Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 364.4 Kb.
|
| Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева Кафедра процессов и аппаратов химической технологии И.К.Кузнецова, А.А. Титов, В.В. Акимов  Аппараты основных химических производств Москва 2010 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 3 Перемещение жидкостей и газов Насосы 4 Объемные возвратно-поступательные поршневые насосы 5 Динамические лопастные центробежные насосы 6 Компрессоры Объемные роторные компрессоры 11 Теплообменные аппараты Кожухотрубчатые теплообменники 13 Двухтрубчатые теплообменники («труба в трубе») 16 Оребренные теплообменники 19 Пластинчатые теплообменники 21 Гидромеханические процессы Отстаивание 24 Статические отстойники 25 Радиальные отстойники 26 Гребковые отстойники 27 Фильтрование Нутч-фильтр 29 Фильтр-прессы 32 Гидроциклоны 35 Разделение неоднородных газовых смесей 37 Пылеосадительные камеры 38 Оборудование для массообменных процессов Адсорбция 39 Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента 40 Перегонка и ректификация 43 Ректификационная колонна 45 Сушка 50 Камерная сушилка 51 Распылительная сушилка 52 Мембранные процессы Аппараты с трубчатыми мембранными элементами. 53 Заключение 58 Введение Современный человек не может существовать без продукции химической промышленности. Наша одежда, обувь, мебель, машины, пища и даже воздух являются продуктом сложного взаимодействия различных химических веществ, искусственного и естественного происхождения. Химическая технология возникла в середине 18 века и до настоящего времени претерпевает изменения, благодаря открытию новых веществ и материалов, организации новых производств и усовершенствованию старых. Как известно, любое химическое производство представляет собой совокупность большого количества аппаратов, внутри которых протекают различные технологические процессы, взаимосвязанные между собой потоками сырья, продуктов и энергоносителей. Так как химическое производство перерабатывает определенное сырье и выпускает конкретную продукцию, то весь комплекс взаимосвязанных аппаратов и потоков работает в масштабах переработки сырья и выпуска продукции как единое целое, т.е. как система. Для понимания всех происходящих в этих аппаратах процессов необходим большой объем знаний, который можно пробрести только в высшем учебном заведении. Однако большинство людей получает знания о химии и химическом производстве только в школе на уроках химии. Для того, чтобы облегчить процесс понимания химии и химических процессов, происходящих в химических производствах, коллективом авторов - преподавателей кафедры процессов и аппаратов химической технологии Российского химико-технологического университета им. Д.И.Менделеева И.К.Кузнецовой, А.А.Титовым, А.А.Акимовым создано это пособие, позволяющее познакомиться с некоторыми наиболее используемыми аппаратами из широкого перечня оборудования химической промышленности. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ Насосы Применяемые в химической технологии жидкости и газы часто необходимо транспортировать по трубопроводам как внутри, предприятия (для подачи в аппараты и установки, из цеха в цех и т.п.), так вне его (для подачи исходного сырья или готовой продукции и т.п.). Эту задачу можно решить довольно просто, если жидкость перемещается с более высокого уровня на более низкий самотеком. Но чаще в технике приходится решать обратную задачу— транспортирования жидкости с более низкого уровня на более высокий. Для этой цели используют гидравлические машины — насосы, в которых механическая энергия двигателя преобразуется в энергию транспортируемой жидкости вследствие повышения ее давления. Классификация насосов  Объемные возвратно-поступательные поршневые насосы При движении поршня слева направо в цилиндре возникает разрежение, через всасывающий клапан поднимается жидкость и по всасывающему трубопроводу поступает в цилиндр и движется за поршнем. Нагнетательный клапан при этом закрыт, так как на него действует сила давления жидкости, находящейся в нагнетательном трубопроводе. При ходе поршня справа налево в цилиндре создается избыточное давление, под действием которого закрывается всасывающий клапан, и жидкость поступает в нагнетательный трубопровод. Достоинства:
Недостатки:
