Методические рекомендации к курсовому проекту по процессам и аппаратам химических и пищевых технологий для студентов специальностей 240706, 260601, 240701, 240702, 260204, 240901 дневной, вечерней и з (стр. 4 из 11)
· Обозначение сборочного чертежа и его спецификации должно быть одинаковым. Для различия обозначений чертежа и спецификации сборочному чертежу присваивают шифр «СБ», проставляемый
в конце обозначения, а спецификации шифр не присваивается. Сборочному чертежу, совмещенному со спецификацией, шифр не присваивается.
· При выборе вида и типа схемы руководствуются ГОСТ 2.701, который определяет общие требования к их выполнению. Схемы должны выполняться в соответствии с требованиями действующих стандартов: ГОСТ 2.702, ГОСТ 2.703, ГОСТ 2.704, ГОСТ 2.710,
ГОСТ 2.721, ГОСТ 2.747. Схемы алгоритмов и программ выполняются в соответствии с ГОСТ 19.701.
6 ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ
ДОКУМЕНТОВ
Программные документы, разработанные в курсовом проекте, должны оформляться в соответствии с требованиями стандартов ЕСПД.
Программные документы должны включать:
- текст программ, оформленный по ГОСТ 19.401;
- описание программы, выполненное по ГОСТ 19.402;
- описание применения, приведенное согласно ГОСТ 19.502,
ГОСТ 19.701;
- другие программные документы – в случае необходимости.
Программные документы должны быть сброшюрованы в пояснительной записке.
7 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ
7.1 Гидромеханические процессы
Проведение процессов химической технологии обычно связано с перемешиванием жидкостей, газов или паров в трубопроводах и аппаратах, образованием или разделением гетерогенных систем (перемешиванием, псевдожижением, диспергированием, пенообразованием, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием и др.). Поскольку скорость подобных процессов определяется законами гидромеханики, то их принято называть гидромеханическими /1-5, 20-30/.
Область гидромеханических процессов весьма широка, она включает многочисленные и достаточно разнородные процессы.
В зависимости от закономерностей, характеризующих условия движения потоков, гидромеханические процессы делятся на три группы:
1) процессы, составляющие внутреннюю задачу гидродинамики – движение жидкостей или газов в трубах и аппаратах;
2) процессы, составляющие внешнюю задачу гидродинамики – движение тела в жидкостях или газах (процессы осаждения, диспергирования, перемешивания твердых частиц с жидкостью);
3) процессы, составляющие смешанную задачу гидродинамики – движение жидкости или газа через слой кусковых или зернистых материалов (фильтрование, псевдоожижение).
В зависимости от целенаправленности различают следующие процессы:
1) Разделение неоднородных систем (осаждение, фильтрование и мокрая очистка). Цель разделения сводится к очистке жидкости и газа от содержащихся в них вредных примесей или извлечению из них ценных компонентов.
Выбор того или иного метода зависит от концентрации дисперсных частиц, их размера, требований к качеству разделения, а также от разницы плотностей дисперсной и сплошной фаз и вязкости последней. В данном методическом указании, наряду с другими процессами, предлагаются задания для расчета аппаратов, предназначенных для разделения неоднородных систем. Поэтому основное внимание будет уделено именно процессу разделения.
2) Получение неоднородных систем (перемешивание и псевдоожижение).
3) Перемещение потоков: однофазное течение (гомогенная система) и двухфазные потоки (гетерогенная система).
Гетерогенными, или неоднородными, называются системы, состоящие из двух и более фаз, т.е. они имеют поверхность раздела фаз.
Рассмотрение того или иного процесса разделения в первую очередь сводится к составлению материального баланса процесса. Для этого обозначим:
Gcм, Gоч, Gос – массовые расходы соответственно исходной смеси, очищенной сплошной фазы и осадка (кг/с);
хсм, хоч, хос – концентрации дисперсной фазы, соответственно в исходной смеси, в очищенной сплошной фазе и в осадке (масс. доли).
Если нет потерь вещества, то материальный баланс по всему веществу будет выглядеть:
;по диспергированному веществу:
.Эффективность процесса разделения неоднородных систем характеризуется степенью очистки η:
.Физический смысл η: показывает, какая доля дисперсной фазы
в процентах задерживается в аппарате.
7.1.1 Порядок расчета фильтрпресса
7.1.1.1 Определяется масса твердой фазы и объем влажного осадка на 1 м3 фильтрата.
7.1.1.2 Подсчитываются константы фильтрации и промывки.
7.1.1.3 Рассчитываются максимальная и оптимальная производительности фильтрпресса.
7.1.1.4 Определяются продолжительность фильтрации, промывки и оптимальная продолжительность цикла.
7.1.1.5 Вычисляется поверхность фильтрации.
