Описание устройства и принцип действия проектируемого аппарата
Задачей этого раздела является краткое описание устройства проектируемого аппарата, назначение тех или иных деталей установки, основные принципы работы аппарата.
Материальный и энергетический балансы
Целью этого раздела является установление, исходя из заданной производительности установки, величин материальных и энергетических потоков технологической схемы и определение материальных и энергетических показателей процесса в виде расходных коэффициентов.
Материальные расчеты могут производиться на 1 т готового продукта, на часовую (суточную) производительность цеха или на 100 (1000) кг исходного сырья.
Материальные расчеты должны основываться на стехиометрических уравнениях реакции. В них необходимо вносить ряд поправок с учетом состава сырья, обратимости химических реакций и т.д. Теоретический выход продукта определяется по стехиометрическим уравнениям с учетом обратимости реакций, а затем на основе потерь продукта вводится поправка – коэффициент практического выхода продукта от теоретического.
Материальный расчет должен заканчиваться таблицей материального баланса (таблица 2).
Таблица 2 – Сводная таблица материального баланса (аппарата, отделения)
| Приход | Расход | ||||||
| Компоненты | кг/ч | м3/ч | % | Компоненты | кг/ч | м3/ч | % |
| Итого | Итого |
За материальными расчетами следуют тепловые расчеты. Тепловые балансы составляются по аппаратам или стадиям производства для определения расхода охлаждающей воды, греющего пара или температуры системы в конце процесса. Для тех аппаратов, в которых температура системы не влияет на протекание процесса или ее колебания невелики, тепловой баланс можно не составлять.
Результаты расчета теплового баланса оформляются в виде таблиц. При отсутствии практических данных потери тепла в окружающую среду могут быть приняты в пределах 1,5 – 3 % от прихода тепла.
Технологические и конструктивные расчеты
В задачу этого раздела входит расчет основных размеров аппарата по кинетическим уравнениям протекающих процессов. Для теплообменных аппаратов – это поверхность теплопередачи, для абсорбционных и ректификационных колонн – их диаметр и высота, для сушильных аппаратов – диаметр и длина, для контактных аппаратов – площадь поперечного сечения и высота слоя катализатора и т.д. При этом обязательно должны быть использованы данные, полученные при расчетах материального и теплового балансов.
Конструктивные расчеты производятся для определения размеров деталей аппаратов, не связанных с действием механических нагрузок, а определяемых:
1. Технологическими условиями, например, размеры колпачков тарельчатых колонн, расположение труб в трубных решетках и т.д.
2. Конструктивными соображениями.
Рассчитываются диаметры всех штуцеров и трубопроводов с учетом объемов материальных потоков. Здесь же производится расчет тепловой изоляции.
При выборе размеров аппаратуры следует руководствоваться существующими нормалями, государственными стандартами и данными каталогов отечественной промышленности.
Гидравлический расчет
Производится расчет гидравлических сопротивлений аппаратов и трубопроводов, на основании которых подбираются машины для перемещения жидкостей и газов.
Механический расчет
Наряду с технологическим расчетом аппаратов обязательно производится механический расчет. В большинстве своем аппараты являются типовыми и подбираются согласно данным технологического расчета по соответствующим каталогам. Под механическим расчетом понимают проверку толщины стенки аппарата, толщины крышки (затвора) и прочности болтовых соединений в наиболее опасных местах. В аппаратах, работающих под избыточным наружным давлением, проверяется только толщина их стенок.
Заключительная часть
В заключении пояснительной записки необходимо предоставить основные результаты расчетов проектируемого аппарата, привести габаритные размеры, расходные и температурные показатели, гидравлическое сопротивление аппарата, данные о давлении и материалах.
Список использованной литературы
Список литературы должен содержать перечень источников, использованных студентом при выполнении курсового проекта. Источники следует располагать в порядке появления ссылок на них в тексте. Сведения об источниках, включенных в список литературы, необходимо давать в соответствии с требованиями ГОСТ Р 7.0.5-2008.
СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Графическая часть курсового проекта включает в себя два чертежа:
1. Чертеж технологической схемы производства, куда входит рассчитываемый аппарат.
2. Чертеж проектируемого аппарата с необходимыми разрезами, сечениями и деталями узлов.
