Materiały pomocnicze z Aparatury Procesowej

Transkrypt

1 Materiały pomonize o projektu mieszalnika Materiały pomonize z Aparatury Proesowej Projekt mieszalnika mehaniznego r inż. Szymon Woziwozki Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 1

2 Materiały pomonize o projektu mieszalnika POLITECHNIKA POZNAŃSKA WYDZIAŁ TECHNOLOGII CHEMICZNEJ INSTYTUT TECHNOLOGII I INŻYNIERII CHEMICZNEJ ZAKŁAD INŻYNIERII I APARATURY CHEMICZNEJ MIESZALNIK MECHANICZNY Projekt wykonany w ramah zajęć Aparatura Proesowa Imię i Nazwisko stuia stajonarne I stopnia 015/016 na kierunku Inżynieria Chemizna i Proesowa Temat: Uwagi: Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona

3 Materiały pomonize o projektu mieszalnika PRZYKŁADOWY TOK PROJEKTOWY MIESZALNIKA 1. Strona tytułowa (format A4. Data-Sheet mieszalnika 3. Część oblizeniowa 3.1. Postawowe parametry fizykohemizne ukłau 3.. Bilans masowy 3.3. Wyznazenie objętośi aparatu 3.4. Dobór zbiornika (na postawie norm 3.5. Oblizenie minimalnej zęstośi obrotów 3.6. Oblizenia moy mieszania 3.7. Oblizenia moy silnika 3.8. Dobór silnika (na post. norm, katalogów itp Dobór stojaka po napę Dobór łap po aparat Dobór mieszała 3.1. Dobór kołnierzy Dobór włazu Dobór przekłani, sprzęgła itp Dobór ławniy Dobór kołnierza po ławnie 4. Część konstrukyjna 4.1. Oblizenia grubośi śianki płaszza 4.. Sprawzenie grubośi śianki ze wzglęu na sztywność 4.3. Oblizenia grubośi enniy 4.4. Dobór enniy 4.5. Wyznazenie śreniy największego otworu niewymagająego wzmonienia w enniy oraz w płaszzu 4.6. Dobór króćów 4.7. Oblizenie śreniy wału 4.8. Dobór śreniy wału 4.9. Oblizenia wytrzymałośiowe wału 5. Oblizenie masy aparatu pustego i zalanego 6. Oblizenie zasu wypływu 7. Oblizenie śreniej śreniy kropli/pęherza 8. Spis treśi 9. Spis oznazeń z jenostkami 10. Rysunek ofertowy (AutoCa Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 3

4 Materiały pomonize o projektu mieszalnika NIEKTÓRE NORMY BN-75/1-1 - Zbiorniki ylinryzne poziome i pionowe z nami o małej wypukłośi, BN-85/ Aparaty z mehaniznymi urzązeniami mieszająymi pionowe o pojemnośi o 50m3, BN-80/ Szereg objętośi nominalnyh, BN-77/ Króće o zbiorników i aparatów, BN-76/ Wsporze konstrukje ylinryzne, BN-84/ Mieszało śmigłowe trójłopatkowe D= mm, BN-75/ Turbina Rushtona D = mm, BN-74/ Kołnierze po ławnie, BN-74/ Dławnie o wałów, BN-73/ Postawy stojaków po napęy mieszaeł pionowyh, BN-83/ Włazy z pokrywą z nem elipsoialnym na iśnienie nominalne 1,6,,0, i 4,0 MPa, BN-64/ Główne wymiary łap aparatów pionowyh, BN-164/-0 - Dobór wielkośi łap, PN-M-35410: Dna stalowe tłozone -- Wymagania i baania PN-M-35411: Dna elipsoialne stalowe o śreniy zewnętrznej o 33,5 o 508 mm - Wymiary PN-M-35413: Dna o małej wypukłośi stalowe tłozone o śreniah wewnętrznyh o 600 o 300 mm -- Wymiary PN-M-35414: Dna płaskie stalowe tłozone o śreniah wewnętrznyh o 600 o 4000 mm -- Wymiary PN-EN 109-1:010 - Kołnierze i ih połązenia -- Kołnierze okrągłe o rur, armatury, kształtek, łązników i osprzętu z oznazeniem PN -- Część 1: Kołnierze stalowe CO MA ZAWIERAĆ RYSUNEK OFERTOWY? 1. półwiok - półprzekrój mieszalnika. wiok z góry 3. rozrysowane mieszało 4. rysunek przygotowany o wyruku: ramka, tabelka zgona z normami 5. linie rysunkowe i wymiarowe o opowieniej grubośi FORMA PROJEKTU 1. Projekt w formie elektroniznej. Plik z oblizeniami musi posiaać rozszerzenie pf. Oanie projektu w formie pliku o/ox bęzie traktowane, jako niezgoność z wymaganiami. 3. Rysunek w postai pliku wg, gotowy o wyruku wielkoformatowego (z ramką i tabelką/tabelkami. Oanie rysunku w postai pliku pf bęzie traktowane, jako niezgoność z wymaganiami. 4. W przypaku obrania elementów mieszalnika na postawie katalogów firm lub ih stron internetowyh o projektu należy ołązyć okumentaję prouenta. Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 4

