c) Se calculeaza , cu aceasta valoare se determina

d) Se calculeaza , S = 1.5

e) Se verifica daca DA rezista la presiune exterioara

daca NU majoreaza si se reia calculul.

rezista la presiune

exterioara

Manta

La invelisurile supuse la presiune exterioara se calculeaza :

- limita de elasticitate nominala :

Grosimea mantalei- grosimea mantalei nu trebuie sa fie mai mica decat cea determinata conform

procedurii urmatoare:a)Se alege o valoare (grosimea totala)

8

Se determina

b)Se calculeaza

E = modul de elasticitate longitudinal E =

se obtine din fig 8.5.3

Pentru determinarea lui se calculeaza si

c) Se calculeaza , cu aceasta valoare se determina

d) Se calculeaza , S = 1.5

e) Se verifica daca DA rezista la presiune exterioare

daca NU majoreaza si se reia calculul.

rezista la presiuni exterioare

Se alege in final grosimea mantalei egala cu 5 mm

Alegerea materialului pentru mantaLa alegerea materialului folosit pentru executia mantalei trebuie sa se tina seama

ca aceasta nu functioneaza la presiunea interioara a recipientului, ci la o presiune mai mica, suficienta pentru circularea agentului termic. Astfel ca, avand in vedere ca se sudeaza la peretele recipientului, se va alege aceeasi marca si calitate de material ca si materialul cu care se sudeaza.

Grosimi finale recipient

Grosime tabla Cilindru Fund Capace 3.701max( ). 4.23 4.23

9

4.101Valoare maxima 4.101 4.23 4.23Valoare standardizata 8 8 8

4.Alegerea flansei dintre capac si corpul recipientuluiAlegere racorduri

Flansele sunt elemente constructive ce realizeaza imbinari demontabile intre

corpul recipientului si capacul sau, intre racordurile de recipient si conductele de transport ale fluidelor, intre diferitele tronsoane ce compun conductele. Ele au forma unor discuri prin care trec suruburile de strangere, prezentand o suprafata de etansare plana sau profilata pe care se monteaza garnitura.

Forma flanselor este diversa depinzand de presiunea de lucru, temperatura si fluidul de etansat.

Pentru îmbinare corp-capac s-a ales o flansa plata, cu gât, pentru sudare cu suprafata de etansare plana cu umar, conform STAS 9801/6 – 90, cu urmatoarele caracteristici:

Flansas r c

1600 1800 1735 64x33 1664 10 75 141 21 12 1691 1693 1694 1657 1656

Surub – simbolul filetului: M30;Masa flansa: 190Presiune nominala : 0.7Flansa pentru recipient se executa de regula din acelasi material ca si recipientul.

10

Recipientele se leaga de celelalte utilaje ale unei instalatii prin intermediul racordurilor (pentru umplere, golire, agenti de încalzire sau de racire, introducerea unor traductoare etc.). Racordurile se prevad pentru aerisirea recipientului, precum si pentru montarea diferitelor armaturi.

Racordul de alimentare pentru substante puternic corosive este necesar sa depaseasca suprafata interioara a recipientului cu o anumita cota.

Racordul de golire trebuie sa permita golirea completa a recipientului. Pentru recipientele verticale racordul nu trebuie sa depaseasca suprafata interioara a fundului

La sudarea racordurilor, alegerea tipului îmbinarii sudate depinde de grosimea elementelor asamblate, de faptul daca racordul este cu sau fara inel de compensare, daca racordul este asezat pe recipient sau este introdus în acesta.

Se vor alege urmatoarele racorduri :-racord alimentare amestec : -racord evacuare amestec :

-racord alimentare difil : -racord evacuare difil :

5.Proiectarea dispozitivelor de amestecare.Alegerea amestecatorului tip sidimensiune

Alegem amestecator turbina disc.In literatura de specialitate acest amestecator se mai intalneste sub denumirile :

turbina Rushton, turbina deschisa sau amestecator tip turbina. Domeniile lui de utilizare sunt : reactii chimice, transfer termic, dizolvare, omogenizare, suspensii usoare, dispersii de gaze; este recomandat pentru operatii in cursul carora are loc vaiatia vascozitatii mediului de lucru.

Viteza periferica maxima este de 8.4 m/s iar gama de turatii la care poate lucra este cuprinsa intre 100 si 1500 rot/min.Vascozitatea dinamica a fluidului trebuie sa fie

11

mai 20 .Amestecatorul functioneaza in recipient asemanator unei pompe centrifuge;aspiratia lichidului are loc in centrul amestecatorului si refularea este radiala.

Se calculeaza anvergura amestecatorului ( )

5.1.Calculul puterii necesare amestecarii

formula generala a vitezei unghiulare

Puterea necesara amestecarii:

numarul de amestecatoare

Pentru se alege 1 amestecatorPentru se aleg 2 amestecatoare

se alege 1 amestecator.

