Материал: borisenko
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет"
КАРПУШКИН С.В., БОРИСЕНКО А.Б.
ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ
Учебное пособие для студентов дневного и заочного отделения,
обучающихся по специальности 151701 "Проектирование технологических машин и комплексов"
и направлению 150700 "Машиностроение"
Тамбов
2014
Р е ц е н з е н т ы:
Громов М.С. - к.т.н., начальник производственного отдела ОАО «ЗАВКОМ», г. Тамбов
Борщев В.Я. - д.т.н., профессор каф. «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность», ТГТУ
Утверждено Методическим советом ТГТУ
(протокол № _2_ от 14.02.2014 г.)
2
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................... |
5 |
||
1 АППАРАТЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД...................................... |
7 |
||
1.1 |
Конструкции механических мешалок................................................................. |
8 |
|
1.2 |
Расчет механических перемешивающих устройств.......................................... |
12 |
|
1.3 |
Конструкции элементов приводов механических мешалок............................ |
16 |
|
1.4 |
Аппараты для пневматического перемешивания............................................... |
22 |
|
1.5 |
Теплообменные устройства вертикальных емкостных аппаратов................. |
23 |
|
2 ФИЛЬТРЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ......................................................... |
25 |
||
2.1 |
Основные закономерности процесса фильтрования.......................................... |
25 |
|
2.2 |
Фильтрующие перегородки................................................................................. |
27 |
|
2.3 |
Классификация фильтров..................................................................................... |
28 |
|
2.4 |
Конструкции фильтров периодического действия............................................ |
28 |
|
2.5 |
Технологические расчеты фильтров периодического действия...................... |
31 |
|
2.6 |
Конструкции и расчеты фильтров непрерывного действия............................. |
34 |
|
2.7 |
Механические расчеты фильтров........................................................................ |
41 |
|
3 ТЕПЛООБМЕННАЯ АППАРАТУРА.......................................................................... |
42 |
||
3.1 |
Основные закономерности процесса теплопередачи........................................ |
42 |
|
3.2 |
Кожухотрубчатые теплообменники..................................................................... |
45 |
|
3.2.1 |
Теплообменники типа Н............................................................................... |
47 |
|
3.2.2 |
Теплообменники с компенсацией температурных напряжений............ |
49 |
|
3.2.3 |
Расчеты кожухотрубчатых теплообменников............................................ |
52 |
|
3.3 |
Пленочные испарители........................................................................................ |
54 |
|
3.4 |
Другие конструкции теплообменников.............................................................. |
57 |
|
4 КОЛОННЫЕ АППАРАТЫ............................................................................................ |
61 |
||
4.1 |
Тарельчатые колонны............................................................................................ |
61 |
|
4.1.1 Конструкции корпусов тарельчатых колонн............................................... |
62 |
||
4.1.2 Конструкции контактных массообменных устройств............................... |
65 |
||
4.1.3 Технологический расчет тарельчатых колонн............................................ |
71 |
||
4.2 |
Насадочные колонны............................................................................................ |
74 |
|
4.2.1 Конструкции корпусов насадочных колонн............................................... |
74 |
||
4.2.2 Конструкции нерегулярных насадок........................................................... |
76 |
||
4.2.3 Конструкции регулярных насадок............................................................... |
77 |
||
4.2.4 Технологический расчет насадочных колонн............................................. |
79 |
||
5 АППАРАТЫ ДЛЯ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ............................................................. |
81 |
||
5.1 |
Основы кинетики сушки...................................................................................... |
81 |
|
5.2 |
Основные конструкции сушилок......................................................................... |
85 |
|
5.3 |
Технологический расчет сушилок........................................................................ |
92 |
|
6 ГРАНУЛЯТОРЫ............................................................................................................. |
97 |
||
6.1 |
Аппараты для реализации процессов гранулирования |
|
|
|
из расплавов и суспензий...................................................................................... |
97 |
|
6.2 |
Аппараты для гранулирования методом окатывания....................................... |
102 |
|
6.3 |
Машины для гранулирования методами прессования и формования.......... |
106 |
|
3
6.4 Технологические расчеты грануляторов........................................................... |
108 |
|
7 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.............................................................................. |
114 |
|
7.1 |
Изучение конструкций, технологические расчеты механических |
|
|
перемешивающих устройств емкостных аппаратов........................................ |
114 |
7.2 |
Изучение конструкций, технологические расчеты фильтров |
|
|
для разделения суспензий................................................................................... |
122 |
7.3 |
Изучение конструкций, технологические расчеты |
|
|
кожухотрубчатых теплообменников.................................................................. |
126 |
7.4 |
Изучение конструкций контактных массообменных устройств, |
|
|
технологический расчет тарельчатой колонны................................................. |
128 |
7.5 |
Изучение конструкций, технологические расчеты сушилок |
|
|
непрерывного действия....................................................................................... |
130 |
7.6 |
Изучение конструкций, технологические расчеты грануляторов.................. |
133 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................... |
136 |
|
ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................................. |
137 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ А Характеристики фильтров непрерывного действия.................. |
138 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Справочные данные для расчета кожухотрубчатых |
|
|
|
теплообменников типа Н и К........................................................ |
140 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В Справочная информация для расчета тарельчатых |
|
|
|
ректификационных колонн........................................................... |
143 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Справочная информация для расчета сушилок........................... |
147 |
|
4
ВВЕДЕНИЕ
Курс "Оборудование технологических комплексов" - одна из основных дисциплин специальности 151701 "Проектирование технологических машин и комплексов". Предмет курса в рамках специализации "Проектирование технологических комплексов химических и нефтехимических производств" - изучение наиболее распространенных конструкций технологического оборудования, применяемого в химической и нефтехимической промышленности, методики его технологических расчетов с учетом специфики реализуемого процесса и рекомендаций по предпочтительным областям применения машин и аппаратов различных модификаций. Основное внимание уделяется:
-подробностям устройства оборудования;
-влиянию вида реализуемого технологического процесса и условий его реализации на конструктивные особенности машин и аппаратов;
-методике технологических расчетов машин и аппаратов.
В предлагаемом учебном пособии рассматривается оборудование для реализации гидромеханических, тепловых и массообменных процессов, наиболее распространенных в химических и нефтехимических производствах. Пособие содержит лабораторный практикум, включающий задания для технологических расчетов машин и аппаратов, применяемых для реализации этих процессов.
Технологическое оборудование большинства технологических комплексов, в том числе химических и нефтехимических производств, подразделяется на машины и аппараты. Машина - это устройство для переработки материала, причем материал может изменить форму, размеры, но не меняет физико-химических свойств (мельница, пресс). Аппарат - это устройство, где перерабатываемый материал меняет свои физико-химические свойства (реактор, фильтр, сушилка). Машины и аппараты химических и нефтехимических производств работают в условиях агрессивных и ядовитых рабочих сред, широкого диапазона применяемых температур и давлений, обрабатывают вещества с разнообразными свойствами в различных агрегатных состояниях.
Конструкция машины или аппарата определяется: а) его технологическим назначением;
б) параметрами процесса и способом его реализации (периодический или непрерывный);
в) агрегатным состоянием обрабатываемых веществ; г) особенностями конструкционного материала. Основные требования к машине или аппарату:
1)обеспечение технологических параметров процесса (температуры, давления, расходов сырья, производительности по продукту);
2)механическая прочность и герметичность (разрушение аппарата и нарушение герметичности в условиях высоких температур и давлений, токсичных и взрывоопасных сред может привести к тяжелым последствиям);
3)долговечность (расчетный срок службы 10-12 лет);
5