5 Materiały pomonize o projektu mieszalnika 1. GĘSTOŚĆ ZAWIESIN CIAŁO STAŁE-CIECZ s x s s 1 x ( s s- - gęstość ukłau iało stałe-iez, kg/m 3 s - gęstość iała stałego, kg/m 3 - gęstość fazy iągłej, kg/m 3 x s - uział objętośiowy iała stałego, m 3 /m 3. PRZELICZANIE STOSUNKU MASOWEGO NA UDZIAŁ OBJĘTOŚCIOWY x s X s X s s s - gęstość iała stałego, kg/m 3 - gęstość fazy iągłej, kg/m 3 x s - uział objętośiowy iała stałego, m 3 /m 3 X s - stosunek masowy iała stałego, kg/kg 3. LEPKOŚĆ UKŁADU DWUFAZOWEGO CIAŁO STAŁE-CIECZ 1 1 1, 1,35 5 s x s xs z - lepkość ukłau iez-iało stałe, Pa. s - lepkość fazy iągłej, Pa. s x s - uział objętośiowy iała stałego, m 3 /m 3 (na postawie: J. Kamieński, Mieszanie ukłaów wielofazowyh, WNT Warszawa GĘSTOŚĆ UKŁADU DWUFAZOWEGO CIECZ-CIECZ e - gęstość ukłau iez-iez, kg/m 3 - gęstość fazy rozproszonej, kg/m 3 - gęstość fazy iągłej, kg/m 3 ( 1 Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 5

6 Materiały pomonize o projektu mieszalnika - uział objętośiowy fazy rozproszonej, m 3 /m 3 5. LEPKOŚĆ UKŁADU DWUFAZOWEGO CIECZ-CIECZ 1,5 1 1 e - lepkość ukłau iez-iez, Pa. s - lepkość fazy iągłej, Pa. s - lepkość fazy rozproszonej, Pa. s - uział objętośiowy fazy rozproszonej, m 3 /m 3 (na postawie: J. Kamieński, Mieszanie ukłaów wielofazowyh, WNT Warszawa GĘSTOŚĆ UKŁADU DWUFAZOWEGO GAZ-CIECZ g (1 g g g -g - gęstość ukłau iez-gaz, kg/m 3 g - gęstość fazy gazowej, kg/m 3 - gęstość fazy iągłej, kg/m 3 g - uział objętośiowy fazy gazowej g gęstość iezy w temperaturze T g gęstość gazu w temperaturze T p iśnienie absolutne, kpa R stała gazowa T temperatura, K Z współzynnik śiśliwośi 8833 woa g 37,R 8,8 p 10,68RTZ powietrze p 7. LEPKOŚĆ UKŁADU DWUFAZOWGO GAZ-CIECZ g Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 6