Чертежи выполняются на чертежной бумаге (размер 594х841 мм, формат А1) согласно ГОСТ 2.301-68 с основной надписью по ГОСТ 2.104-68 и ГОСТ 21.103-78 в правом нижнем углу. Чертеж обводят рамкой, отстоящей от левого края листа на 20 мм, от остальных краев листа – на 5 мм. Внутри рамки выполняется основная надпись (приложение 4), в противоположном верхнем углу располагается повторное обозначение формата (приложение 5). Технические характеристики, технические требования, условные обозначения и дополнительные записи в виде таблиц и надписей располагаются в правой части листа, при этом таблицы должны примыкать к рамке, а ширина их не должна превышать 185 мм. Если правая часть листа занята таблицами, то дополнительные записи помещаются слева от таблиц.
Все оборудование на схеме вычерчивается сплошными линиями толщиной 0,3-0,5 мм, а трубопроводы и арматура – сплошными основными линиями в 2-3 раза толще, чем оборудование.
Аппараты на схеме изображают схематически в виде конструкторского очертания изделия, причем показывают основные технологические штуцера входа и выхода продукта.
При необходимости допускается смещение штуцеров и отверстий по отношению к их истинному расположению, но с соблюдением их технологического назначения и взаимосвязи. Допускается изображать аппараты на схеме без строгого соблюдения масштаба, но и без нарушения вида их конструкций.
Линии трубопроводов, а также расположенную на них арматуру следует показывать горизонтально и вертикально, параллельно линиям рамки формата.
ГОСТ 14202-69 предусматривает цифровое обозначение трубопроводов в зависимости от параметров среды и назначения (табл. 3).
Таблица 3 – Цифровое обозначение трубопроводов
| Цифровое обозначение | Транспортируемое вещество. Наименование | Цифровое обозначение | Транспортируемое вещество. Наименование | ||
| Вода | Кислоты | ||||
| 1.1 | питьевая | 6.1 | серная | ||
| 1.2 | техническая | 6.2 | соляная | ||
| 1.3 | горячая (водоснабжение) | 6.3 | азотная | ||
| 1.4 | горячая (отопление) | 6.4 | резерв | ||
| 1.5 | питательная | 6.5 | неорганические кислоты и их растворы | ||
| 1.6 | резерв | 6.6 | органические кислоты и их растворы | ||
| 1.7 | резерв | 6.7 | растворы кислых солей | ||
| 1.8 | конденсат | 6.8 | резерв | ||
| 1.9 | прочие виды воды | 6.9 | прочие жидкости кислотной реакции | ||
| 1.0 | отработанная, сточная |
| отработанные кислоты и кислые стоки (при рН<6,5) | ||
| Пар | Щелочи | ||||
| 2.1 | низкого давления (до 2 кгс/см  ) | 7.1 | натриевые | ||
| 2.2 | насыщенный | 7.2 | калийные | ||
| 2.3 | перегретый | 7.3 | известковые | ||
| 2.4 | отопление | 7.4 | известковая вода | ||
| 2.5 | влажный (соковый) | 7.5 | неорганические щелочи и их растворы | ||
| 2.6 | отборный | 7.6 | органические щелочи и их растворы | ||
| 2.7 | резерв | 7.7 | резерв | ||
| 2.8 | вакуумный | 7.8 | резерв | ||
| 2.9 | прочие виды пара | 7.9 | прочие жидкости щелочной реакции | ||
| 2.0 | отработанный | 7.0 | отработанные щелочи и щелочные стоки (рН>8,5) | ||
| Воздух | Жидкости горючие | ||||
| 3.1 | атмосферный | 8.1 | жидкости категории А(tвп<28°С) | ||
| 3.2 | кондиционированный | 8.2 | жидкости категории Б(28°С< tвп <120°С) | ||
| 3.3 | циркуляционный | 8.3 | жидкости категории В(tвп > 120°C) | ||
| 3.4 | горячий | 8.4 | смазочные масла | ||
| 3.5 | сжатый | 8.5 | прочие органические горючие жидкости | ||
| 3.6 | пневмотранспорта | 8.6 | взрывоопасные жидкости | ||
| 3.7 | кислород | 8.7 | резерв | ||
| 3.8 | вакуум | 8.8 | резерв | ||
| 3.9 | прочие виды воздуха | 8.9 | прочие горючие жидкости | ||
| 3.0 | отработанный | 8.0 | горючие стоки | ||
| Газы горючие | Жидкости негорючие | ||||
| 4.1 | светильный | 9.1 | жидкие пищевкусовые продукты | ||
| 4.2 | генераторный | 9.2 | водные растворы (нейтральные) | ||
| 4.3 | ацетилен | 9.3 | прочие растворы (нейтральные) | ||
| 4.4 | аммиак | 9.4 | водные суспензии | ||
| 4.5 | водород и газы его содержащие | 9.5 | прочие суспензии | ||
| 4.6 | углеводороды и их производные | 9.6 | эмульсии | ||
| 4.7 | окись углерода и газы ее содержащие | 9.7 | резерв | ||
| 4.8 | резерв | 9.8 | резерв | ||
| 4.9 | прочие виды горючих газов |
