Министерство образованияи науки РФ
Федеральное агентство пообразованию
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра химической технологиинеорганических материалов
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту подисциплине
«Процессы и аппаратыхимической технологии»
Расчет пропеллерногосмесителя
Выполнил студент
Группы ХТСв-06 Лазарева К.А.
Нормоконтролёр Пешков М.П.
Усолье-Сибирское 2010г.
Исходныеданные
Диаметр винтасмесителя- 0,55 м, угол подъёма винтовой линии- 20°, плотность шлама- 1,4 кг/м3,коэффициент проскальзывания шлама- 0,85, к.п.д.- 0,8.
Определить:производительность смесителя, шаг винта лопасти, скорость восходящего потока взоне пропеллера и мощность электродвигателя смесителя.
Литература:А.П. Ильевич- Машины и оборудование для заводов по производству керамики иогнеупоров. М.Я. Сапожников- Механическое оборудование предприятий строительныхматериалов, изделий и конструкций. В.Г. Байсоголов- Механическое и транспортноеоборудование заводов огнеупорной промышленности.
Содержание
Введение
1. Классификация машин дляперемешивания материалов
2. Пропеллерные смесители
3. Расчетная часть
Заключение
Список используемойлитературы
ВведениеПри изготовлении различныхвидов строительных материалов шихта (смесь), как правило, подбирается изразличных компонентов.
Так, приизготовлении бетонных изделий составляющими шихты являются цемент, заполнители(песок, щебень, гравий) и вода. При производстве силикатных изделий смесьготовится из песка, извести, воды. Сырьем для производства цемента являютсямергели с добавлением глинистых примесей и т. д.
Очевидно, чтокачество готовых изделий во многом зависит от тщательности подготовки сырья,его однородности во всех частях по минералогическому и зерновому составу ивлажности.
Известно, чтохимические реакции в массах сложного состава протекают тем интенсивнее иполнее, чем равномернее распределены в общем объеме отдельные компоненты и чембольше поверхность их контакта.
Для жидкихмасс после достижения однородности весьма важно сохранить ее и предотвратитьрасслаивание смеси, что также осуществляется путем ее непрерывногоперемешивания.
Вяжущиевещества (цемент, известь, гипс) и вода являются активными составляющими.Именно в результате их химического взаимодействия получается искусственныйкамень. Очевидно, для того чтобы качество камня было высоким, необходимо, чтобычастицы вяжущего были равномерно увлажнены и обволакивали частицы заполнителя.
Дляперемешивания материалов, составляющих смесь, применяются различного видасмесительные машины.
1. Классификация машин для перемешивания материалов
По принципудействия и по конструкции смесительные машины разделяются на следующие основныегруппы:
1. Смесители для перемешиванияпорошкообразных масс с последующим их увлажнением. Эти смесители могут быть какнепрерывного, так и цикличного (периодического) действия. К их числу относятсяодновальные и двухвальные лопастные смесители непрерывного действия (прямоточныеили противоточные); смесительные бегуны, смесители с z-образными валами,смесители принудительного перемешивания планетарного противоточного действия.Машины этой группы работают циклично.
2. Смесители для перемешивания жидких масс(шлама, шликера, глазурей, жидких керамических масс, асбестоцементной массы,гипсовой массы). Смесители данной группы бывают как непрерывного, так ицикличного действия. К числу этих машин относятся крановые, шламовые играбельные мешалки непрерывного действия; пропеллерные, планетарные, грабельные,лопастные мешалки периодического действия.
3. Смесители для приготовления пластичных материалов (растворов, бетонных смесей,керамических масс). Эти машины бывают как непрерывного, так и цикличногодействия. Смесители этого типа по способу перемешивания, материаловподразделяются на машины как с принудительным перемешиванием, так и сперемешиванием при свободном падении материалов.
В машинах первого типа (с принудительным перемешиванием) материалприготовляется: а) в смесительном корыте путем принудительного перелопачиванияпри помощи лопастей (одновальные и двухвальные смесители, растворосмесительныемашины и т.д.); б) во вращающемся смесительном барабане при одновременномвстречном вращении лопастей (планетарные, смесители, бетоносмесительные машиныс принудительным перемешиванием и т.д.).
В машинах второго типа (гравитационных) материалы смешивают вовращающемся барабане, на внутренней поверхности которого укреплены лопасти. Привращении барабана лопасти несколько раз поднимают и сбрасывают вниз материалы,составляющие смесь, тем самым перемешивая их. Эти машины применяются дляприготовления смесей с крупными заполнителями, так как при наличии в материалахсмеси крупных кусков (зерен) лопасти, вращающиеся в неподвижном барабане(корыте), быстро изнашиваются, а нередко и ломаются. Представителями машинэтого типа являются бетоносмесители цикличного действия с наклоняющимсябарабаном и бетоносмесители непрерывного действия с горизонтально установленнымбарабаном.
Смеси наиболее быстро равномерно и тщательно смешиваются в смесителяхпринудительного перемешивания. Однако, как отмечается выше, работа их на смесяхс фракциями твердых материалов крупных размеров неудовлетворительна. Поэтомумашины с принудительным перемешиванием лучше работают при приготовлении смесейбез крупных включений или включений, размер которых не превышает 20-40 мм.