7 Materiały pomonize o projektu mieszalnika g- - lepkość ukłau iez-gaz, kg/m 3 - lepkość fazy iągłej, kg/m 3 8. MINIMALNA CZĘSTOŚĆ OBROTÓW MIESZADŁA 8.1. Ukłay iało stałe-iez n 0 S g 0, 45 s ,,, X 0, 1 s s (na postawie: V.A. Atiemo-Obeng, WR Peney, P.Armenante, Soli-liqui mixing, in: E.L Paul, V.A. Atiemo-Obeng, S. Kresta, Hanbook of Inustrial Mixing, Hoboken, Wiley Intersienes 004 S - stała Zwieteringa - lepkość kinematyzna, m /s g - przyspieszenie ziemskie, m/s s - gęstość iała stałego, kg/m 3 - gęstość fazy iągłej, kg/m 3 Xs - stosunek masowy iała stałego, kg/kg s - śrenia ziarna iała stałego, m - śrenia mieszała, m Mieszało turbinowe tarzowe turbinowe, łopatki S D a h C C1 exp Lizba łopatek Stała C 1 C na postawie: J. Kamieński, Mieszanie ukłaów wielofazowyh, WNT Warszawa 004 wykłanik proste 6 1,43 1,95 1,0 a 0,99,18 1,40 pohylone,a=45 o,8 0,65 0,83 HE-3 3 3,49 0,66 0,66 D Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 7

8 Materiały pomonize o projektu mieszalnika Mieszało D/ /b D/h S A310,4 4 6,9 A ,1 3,5 4 6,4 30 o PBT 3,5 6 7,1 3,5 8 7, na postawie: V.A. Atiemo-Obeng, WR Peney, P.Armenante, Soli-liqui mixing, in: E.L Paul, V.A. Atiemo-Obeng, S. Kresta, Hanbook of Inustrial Mixing, Hoboken, Wiley Intersienes 004 Re n0 C ( 0 3 g 0,45 ( 0,6 X 0,17 s ( s 0,5 ( h 1,9 ( D na postawie: F. Stręk, Mieszanie i mieszalniki, WNT Warszawa 1981 C - stała C=4,69 la mieszaeł turbinowyh C=10,35 la mieszaeł śmigłowyh g - przyspieszenie ziemskie, m/s s - gęstość iała stałego, kg/m 3 - gęstość fazy iągłej, kg/m 3 - różnia gęstośi mięzy fazą rozproszoną i iągłą X s - stosunek masowy iała stałego, kg/kg s - śrenia ziarna iała stałego, m - śrenia mieszała, m h - wysokość zawieszenia mieszała, m D - śrenia mieszalnika, m 8.. Ukłay iez-iez n 0,5 0 0,5 g A 1/9 0,5 D B 0, 3 g lepkość fazy iągłej, Pa s lepkość fazy rozproszonej, Pa s napięie mięzyfazowe, N/m - różnia gęstośi mięzy fazą rozproszoną i iągłą - gęstość fazy iągłej, kg/m 3 Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 8