Поршневые насосы используются для создания высоких давлений (50-1000 ат) и при сравнительно небольших напорах, для перекачивания высоковязких, огне- и взрывоопасных жидкостей; при дозировании жидких сред.  Рис.1. Горизонтальный поршневой насос простого действия: 1- цилиндр; 2 – поршень (S – ход поршня); 3 - кривошипно-шатунный механизм; 4 – всасывающий клапан; 5 – нагнетательный клапан; 6 – всасывающий трубопровод; 7 – нагнетательный трубопровод.  Рис. 2. Общий вид поршневого насоса Динамические лопастные центробежные насосы Центробежные насосы - наиболее распространённые насосы, предназначенные для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей, сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём. Действие центробежных насосов основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей центробежной силы частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу центробежного насоса. Основным рабочим органом центробежного насоса является свободно-вращающееся внутри спиралевидного (или улитообразного) корпуса 1 колесо 2, насаженное на вал 9. Между дисками колеса, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти (лопатки) 3, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Внутренние поверхности дисков и поверхности лопаток образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью. Всасывание и нагнетание жидкости в центробежных насосах происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении колеса. Центробежные насосы являются основными насосами химической промышленности. В насосах с одним рабочим колесом создаваемый напор ограничен и обычно не превышает 50-100 м столба жидкости. Для создания более высоких напоров применяют многоступенчатые насосы. Создаваемый таким насосом напор ориентировочно равен напору одного колеса, умноженному на число колес. В зависимости от числа колес (ступеней) различают насосы двухступенчатые, трехступенчатые и т. д.  Рис.3. Центробежный насос. 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – линия для залива насоса перед пуском; 5 – всасывающий трубопровод; 6 – обратный клапан; 7 – фильтр; 8 – нагнетательный трубопровод; 9 – вал; 10 – сальник.  Рис. 4. Центробежный многоступенчатый насос: 1-корпус; 2-рабочие колеса; 3-направляющие аппараты; 4-всасывающий патрубок; 5-нагнетальный патрубок.  Рис.5. Центробежный насос (разрез). Достоинства:
Недостатки:
Компрессоры Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.). Классификация компрессоров По принципу сжатия компрессоры подразделяются на объемные и динамические. В объемных компрессорах сжатие происходит в результате периодического уменьшения объема, занимаемого газом. Их подразделяют на поршневые, мембранные и роторные. В динамических компрессорах сжатие происходит в результате непрерывного создания ускорений в потоке газа. По принципу действия их подразделяют на турбокомпрессоры и струйные. Объемные роторные компрессоры На двух параллельных валах в корпусе 1 вращаются два ротора 2. Один из них приводится во вращение от электродвигателя, второй связан с зубчатой передачей. Роторы 2 плотно прилегают друг к другу и к стенкам корпуса 1, образуя две разобщенные камеры, в одной из которых происходит всасывание через патрубок 3, а в другой – нагнетание через патрубок 4, при поступлении в который газ сжимается и выталкивается в напорный трубопровод.  Рис.6. Компрессор с двухлопастными роторами: 1 – корпус; 2 – роторы (“поршни”); 3 – всасывающий патрубок; 4 – нагнетательный патрубок. Достоинства:
Недостатки:
Ротационные компрессоры используются при средних производительностях 5000 – 6000 куб. м/час и избыточном давлении до 1 МПа. Теплообменные аппараты. Теплообменник - устройство для передачи тепла от нагретого (жидкого или газообразного) теплоносителя более холодному. Существует много разных видов теплообменных аппаратов. В контактных (смесительных) теплообменниках потоки греющего и нагреваемого веществ приводятся в прямой контакт друг с другом. В теплообменниках поверхностного типа теплоноситель и нагреваемая среда разделяются тонкой стенкой. Часть поверхности стенки, соприкасающаяся с греющим и нагреваемым потоками, называется поверхностью теплообмена. Кожухотрубчатый теплообменники  Рис.7: Кожухотрубчатый одноходовой теплообменник: 1 – кожух; 2 – трубчатые решетки; 3 – трубы; 4 – крышка; 5 – днище; I, II – теплоносители. Широко распространены в промышленности. Они:
У  стройство. Один из теплоносителей протекает по трубам, а другой в межтрубном пространстве. Обычно нагреваемый теплоноситель подают снизу, а охлаждаемый – сверху – организуется противоток Рис.8 Общий вид кожухотрубного теплообменника Многоходовые теплообменники.