5.2.Calculul partii instalate si alegerea motorului pentru actionare

W

Unde: - puterea necesara invingerii frecarii din dispozitivul de etansare

= (10…20) % din = 0,75…0,9

12

=

Aleg motoreductorul cu angrenaje cilindrice cu doua trepte cu urmatoarele caracteristici:

Motoreductor Tip 2O-A cu

5.3 Alegerea materialelor de constructie pentru arborele amestecatorului si stabilirea tensiunilor admisibile ale acestuia

Materiale pentru constructia amestecatoarelor:

Stabilirea tensiunii admisibile a materialului arborelui

=4; =2,3

MarcaOtelului

[MPa] [MPa] E [MPa] [MPa]

OL 35 540 320 2,06 240

13

5.4 Predimensionarea arborelui amestecatorului la torsiune

Diametrul arborelui se determina pornind de la expresia modului de rezistenta polar necesar.

=(15…40)MPa

Diametrul astfel calculat se standardizeaza imediat la valoarea superioara si respectiv valoarea minima a diametrului arborelui proiectat.

Acest diametru este la capatul superior al arborelui unde se cupleaza cuplajul elastic.

5.5.Trasarea diagramei de putere si a diagramei momentului de torsiune

, =0,95 => , =0,99 => , =0,99 =>

14

5.7 Stabilirea rulmentilor

Rulmentul radial axial cu role butoias se alege in functie de diametrul arborelui din sectiunea respectiva.(lagar inferior)

15

Rulment : simbol 22311 K ( , , B = 43)

Rulmentul radial-axial cu role conice se alege tot in functie de diametrul arborelui. (lagar superior)

Rulment : simbol 30209 ( , , B =19, C = 16 , T= 20.75 )

5.8 Alegerea cuplajului dintre motor si arbore

Legatura intre motoreductor si arborele amestecatorului se realizeaza cu ajutorul unui cuplaj elastic cu bolturi .

Folosirea cuplajelor elastice cu bolturi se impune în constructia dispozitivelor de amestecare datorita necesitatii compensarii abaterilor de la coaxialitate ale capetelor de arbore ale motoreductorului si amestecatorului.

Prin existenta elementelor elastice se realizeaza si amortizarea vibratiilor si socurilor in transmiterea momentului de torsiune.

Se alege in functie de diametrul

Mareimea cuplajului :3

6. Alegerea sistemului de rezemare

16

Alegerea tipului de suport se face în functie de diametrul nominal al recipientului si de sarcina maxima pe suport. Pentru aceasta este necesar a cunoaste greutatea totala a recipientului.

6.1 Calculul greutatii utilajului

-volumul recipient-metal= grosimea tablei recipientului

masa recipient

-volum manta-metal= grosimea tablei mantalei

masa recipient

17

18

6.2.Stabilirea sistemului de rezemare

Pentru alegerea suporturilor se utilizeaza STAS 5520 – 82, alegerea facandu-se in functie de diametrul recipientului, grosimea elementului de recipient pe care se monteaza suportul si tipul suportului impus de tema de proiectare sau ales functie de sarcina totala de incarcare, conditiile de lucru, montare si transport. Daca grosimea fundului mantalei (in cazul suporturilor de fund ) sau a mantalei (in cazul suporturilor laterale) este mai subtire decat cea indicata se recomanda utilizarea suporturilor prevazute cu placa de intarire.

Diametrul nominal recipient

Sarcina max. pe supportkN

min h a Masa kg/buc

1600 74 10 620 168x6 320 250 16 26 50 10 18.3

Pentru realizarea recipientului s-a ales suport picior de tip II , varianta B.

19

7.Calculul economic pentru utilajul proiectat

Devizul antecalcul consta in estimarea fondurilor necesare realizari proiectului.Acest calcul cuprinde o serie de cheltuieli necesare pentru realizarea proiectului(Cheltuieli de personal; Cheltuieli materiale si servicii;Alte cheltuieli specifice proiectului;Cheltuieli indirecte(Regia);Dotari independente si stud. Pt. Obiective de investitii).Pentru a putea face acest calcul trebuiesc stabilite cateva repere,cum ar fi:numarul de ore pentru realizarea proiectului in timpul propus.La calculul devizului antecalcul preturile care sunt luate in considerare nu contin TVA.

Costuri materiale

1. Motoreductor : €2. Cost cuplaj : 182.4 €3. Dispozitiv de antrenare (lagare, dispozitiv de etansare, rulmenti, suport )

€4. Recipient +manta €

Cheltuieli de personal

20

Numarul de ore necesar efectuarii proiectului :400 orePentru realizarea proiectului este necesar un numar de 3 oameni.Salariu brut: 1600 lei/luna22zile muncitoare/luna 8h/zi=176ore/luna400 ore : 176ore/luna = 2,27luni2,27luni : 3 oameni = 0,76om/luna Alte cheltuieli de personal:-deplasari, detasari, transferuri in tara : 700 lei-Diurna: 13 lei

La aceste cheltuieli se mai adauga si materiale consumabile( hartie, toner, pix) in valoare de 200 lei.

Fond salarii : 4700

21