9 Materiały pomonize o projektu mieszalnika Mieszało h A B śmigłowe 1/4H 15,3 0,8 3/4H 9,9 0,55 1/H 15,3 0,39 PBT ¼ H 6,8 1,05 ¾ H 6, 0,8 ½ H 3,0 1,59 FBT ½ H 4,0 0,88 na postawie: D.E. Leng, R.V. Calabrese, Immisible liqui-liqui systems, in: E.L Paul, V.A. Atiemo-Obeng, S. Kresta, Hanbook of Inustrial Mixing, Hoboken, Wiley Intersienes 004 zbiornik bez przegró 3 g 0,4 Re C ( ( 0,47 ( 0,13 ( 0 0,03 zbiornik z przegroami Re 3 g 0,85 ( ( ( ( 0,3 0,15 0,08 0,04 ( D i la mieszaeł turbinowyh: C=6,9 oraz i=0,9 la mieszaeł śmigłowyh: C=69,8 oraz i=1,5 na postawie: F. Stręk, Mieszanie i mieszalniki, WNT Warszawa Ukłay gaz-iez Q g - wyatek gazu, m 3 /s Qg C1 rozpraszanie w ałej objętośi: C 1 = 0,, a=0,5, b=-0,5 zahłystywanie się mieszała gazem: C 1 = 30, a=1, b=-3,5 na postawie: J. Kamieński, Mieszanie ukłaów wielofazowyh, WNT Warszawa 004 Fr a D b la turbiny Rushtona 0,5 g n 1, 1,5 D 0 na postawie: F. Stręk, Mieszanie i mieszalniki, WNT Warszawa 1981 Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 9 V g Flg Fr n 3 n g

10 Materiały pomonize o projektu mieszalnika linia zahłystywania 3, 5 Fl g 30Fr D na postawie: J.C. Mileton, J.M. Smith, Gas-liqui mixing in turbulent systems, in: E.L Paul, V.A. Atiemo-Obeng, S. Kresta, Hanbook of Inustrial Mixing, Hoboken, Wiley Intersienes MOC RZECZYWISTA MIESZANIA P rz P k 1 k k3 k 1 współzynnik uwzglęniająy stopień napełnienia mieszalnika iezą k współzynnik uwzglęniająy wzrost moy przy rozruhu mieszała i wzrost moy przy wzrośie oporów mieszania (k =1,5 k 3 współzynnik uwzglęniająy wzrost oporów wskutek zabuowania w mieszalników elementów wspomagająyh (k 3 =,5 11. MOC MIESZANIA P Ne n Ukłay iało stałe-iez la mieszaeł o stanarowyh śreniah i stanarowym usytuowaniu (/D=1/3, h/=1 mieszała śmigłowe: la x s < 0,04, Ne s- = Ne la x s < 0,50 Ne s- = 1,3 Ne mieszała z pohylonymi łopatkami: la x s < 0,50 Ne s- = 1,05 Ne mieszała turbinowe tarzowe: la x s < 0,, Ne s- = Ne la x s < 0,50 Ne s- = 0,7 Ne na postawie: J. Kamieński, Mieszanie ukłaów wielofazowyh, WNT Warszawa Ukłay gaz-iez Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 10

11 Materiały pomonize o projektu mieszalnika Mo mieszania iezy wufazowyh iez-iez obliza się z tyh samyh zależnośi, które obowiązują la iezy jenoronyh, przy uwzglęnieniu gęstośi i lepkośi mieszaniny wufazowej Ukłay gaz-iez 119 n 4,38 0,115 1,96 D Re Fr P g V g / P 0 P 0 - mo mieszania la ukłau jenoronego (bez gazu, W P g - mo mieszania la ukłau iez-gaz, W V g - natężenie przepływu gazu, m 3 /s (0,01-0,03 m 3 /s 3 D la turbiny Rushtona P g P 0 0,18 0,0 K g Fr 0,5 na postawie: J.C. Mileton, J.M. Smith, Gas-liqui mixing in turbulent systems, in: E.L Paul, V.A. Atiemo-Obeng, S. Kresta, Hanbook of Inustrial Mixing, Hoboken, Wiley Intersienes MOC TRACONA NA SKUTEK TARCIA W DŁAWNICY P t n w s p ow (exp 0, s grubość uszzelnienia ławika, m w - śrenia wału, m n - rzezywista prękość obrotów mieszała, 1/s p ow - iśnienie oblizeniowe wewnętrzne, Pa 13. MOC SILNIKA ELEKTRYCZNEGO s 4,4 10 w Ps P rz P t P rz mo rzezywista P t mo traona na skutek taria w ławniy itp. Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 11