 Рис.9: Многоходовые кожухотрубчатые теплообменники (по трубному пространству вверху, по межтрубному пространству -внизу): а – двухходовой; б – четырехходовой; 1 – крышки; 2 – перегородки в крышках; I, II – теплоносители.  Двухтрубчатые теплообменники («труба в трубе»). Простейший из трубчатых теплообменников типа «труба в трубе» состоит из двух коаксиально закреплённых труб. Первый теплоноситель перемещается по внутренней трубе. Второй теплоноситель проходит в кольцевом пространстве, образованном внутренней трубой и соосной с ней наружной трубой. Таким образом, поверхность, через которую передаётся теплота, образована той частью поверхности внутренней трубы, которая заключена во внешней трубе. Для увеличения поверхности теплообмена в одном аппарате элементы, образованные двумя трубами, соединяют последовательно с помощью изогнутых соединительных труб. Межтрубное пространство элементов сообщается через соединительные патрубки. Теплообменники типа «труба в трубе» просты по конструкции и поддаются механической чистке, замена отдельных элементов несложная. Главное преимущество этих аппаратов состоит в том, что можно обеспечить оптимальные скорости движения теплоносителей, подбирая соответствующие диаметры труб. Существенный недостаток аппаратов «труба в трубе» - значительные габариты, т.е. небольшая поверхность теплообмена в единице объёма аппарата. Достоинства:
Недостатки: теплообменники более громоздки; требуют большего расхода металла на единицу поверхности теплообмена  Рис. 10: Двухтрубчатый теплообменник типа «труба в трубе»: 1—внешняя труба; 2 – внутренняя труба; 3 – соединительное колено (калач); 4 – соединительный патрубок. . Оребренные теплообменники. Применение оребрения со стороны теплоносителя, у которого низкий коэффициент теплоотдачи (газы, очень вязкие жидкости) значительно повышает тепловую нагрузку аппарата Оребрение труб бывает поперечным и продольным, ребра изготавливаются различных форм (прямоугольные, трапециевидные и т.д.) К достоинствам оребренных теплообменников можно отнести компактность и эффективность  Рис.11: Оребренный теплообменник.  Рис.12. Виды оребрения труб.  Рис.13: Элементы оребрения теплообменника: а) прямоугольные ребра б) трапециевидные ребра  Рис. 14: Пластинчатый калорифер. Пластинчатые теплообменники. Конструкция пластинчатых теплообменников. Пластинчатый теплообменник - это устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные гофрированные пластины, которые установлены в раму и стянуты в пакет. Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов. В процессе теплообмена жидкости движутся навстречу друг другу (в противотоке). В местах их возможного перетекания находится либо стальная пластина, либо двойное резиновое уплотнение, что практически исключает смешение жидкостей. Проложив между пластинами специальные фасонные прокладки и прижимая пластины друг к другу, можно образовать канал синусоидального профиля, по которому жидкость может перетекать из верхнего левого отверстия в нижнее левое. Эти два отверстия объединены общей большой прокладкой, в то время как два других отверстия окружены малыми (кольцевыми) прокладками, и из них жидкость не может ни выходить, ни входить в канал. Продолжая прибавлять пластины и прокладки справа и слева от образованного пакета, можно увеличивать число параллельных каналов и поверхность теплообмена. Ширина синусоидального канала лежит в пределах от одного до нескольких миллиметров, и жидкость быстро прогревается по всей толщине слоя. Этому способствует искусственная турбулизация потока на поворотах в канале, вызывающая увеличение коэффициента теплоотдачи. Пластинчатые теплообменники, занимая малый объём, обладают большой (до 1 500 м2/м3) поверхностью теплообмена и большими значениями коэффициента теплопередачи, вплоть до3 800 Вт/м2 при малом гидравлическом сопротивлении. Ещё одним преимуществом аппаратов этого типа является возможность быстрой сборки и разборки при ревизии и механической чистке поверхности. Кроме того, поверхность теплообмена может легко изменяться, т. к. зависит от числа используемых пластин. Главное же преимущество пластинчатых теплообменников заключается в возможности объединения в одном аппарате нескольких пакетов пластин, в каждом из которых движется своя пара теплоносителей. Это обстоятельство позволяет экономить тепловую энергию на предприятии. В действительности в производстве в одном аппарате совмещают подогрев и охлаждение многих жидкостей. Пластинчатые теплообменники применяют также при обогреве паром низкого давления. В этом случае ширина канала для прохода пара составляет 5…10 мм. Пластинчатые теплообменные аппараты нельзя использовать при высоком давлении теплоносителей из-за опасности разгерметизации уплотнений между пластинами.  Рис. 15: Движение теплоносителей в пластинчатом теплообменнике.  Рис. 16: Пластинчатый теплообменник «фильтр-прессного» типа: 1,11 и 2,12 -штуцера ввода и вывода теплоносителей II и I; 3- неподвижная плита; 4,13 и 5,14-каналы для движения теплоносителей I и II; 7- направляющие стержни;8- подвижная плита; 9- неподвижная стойка; 10- стяжное винтовое устройство ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ |
Добавить документ в свой блог или на сайт
