7. Топология и сравнительный анализ мешалок
8. Определение лучшей быстроходной мешалки
9. Перемешивание без закручивания потока
10. Проблема расчета гидродинамики перемешивания. Теоретическая физика
11. Применение решения соосных мешалок для аппаратов воздушного охлаждения
Посвящение
Монография посвящается Иисусу Христу, Богу-Творцу бионического дизайна, самого совершенного способа конструирования
Введение
Опубликованные работы по аппаратам с перемешивающими устройствами направлены на рассмотрение преимущественно какого-либо одного из аспектов расчета и конструирования. Например, имеются книги по описанию процессов перемешивания, в которых приведены гидравлические расчеты по критериальным методикам, отсутствует связь с расчетом других видов лопастных устройств.
По расчёту валов и конструированию корпусов аппаратов материал приводится в специальных книгах по расчету и конструированию оборудования, например, нефтепереработки или химии.
В настоящей работе материал изложен кратко в виде основных положений и идей. Представленная работа охватывает весь перечень аспектов проектирования и конструирования аппаратов с перемешивающими устройствами. И поэтому является ценным руководством для конструкторов и проектировщиков.
С уважением,
Ефанов К. В.
Москва
2019
1 Аппараты с перемешивающими устройствами. Нефтеаппаратура. Проектирование
Нефтегазовые аппараты состоят из корпуса и установленных в нем внутренних устройств. Так, аппараты с перемешивающими устройствами состоят из корпусов и установленных перемешивающих устройств с электродвигателем. Нефтяные колонны состоят из корпуса и внутренних устройств (например, тарелок). Нефтяной реактор (аппарат колонного типа) состоит из корпуса, решеток катализатора и других внутренних устройств, инертных шаров (фарфоровых) и слоя катализатора.
В практике проектирования нефтеаппаратуры под чертежом аппарата принят чертеж корпуса со схематично показанными внутренними устройствами (информация о их наличии). Это касается особенно колонн, для которых тонкими линиями показывают высотные отметки тарелок. Конструировать корпус колонны и внутренние устройства могут различные разработчики. Чертежи аппаратов в виде сборки корпуса и внутренних устройств не принято выпускать.
Нефтяные аппараты с перемешивающими устройствами имеют корпус по сложности аналогичный корпусам вертикальных аппаратов, аппаратов колонного типа. Эти корпуса проектируются по одинаковым подходам.
В практике проектирования нефтеаппаратуры перемешивающее устройство может считаться навесным (устанавливаемым) электрооборудованием и аппаратом считается только корпус аппарата. В практике проектирования химических и других аппаратов с перемешивающими устройствами, корпус аппарата показывается в сборе с перемешивающим устройством. На таких чертежах перемешивающее устройство является главной частью аппарата и не относится к навесному электрооборудованию.
Перемешивающее устройство состоит из механической конструкции и электродвигателя, и навесным электрооборудованием не является. В практике проектирования нефтеаппаратуры используется неверный подход. Например, центробежный насос показывается полностью в сборе, а не только один корпус. Электрооборудованием нужно считать только электродвигатель. Рабочим органом является мешалка. Механизм, передающий движение мешалке (валу с мешалками) от электродвигателя, является приводом.
Нефтеаппаратура имеет относительно сложный корпус и на чертежах корпусы вычерчиваются на достаточно высоком техническом уровне при наличии компетентных конструкторов. На чертежах химических аппаратов с перемешивающими устройствами можно видеть, что основное внимание уделено перемешивающему устройству, корпус вычерчивается на низком уровне.
Чертеж аппарата с перемешивающим устройством должен иметь вычерченный на высоком уровне корпус, как принято в нефтеаппаратуре, и вычерченное на высоком уровне перемешивающее устройство.
Расчет и проектирование.
Корпус аппарата с перемешивающим устройством рассчитывается и конструируется также, как и корпус нефтяного аппарата, на таком же техническом уровне. Используются программы автоматизации расчетов по нормативной методике. Для расчета штуцеров используются программы расчета методом конечных элементов (МКЭ). Программы МКЭ могут быть модулями программ автоматизации расчета по нормативной методике.
Нормативная методика основана на безмоментной теории тонких оболочек. Сосуды высокого давления рассчитываются на основании теории толстых оболочек, построенной на решении задачи Ламе. Безмоментная теория не решает краевой задачи, возникающей в местах врезок, поэтому используется решение МКЭ.
Для