Содержание:
1. Опишите методы и
последовательность расчета технологического
оборудования...........................................................................................................3
2. Назначение, устройство
каплевидных резервуаров, шаровых.
Устройство дыхательного клапана,
принцип работы. Основные требования
при эксплуатации..............................................................................................10
3. Охарактеризуйте оборудование
для гидромеханических процессов.
Основные способы перемешивания................................................16
Список использованной литературы.......................................................24
1. Опишите методы
и последовательность расчета технологического
оборудования.
Изготовлению каждого аппарата
или машины предшествуют его проектирование
(конструирование). В зависимости от значимости
оборудования, его изученности, наличия
типовых проектов или апробированных
решений проектная организация проектирует
его в одну или две стадии. В подавляющем
большинстве случаев оборудование проектируют
в одну стадию, при этом заказчику выдается
техно-рабочий проект, содержащий всю
необходимую документацию (схемы, чертеж,
сметы) для изготовления данного оборудования.
Оборудование которое не имеет
прототипа, мало изучено и играет определяющую
роль в технологическом процессе, проектируют
в 2 стадии. Первая стадия называется техническим
проектом. На этой стадии решаются принципиальные
вопросы и проводятся укрупненные расчеты.
Технический проект содержит подробные
разработки и конкретные решения конструкции
оборудования, что позволяет тщательно
разработать и проанализировать проект
и избежать возможных ошибок. На базе уточненного
и утвержденного технического проекта
составляют рабочие чертежи (вторая стадия
проектирования).
Основными данными для проектирования
обычно являются: производительность,
режим работы, расходные нормы, условия
нормальной работы, коррозионные и токсичные
свойства сырья и получаемых продуктов,
а также требования техники безопасности,
характерные для данного процесса.
Проектирование аппаратов и
машин включает технологический и механический
расчеты.
Технологический
расчет необходим для определения
основных размеров оборудования, обеспечивающих
оптимальный режим его работы. Для этого
определяют массовые потоки перерабатываемых
материалов, энергетические затраты, необходимые
для осуществления процесса. Путем анализа
кинетических закономерностей находят
такие оптимальные условия процесса, при
которых размеры оборудования минимальны.
Например, при проектировании теплообменных
аппаратов можно при различных размерах
поверхностей теплообмена обеспечить
равное количество передаваемого тепла
за счет соответствующих скоростей движения
теплообменивающихся сред. Чем больше
эти скорости, тем меньше требуемая поверхность
теплообмена, но тем выше затраты энергии
на преодоление гидравлических сопротивлений,
вызванных увеличением скорости. Поэтому
при проектировании производится расчет
нескольких вариантов, чтобы был возможен
выбор наиболее эффективных условий работы
при наименьших затратах.
Технологический расчет оборудования
проводят в определенной последовательности.
Сначала на основе законов сохранения
массы и энергии составляют материальный
и энергетический балансы.
Из закона сохранения массы
выводится уравнение материального баланса:
(1),
где Gн - масса исходных (начальных)
материалов;
Gk - масса конечных продуктов;
Gн.п. - масса необратимых потерь
вещества.
Материальный баланс для непрерывных
процессов составляется на единицу времени,
а для периодических процессов - на одну
операцию.
Соответственно, из закона сохранения
энергии следует уравнение энергетического
(теплового) баланса:
(2),
где - вводное (начальное)
тепло;
- тепло, уходящее из аппарата
с продуктами (конечное);
- потери тепла в окружающую среду.
Вводимое тепло включает тепло,
вносимое с исходными веществами, тепло,
подводимое извне, и тепловой эффект физических
или химических превращений. Тепловой
эффект является положительной величиной,
если процесс сопровождается выделением
тепла, и отрицательный - если в ходе процесса
тепло поглощается.
Материальный и тепловой балансы
для удобства составляют в виде схем или
таблиц, где указывают все статьи поступления
и расхода. В случае сложных аппаратов
материальный и энергетический балансы
составляют для отдельных частей (участков)
аппарата.
После составления материального
и энергетического(теплового) балансов
определяют движущую силу и скорость процесса,
протекающего в аппарате, чтобы определить
основные, определяющие размеры последнего.
Известно, что всякий процесс
протекает до тех пор, пока система не
придет в состояние равновесия. Например,
при контакте двух тел с разными температурами
процесс завершится тогда, когда температура
обоих тел станет одинаковой, т.е наступит
состояние равновесия. Разность температур
теплообменивающихся тел является движущей
силой процесса теплообмена. Чем больше
эта разность, т.е чем больше отличается
состояние системы от условий, соответствующих
равновесным, тем интенсивнее протекает
процесс. Таким образом, степень отличия
системы от равновесной представляет
собой движущую силу процесса.