В смесителях, работающих по принципусвободного падения материалов, крупные куски не заклиниваются. Эти машиныприменяют для приготовления бетонных смесей с крупными заполнителями с размеромкусков до 120-150 мм. Машины хорошо смешивают подвижные бетоны, но необеспечивают получения в течение сравнительно короткого времени необходимогокачества смеси при изготовлении растворов и жестких бетонных смесей.
К числу машиндля приготовления жестких бетонных смесей относятся появившиеся за последнеевремя вибрационные бетоносмесители, в которых смесь цемента, заполнителей иводы под воздействием многочастотных колебаний подвергается интенсивномуперемешиванию. В этих смесителях можно приготовить смесь высокого качества.
2.Пропеллерные смесители
Пропеллерные смесители применяют для перемешивания компонентовкерамической массы в жидком виде, а также для приготовления суспензий изпластичных материалов — глины и каолина.
Пропеллерные смесители просты по устройству, имеют небольшой вес иудобны в эксплуатации, что обусловило их широкое применение на предприятияхтонкой керамики.
Перемешивающий механизм пропеллерногосмесителя представляет собой трехлопастный винт 1 (рис. 2.1), закрепленный навалу 2. Смеситель приводится в действие от электродвигателя 3 через зубчатуюпередачу 4. Электродвигатель смонтирован на двух швеллерных балках, укрепленныхна железобетонном или деревянном резервуаре. Отличительной особенностью редуктора(рис. 2.2) является нижнее расположение конической шестерни 1, благодаря чемууровень масла в ванне 2 устанавливается ниже верхнего края центральной втулки3, что исключает попадание в керамическую массу масла, загрязненного частицамиметалла. Винт 4 фиксируется на валу 5 шпонкой и гайкой 6.
При вращении винта образуется непрерывный поток жидкости,направленный посередине смесителя вниз, а у периферии — вверх. Куски каолинаили глины увлекаются струей воды, ударяются о лопасти винта и о дно мешалки ипостепенно диспергируются до жидкой суспензии. Наибольший эффект работысмесителя получается при ударе кусков глины и каолина о дно мешалки. Дляустранения вращательного движения массы резервуарам придают шести- иливосьмигранную форму.
/>
Рис. 2.1. Общий вид пропеллерного смесителя (мешалки)
В зависимости от диаметра винта иназначения смесителя винт вращается со скоростью 3,33-8,24 об/сек. Дляперемешивания готовой жидкой суспензии и поддерживания частиц ее во взвешенномсостоянии применяют смесители с небольшим числом оборотов (2,5-4,17 об/сек).
При диспергировании пластичных глин необходимо применять смесителис большим числом оборотов, а материал подавать в виде тонкой сухой стружки.
Диспергирование влажныхглин и каолинов ускоряется после предварительного дробления их в глинорезке,которую следует устанавливать над пропеллерным смесителем; в этом случае тонкаястружка не слипается в комки, а сразу попадает в жидкость и быстро размываетсяводой. Пропеллерные смесители с диаметром винта от 100 до 300 мм обычноизготовляются с редуктором, смонтированным в корпусе электродвигателя, или свинтом, закрепленным непосредственно на оси электродвигателя, которыйустанавливается вертикально.
Для перемешивания глазури и жидкой массы в небольших бассейнахприменяются переносные винтовые смесители, закрепляемые в любом положении настенках резервуара с помощью кронштейна с зажимным винтом.
/>
Рис. 2.2. Разрез пропеллерного смесителя(мешалки)
3. Расчетнаячасть
Числооборотов пропеллера-смесителя:
/>
где /> — числооборотов, />
/> — диаметрвинта, />
/>
Угловаяскорость:
/>,
где /> — числооборотов, />
/>
Шаг винта:
/> />
где /> — радиусокружности, описываемой крайней точкой лопасти, />
/> угол подъемавинтовой линии, />
Найдем радиус:
/>
Теперь найдемшаг винта:
/>
Скоростьвосходящего потока в зоне пропеллера:
/> />
где /> — шаг винталопасти, />
/> угол подъемавинтовой линии, />
/>
Мощность,потребная для вращения вала пропеллерного смесителя:
/>
где /> — ускорениесилы тяжести, />
/> — коэффициент,учитывающий проскальзывание жидкости;
/>плотностьжидкости, />
/> — радиусокружности, описываемой крайней точкой лопасти, />
/> — шаг винталопасти, />
/> угол подъемавинтовой линии, />
/>угловаяскорость;
/>к.п.д.;
/> — числооборотов вала, />
/>.
Производительностьсмесителя:
/>
где />плотностьжидкости, />
/>скоростьвосходящего потока, />
/>
Заключение
Пропеллерные смесители просты по устройству, имеют небольшой вес иудобны в эксплуатации, что обусловило их широкое применение на предприятияхтонкой керамики.
Списокиспользуемой литературы
1.Байсоголов В.Г.«Механическое и транспортное оборудование заводов огнеупорной промышленности».
2.Ильевич А.П. «Машины иоборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров».
3.Сапожников М.Я.«Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий иконструкций».