12 Materiały pomonize o projektu mieszalnika sprawność silnika (zwyzajowo 85% 14. ŚREDNICA WAŁU w 1,71 3 M k s s, j k s,j opuszzalne naprężenia na skręenia jenostronne (k s,j = 0,5 0,6k, Pa M s moment skręająy, Nm naatki na grubość (zwykle około 1,5 mm UWAGA! Wspołzynnik bezpiezeństwa X e la wału wynosi X e =3 Śrenie wałów na postawie BN 6/ Śrenie wytłuszzone są zaleane 15. KĄT SKRĘCENIA WAŁU 3 M s l G 4 w M s moment skręająy l roboza ługość wału (lizona o silnika/stojaka na napę G mouł sprężystośi poprzeznej Pa (la stali G=80 GPa KĄT SKRĘCENIA WAŁU NIE MOŻE BYĆ WIĘKSZY NIŻ 0,00437 ra/m 16. OBROTY KRYTYCZNE WAŁU <0,00437 ra/m n kr 1 3EI 3 ml E mouł Younga Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 1

13 Materiały pomonize o projektu mieszalnika I mouł bezwłanośi wału (I=3,14* w 4 /64 M masa rotayjna mieszała m m w l mieszała 4 wał stali l wał ługość wału zanurzona w iezy m mieszała masa mieszała UWAGA! Warunek koniezny: n kr > n 17. POPRAWKI NA MOC MIESZANIA Śrenia mieszała i wysokość słupa iezy 17.. Lizba łopatek mieszała D H : D obl H wyk m=0,8 la Z=3-6 m=0,7 la Z=8-1 Z Z 6 m Wymiary łopatek i b0 =0, oraz m=1,09 la Z=6 i b0 =0, oraz m=1,3 la Z= b i i b b0 m Kąt pohylenia łopatek słuszne la a=5-90 o sin a, OBLICZANIE NÓG PODPOROWYCH MIESZALNIKA Statezność popory na wybozenia EI F kr l a min Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 13

14 Materiały pomonize o projektu mieszalnika l - ługość popory [ a - współzynnik zamoowania popory, a= I min - minimalny moment bezwłanośi popory (z normy/tabel E - mouł Younga [Pa] F kr - siła krytyzna [N] F op F X kr F rzez M aparatu g n grawitaji Frzez F op F op - siła opuszzalna [N] F kr - siła krytyzna [N] X - współzynnik bezpiezeństwa, X=5 n - lizba popór 18.. Naisk powierzhniowy stóp na funament k n F F rzez F F k rzez n k n - opuszzalne naprężenia na naiski gruntu, k n = MPa F - powierzhnia pokłaek funamentowyh [m ], F=a Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 14

15 Aparatura Proesowa Materiały pomonize o projektu mieszalnika 19. WIELKOŚĆ KROPLI/PĘCHERZA Dla ukłaów iez-iez C=0,, i=0,5 Dla ukłaów gaz-iez C=,5, i=0,4 P V - napięie powierzhniowe/mięzyfazowe mo mieszania objętość mieszanego płynu uział objętośiowy fazy rozproszonej lepkość fazy rozproszonej - lepkość fazy iągłej źróło: Zhou G., Kresta S., Correlation of mean rop size an minimum rop size with the turbulene energy issipation an the flow in an agitate tank, Che, Eng. Si. 53 (1998, CZAS OPRÓŻNIANIA MIESZALNIKA F=onst H F fa g H H H1 F onst H 1 fa g F ( H H H H1 F f H1 H - pole powierzhni zwieriała iezy, m pole powierzhni otworu wylotowego, m pozątkowy poziom iezy w zbiorniku, m końowy poziom iezy w zbiorniku, m zas opróżniania zbiornika, s Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 15

16 Materiały pomonize o projektu mieszalnika Materiały yaktyzne v.3. Wszelkie prawa zastrzeżone. Szymon.Woziwozki@put.poznan.pl Strona 16