| прочие негорючие жидкости | ||
| 4.0 | отработанные горючие газы | 9.0 | негорючие стоки (нейтральные) | ||
| Газы негорючие | Прочие вещества | ||||
| 5.1 | азот и газы его содержащие | 0.1 | порошкообразные материалы | ||
| 5.2 | резерв | 0.2 | сыпучие материалы зернистые | ||
| 5.3 | хлор и газы его содержащие | 0.3 | смеси твердых материалов с воздухом | ||
| 5.4 | углекислый газ и газы его содержащие | 0.4 | гели | ||
| 5.5 | инертные газы | 0.5 | пульпы водяные | ||
| 5.6 | сернистый газ и газы его содержащие | 0.6 | пульпы прочих жидкостей | ||
| 5.7 | резерв | 0.7 | резерв | ||
| 5.8 | резерв | 0.8 | резерв | ||
| 5.9 | прочие виды негорючих газов | 0.9 | резерв | ||
| 5.0 | отработанные негорючие газы | 0.0 | отработанные твердые материалы |
Условное обозначение и изображение трубопроводов на схеме должны быть расшифрованы в таблице условных обозначений по форме:
| Условное обозначение | Наименование среды в трубопроводе | ||
| Цифровое | Графическое | ||
Пересекать изображение аппаратов, машин и других элементов линиями трубопроводов не допускается.
На каждом трубопроводе у места его отвода или подвода к аппарату, или другому трубопроводу проставляются стрелки, указывающие направление движения потока, и условное изображение вида среды:
w– газ, ► – жидкость.
Перечни единиц оборудования или составных частей оборудования в технологической схеме помещают в правой части листа над основной надписью (приложение 6).
Спецификации выполняются на отдельных листах формата А4 (297×210) и подшиваются к пояснительной записке в виде приложения (приложение 7).
На чертеже проектируемого аппарата размещают виды, разрезы, сечения, необходимые для понимания устройства аппарата, взаимодействия его основных частей, и проставляют все необходимые размеры. Для раскрытия особенностей аппарата или его отдельных узлов допускается размещение на чертежах дополнительных видов, разрезов наложенных проекций. На чертеже над основной надписью помещают:
1) таблицу назначения штуцеров аппарата;
2) техническую характеристику аппарата;
3) технические требования и условные обозначения.
Составные части аппарата (детали, узлы и т.д.) нумеруются, и на них составляются спецификации. Листы спецификации заполняются сверху вниз по разделам: документация, сборные единицы, детали, стандартные изделия, прочие изделия и материалы (приложение 7).
Следует помнить, что графическая часть – это иллюстрация доклада при защите курсового проекта, в котором каждая иллюстрация должна сопровождаться комментарием. Поэтому окончательный объем графической части обязательно должен быть согласован с преподавателем. Основным критерием качества выполненных чертежей является наглядность изображения устройства или отдельных частей аппарата, а также наличие всех основных размеров и соответствие чертежей требованиям ЕСКД.
ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Выполненный студентом курсовой проект проверяется преподавателем в срок до 10 дней. За принятые в курсовом проекте технические решения и за правильность всех вычислений несет ответственность студент – автор проекта. При оценке работы учитываются содержание работы, степень самостоятельности, оригинальность выводов, качество используемого материала, а также уровень грамотности (общий и специальный). После проверки делается вывод, допущен студент к защите курсового проекта или нет.
Чертежи и пояснительная записка подписываются исполнителем и руководителем проекта (преподавателем).
При защите курсового проекта студент даёт описание технологической схемы процесса с основным изложением принципов получения продукта. Указывает основные отделения, стадии производства и аппараты, в которых происходит процесс. Затем переходит к описанию проектируемого аппарата, его места и роли в технологической схеме, а также описывает принципы и особенности расчета данного аппарата.
Время выступления студента не должно превышать 5 минут.
После краткого изложения содержания работы студент должен дать исчерпывающие ответы на замечания и вопросы преподавателя.
Окончательная оценка курсового проекта выставляется преподавателем по итогам защиты и качества выполненного проекта.