При расчете каждого аппарата
необходимо определить движущую силу
процесса исходя из величин, характеризующих
рабочие и равновесные параметры. Связь
между размерами аппарата, движущей силой
процесса и его скоростью можно выразить
уравнением:
,
(3)
где М - количество передаваемого
вещества или тепла;
F - поверхность, через которую
они передаются;
t - время, за которое осуществляется
эта передача;
∆ - движущая сила процесса;
К - коэффициент пропорциональности,
характеризующий скорость процесса (выбирается
на основании экспериментальных данных
либо определяется расчетным путем).
Из уравнения 3 находят рабочую
поверхность аппарат, обеспечивающую
процесс при всех остальных заданных величинах,
входящих в уравнение. Из этого уравнения
можно также определить рабочий объем
аппарат, зная, что F = aV (где а - поверхность,
приходящаяся на единицу объема аппарата).
При известных объеме среды,
находящейся в аппарате в единицу времени
Vсек, и линейной скорости движения среды
в аппарате ω можно найти площадь поперечного
сечения аппарата:
,
(4)
Зная S, определяют линейные
размеры поперечного сечения аппарата
исходя из формы сечения. Для цилиндрических
аппаратов находят их диаметр:
D = 2, (5)
Высоту и длину аппарата определяют
из соотношения:
H = ,
(6)
где V - рабочий объем аппарата,
S - площадь поперечного сечения,
Н - высота (длина) аппарата.
Расчетную высоту (длину) аппарата
уточняют в зависимости от размеров устройств,
которые должны быть в нем размещены, а
так же с учетом необходимости проведения
ремонтных работ и удобства обслуживания
при эксплуатации.
При технологическом расчете
аппаратов периодического действия необходимо
учитывать время на подготовку процесса
перед каждым циклом, те. время, которое
затрачивается на загрузку, выгрузку,
промывку и другие вспомогательные операции,
не имеющие прямого отношения к тому процессу,
для которого предназначен аппарат.
Рабочий объем V периодически
действующего аппарата определяют по
формуле:
V = ,
(7)
где Vсут - суточная производительность
аппарат или группы аппаратов, предназначенных
для данного процесса;
t - время технологического цикла,
состоящего из собственно процесса и всех
вспомогательных операций;
k - коэффициен запаса производительности;
φ - коэффициент заполнения
аппарата.
Коэффициент запаса производительности
k, учитывающие непроизводительные простои
аппарата на ремонт, наладку и т.д. принимается
равным 1,1-1,15.
Коэффициент заполнения φ обычно
принимают равным 0,4 - 0,9. Нижний предел
принимается для аппаратов с перемешивающими
устройствами, а так же для аппаратов,
в которых возможно образование пены,
верхний предел - для аппаратов, в которых
поверхность среды относительно спокойная.
Если при расчете получился
очень большой рабочий1 объем V, то, задавшись
объемом одного аппарата Vа, определяют
силу необходимых для процесса однотипных
аппаратов n:
n = (8)
Число, выражающее объем проектируемого
аппарата, не должно отличаться от диаметра
аппарат нормального ряда более чем на
+10 и -5%.
Внутренней объем крышек, люков
штуцеров, а так же объем защитной футеровки
и других покрытий при определении номинального
объема аппарата не учитывается.
Зная объем аппарата, нетрудно
определить его размеры. Для этого задаются
площадью сечения и определяют высоту
(длину) аппарата или, наоборот, задавшись
высотой (длиной), определяют площадь поперечного
сечения и, следовательно, диаметр аппарата.
Наряду с основными размерами
аппарата в результате технологического
расчета определяют или задают тепловой
режим, расход теплоносителей, потери
напора, потребные мощности и другие параметры,
без которых невозможно проектирование
оборудования.
Механический расчет. Процессы, для которых проектируется
оборудование нефтеперерабатывающих
заводов, отличаются чрезвычайным разнообразием
параметров. Основными эксплуатационными
параметрами являются температура, явление
и физико-химические свойства среды. Для
технологического оборудования характерен
непосредственны контакт со средами, поэтому
при широком интервале параметров работы
оборудования часто проявляется сильное
агрессивное воздействие среды, зависящее
от ее физического состояния и химических
свойств.
Оборудование должно быть надежным
и безопасным в эксплуатации. Автоматическое
регулирование при поддержании заданного
режима технологического процесса, которое
осуществляется в настоящее время повсеместно,
в сочетании с разнообразными частными
решениями (например, установка предохранительных
клапанов, систем сигнализации и т.д) обеспечивает
работу оборудование в строго определенных
пределах параметров. Поэтому надежность
оборудования обусловлена прежде всего
его конструкцией и уходом за ним в процессе
эксплуатации.