7.1.1.6 Определяется размер фильтрпресса, производится подбор по каталогу.
7.1.1.7 Рассчитывается сечение подводящих труб и отверстий
в фильтрпрессе.
7.1.1.8 Рассчитывается сопротивление слоя осадка, необходимое давление фильтрации.
7.1.1.9 Рассчитывается давление затяжки и гидравлический зажим.
7.1.1.10 Производится расчет и подбор вспомогательного оборудования (расходные емкости, трубопровод, насосы, теплообменные аппараты и др. в зависимости от технологических особенностей процесса).
Графическая часть включает: 1) технологическую схему установки для фильтрования (один лист); 2) чертеж основного аппарата с узлами (продольный и поперечный разрезы узла затяжки фильтрпресса, фильтрующего элемента, рамы в двух проекциях).
7.1.2 Порядок расчета барабанного вакуум-фильтра
7.1.2.1 Определяется содержание твердой фазы в суспензии, масса твердой фазы и объем влажного осадка. Вычисляется сопротивление осадка и ткани.
7.1.2.2 Подсчитывается требуемая производительность по фильтрату, отсасываемому в зоне фильтрации.
7.1.2.3 Определяются параметры уравнения фильтрации.
7.1.2.4 Определяется время фильтрования, промывки, просушки
и съема осадка, общая продолжительность цикла; принимаются углы секторов различных зон.
7.1.2.5 Определяется полная поверхность фильтра.
7.1.2.6 Производится расчет угловой скорости вращения и распределение зон; составляется таблица распределения зон.
7.1.2.7 Определяются глубина погружения барабана в суспензию и размеры ванны.
7.1.2.8 Подбирается фильтр по каталогам.
7.1.2.9 Определяется количество воздуха, засасываемого в зонах просушки и обдувки; подбирается вспомогательное оборудование: конденсатор, вакуум-насос, воздуходувка, мешалка.
7.1.2 10 Подсчитывается мощность привода барабана, подбирается электромотор и редуктор.
7.1.2.11 Определяются сечения отверстий распределительного устройства и основные элементы распределительной головки.
7.1.2.12 Производится расчет и подбор вспомогательного оборудования (расходных емкостей, трубопровода, насосов, теплообменных аппаратов и др. в зависимости от технологических особенностей процесса).
Графическая часть включает: 1) технологическую схему установки вакуум-фильтра; 2) общий чертеж основного аппарата (продольный и поперечный разрезы фильтра, распределительной головки в двух проекциях, устройства для съема осадка).
7.1.3 Порядок расчета центрифуги
7.1.3.1 Выбирается центрифуга по каталогу. При выборе отстойной центрифуги следует добиваться соответствия фактора разделения
со способностью данной суспензии разделяться. Для фильтрующих центрифуг необходимо пользоваться законом фильтрации.
7.1.3.2 Определяется время центрифугирования, выгрузки осадка и время полного цикла.
7.1.3.3 Определяются производительность центрифуги, ее размеры и скорость вращения.
7.1.3.4 Вычисляется мощность, расходуемая на пуск, вращение центрифуги и выгрузку осадка.
7.1.3.5 Подбирается электродвигатель и привод.
7.1.3.6 Производится поверочный расчет ротора, вала и подбор подшипников.
7.1.3.7 Производится расчет съемного устройства.
7.1.3.8 Производиться расчет и подбор вспомогательного оборудования (расходных емкостей, трубопроводов, насосов, теплообменных аппаратов, дозаторов, транспортных устройств и др.) в зависимости от технологических особенностей процесса.
Графическая часть включает: 1) технологическую схему установки центрифугирования; 2) чертеж основного аппарата (продольный разрез центрифуги, устройства для съема осадка, узлов подшипников и крепления барабана на валу).
7.2 Теплообменные процессы
Значение тепловых процессов в химической технологии обусловлено следующим:
а) химическая промышленность является одной из самых энергоемких отраслей народного хозяйства;
б) управление химическими процессами сводится к подводу или отводу тепла, поскольку большинство из них является эндо- или экзотермическими;
в) наиболее эффективный путь увеличения скорости процесса заключается в повышении температуры участвующих веществ.
Процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода теплоты (нагревание, охлаждение, испарение, конденсация и т.д.), называют тепловыми /1-5, 20, 31-39/.
Для любого химического производства, прямо или косвенно, температура является одним из решающих технологических или экономических факторов:
– движущей силой химико-технологических процессов является «свободная» энергия реагирующих веществ, которая есть функция температуры, поэтому управление химическими машинами сводится, прежде всего, к сообщению или отводу тепла для создания в аппарате требуемого температурного режима;
– экономика любого производства заставляет задуматься над вопросами теплопереноса: в химической промышленности тепловая энергия составляет от 15 до 20% себестоимости продукта.