Надежность конструкции обеспечивается
механическим расчетом, т.е. расчетом на
прочность оборудования в целом, его узлов
и деталей. Для изготовления оборудования
выбирают такие конструкционные материалы,
свойства которых на протяжении установленного
срока непрерывной эксплуатации не ухудшаются
по сравнению с допускаемой дл каждого
конкретного случая нормами.
Конструкция должна обеспечить
наибольшую долговечность оборудования
- продолжительность сохранения минимально
допустимой надежности в условиях эксплуатации
и принятой системы обслуживания (уход
и ремонт). Однако при увеличении долговечности
конструктивным путем (за счет увеличения
толщины стенки аппарат, диаметра вала
машины и т.д.) или путем применения высококачественных
конструкционных материалов повышается
стоимость оборудования, а это не всегда
целесообразно.
Конструкция оборудования должна
быть технологичной в изготовлении, удобной
для транспортировки, монтажа и ремонта.
Она должна быть максимально экономичной,
что определяется прежде всего минимальным
расходом конструкционных материалов,
особенно дефицитных, дорогостоящих.
После определения всех конструктивных
размеров аппарата или машины составляются
рабочие чертежи, по которым на машиностроительном
заводе изготовляют данное оборудование.
Несмотря на многообразие процессов
и видов оборудования нефтеперерабатывающей
промышленности, за последние годы проведена
большая работа по унификации ряда аппаратов
и машин, а так же узлов и деталей к ним.
Это значительно облегчило их проектирование
и изготовление и повысило эффективность
использования.
На многие аппарат и машины
утверждены Государственные стандарты
(ГОСТ), на другие распространены отраслевые
стандарты (ОСТ) и отраслевые нормали.
При проектировании необходимо строго
придерживаться нормативных материалов,
область действия которых постоянно расширяется.
2. Назначение,
устройство каплевидных резервуаров,
шаровых. Устройство дыхательного
клапана, принцип работы. Основные
требования при эксплуатации.
Шаровые резервуары —
ёмкости сферической формы для хранения
при повышенном давлении (более 0,25 МПа)
сжиженных углеводородных газов и нефтепродуктов. (рис.1)
Шаровые резервуары нормального ряда
диаметром 5; 10, 5; 12; 16 и 20 м, соответствующие
номинальным объёмам 300, 600, 900, 2000 и 4000 м3, рассчитаны на давление 0,25; 0,6; 1,0
и 1,8 МПа.
Шаровые резервуары устанавливают надземно,
группами. При общем объёме хранимого
продукта до 2000 м3максимальный единичный объём шаровых
резервуаров в группе не более 1000 м3, от 2000 до 8000 м3 — не более 2000 м3
Основной элемент шаровых резервуаров
— оболочка, собираемая из лепестков двоякой
крутизны, изготавливаемых в заводских
условиях. Лепестки сваривают автоматически
с помощью сварочных манипуляторов, что
обеспечивает наибольшую механизацию
процесса изготовления шаровых резервуаров,
достижение высокого качества сварных
швов и высокой производительности монтажа.
Оболочка шаровых резервуаров опирается
на несколько колонн, привариваемых непосредственно
к корпусу, которые передают давление
на бетонный фундамент. Для большей жёсткости колонны могут
соединяться между собой системой растяжек.
Шаровые резервуары оборудуются предохранительными
клапанами, манометрами для замера давления
в шаровых резервуарах, указателями уровня
и сигнализаторами предельного верхнего
уровня жидкой фазы, термометрами для
контроля температуры жидкой фазы, запорными
органами, люками для проведения осмотра,
ремонтных работ и вентиляции, устройствами
для вентиляции и продувки инертным газом или
паром и устройствами для удаления из
него промывочных стоков воды и тяжёлых остатков. На приёмо-раздаточном трубопроводе устанавливается скоростной клапан,
позволяющий отключить от резервуара
трубопровод при его повреждении. На трубопроводе
поступления продукта в шаровых резервуаров
устанавливается обратный клапан, автоматически
закрывающийся под влиянием внутреннего
давления, для предотвращения возможности
попадания продукта из резервуара в трубопровод.
Шаровые резервуары для сжиженных газов
защищаются от чрезмерного нагревания
окраской в белый цвет, применением водяного
охлаждения и др. Шаровые резервуары имеют
более совершенную форму по сравнению
с цилиндрической вследствие меньшей
поверхности резервуара, что приводит
при одном и том же давлении хранения к
уменьшению расхода металла на единицу массы хранящегося
продукта.