Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Область применения рабочей программы



ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

Методические указания и задания

для выполнения контрольных работ для студентов,

обучающихся по заочной форме

специальности 240134 Переработка нефти и газа

 

 

2012г.

Рассмотрена на заседании цикловой методической комиссии общепрофессиональных и механических дисциплин Утверждаю Заместитель директора по учебной работе _________ Г.А. Бикташева «____» ___________
  протокол № ____от __________2012 года
Методические указания составлены в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования 240134 Переработка нефти и газа
Председатель цикловой методической комиссии
____________ Л.А.Насибуллина

 

 

Автор: Тимергазина Т.М., преподаватель ГБПОУ Салаватский индустриальный колледж

 

 

Рецензент:

 

Агибалова Н.Н., преподаватель ГБПОУ Салаватский индустриальный колледж

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

    стр.
  Введение  
1. Рабочая программа учебной дисциплины:  
1.1 Паспорт рабочей программы учебной дисциплины    
1.2 Структура и содержание учебной дисциплины  
1.3 Условия реализации учебной дисциплины  
1.4 Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины  
2. Методические указания по изучению учебного материала  
3. Курсовое проектирование  
4. Задания для выполнения контрольной работы  
4.1 Общие указания  
4.2 Указания по выбору варианта и определению заданий для контрольной работы
4.3 Вопросы для контрольной работы  
5. Список вопросов к экзамену

 

 

Введение

Методические указания составлены на основе рабочей программы учебной дисциплины «Процессы и аппараты», которая является частью основной профессиональной программы базовой подготовки в соответствии с ФГОС СПО по специальности Переработка нефти и газа.

Целью методических указаний является реализация Федеральных государственных образовательных стандартов по специальности 240134 Переработка нефти и газа (базовый уровень подготовки) при заочной форме обучения.

Рабочая программа учебной дисциплины «Процессы и аппараты» предусматривает изучение студентами теоретических основ технологических процессов нефтегазопереработки, устройства и работы основных аппаратов и оборудования, методов их расчета.

Современные процессы переработки нефти отличаются большим многообразием технологических приемов и аппаратурного оформления, а также ассортимента выпускаемой продукции. Еще в большей степени это относится к нефтехимии. Однако разнообразные технологические приемы, применяющиеся в различных процессах переработки, основываются на использовании ряда однотипных процессов, подчиняющихся некоторым общим закономерностям, и соответствующих аппаратов. Так, в самых разнообразных производствах применяются такие общие процессы, как нагревание и охлаждение, перегонка и ректификация, абсорбция, перемешивание, отстаивание, фильтрация и т.д.

Аппараты, применяемые для каждого из этих процессов, также являются однотипными, хотя их конструкция может существенно отличаться в зависимости от специфических особенностей различных производств. Для правильного аппаратурного оформления и выбора режимов работы различных производств необходимо глубокое знание общих закономерностей работы аппаратов и процессов, протекающих в них.

 

В результате освоения учебной дисциплины студент должен

 

уметь:

- читать, выбирать, изображать и описывать технологические схемы;

- выполнять материальные и энергетические расчеты процессов и аппаратов;

- выполнять расчеты характеристик и параметров конкретного вида оборудования;

- обосновывать выбор конструкции оборудования для конкретного производства;

- обосновывать целесообразность выбранных технологических схем;

- осуществлять подбор стандартного оборудования по каталогам и ГОСТам.

 

знать:

- классификацию и физико-химические основы процессов химической технологии;

- характеристики основных процессов химической технологии: гидромеханических, механических, тепловых, массообменных;

- методику расчетов материального и теплового балансов процессов и аппаратов;

- методы расчета и принципы выбора основного и вспомогательного технологического оборудования;

- типичные технологические системы химических производств и их аппаратурное оформление;

- основные типы, устройство и принцип действия основных машин и аппаратов химических производств;

- принципы выбора аппаратов с различными конструктивными особенностями.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Паспорт РАБОЧЕй ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Процессы и аппараты

Область применения рабочей программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы углубленной подготовки в соответствии с ФГОС по специальности СПО 240134 Переработка нефти и газа (базовый уровень).

Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) и профессиональной подготовке по рабочим профессиям: аппаратчик хемосорбции; аппаратчик перегревания; аппаратчик осушки газов; аппаратчик димеризации; оператор технологических установок

 

1.1.2 Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в профессиональный цикл и относится к числу общепрофессиональных дисциплин.

1.1.3 Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения учебной дисциплины.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

- читать, выбирать, изображать и описывать технологические схемы;

- выполнять материальные и энергетические расчеты процессов и аппаратов;

- выполнять расчеты характеристик и параметров конкретного вида оборудования;

- обосновывать выбор конструкции оборудования для конкретного производства;

- обосновывать целесообразность выбранных технологических схем;

- осуществлять подбор стандартного оборудования по каталогам и ГОСТам.

 

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

- классификацию и физико-химические основы процессов химической технологии;

- характеристики основных процессов химической технологии: гидромеханических, механических, тепловых, массообменных;

- методику расчетов материального и теплового балансов процессов и аппаратов;

- методы расчета и принципы выбора основного и вспомогательного технологического оборудования;

- типичные технологические системы химических производств и их аппаратурное оформление;

- основные типы, устройство и принцип действия основных машин и аппаратов химических производств;

- принципы выбора аппаратов с различными конструктивными особенностями.

 

1.1.4 Количество часов на освоение рабочей программы учебной дисциплины:

максимальная учебная нагрузка обучающегося 359 часов, в том числе:

обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося 246 часа;

лабораторно-практические занятия 58 часов;

курсовой проект 40 часов

самостоятельная работа обучающегося 54 часа.

 

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1.2.1 Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы Объем часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
в том числе:  
лабораторные работы
практические занятия
курсовой проект
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
в том числе:  
работа с учебно-справочной литературой, интернет-ресурсами
повторение и обобщение учебного материала, изученного на занятиях, решение задач
Итоговая аттестация в форме экзамена

1.2.2 Тематический план и содержание учебной дисциплины Процессы и аппараты

Наименование разделов и тем Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся Объем часов Уровень освоения
Раздел 1 Гидромеханические процессы
Введение Значение и содержание дисциплины «Процессы и аппараты», связь ее с другими дисциплинами. Исторические этапы развития дисциплины. Основные направления в развитии нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Значение дисциплины в решении задач по рациональному использованию сырья, оптимизации ведения технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии, внедрению малоотходных и безотходных производств. Классификация основных процессов и аппаратов. 2 1
Тема 1.1 Основы гидравлики Жидкости капельные и упругие, их основные свойства: плотность, вязкость, поверхностное натяжение. Свойства нефтепродуктов: средняя температура кипения, средняя молекулярная масса, энтальпия, теплоемкость, теплопроводность. Нахождение свойств по справочной литературе и расчет по формулам. 6 1
Гидростатическое давление. Давление: абсолютное, избыточное, вакуум. Гидравлические элементы потока: живое сечение, смоченный периметр, гидравлический радиус, эквивалентный диаметр. Определение гидравлических элементов для различных аппаратов. Расход жидкости, средняя скорость, уравнение расхода. Материальный баланс потока. Уравнение Бернулли. Режимы движения жидкости. 4 2
Потери напора и давления на трение по длине потока и в местных сопротивлениях. Уравнение Дарси-Вейсбаха. Расчет простого трубопровода 4 2
Практическое занятие 1. Гидравлические характеристики потока, режим движения жидкости, потери напора при ламинарном и турбулентном режимах 4
Лабораторная работа 1. Определение потерь напора на трение по длине трубопровода. 4

 

 

Тема 1.2 Насосы и компрессоры Основные виды насосов и компрессоров. Схемы насосных установок. Параметры работы насосов. Принципы выбора насосов и компрессоров для решения конкретных технологических задач 8 2
Практическое занятие 2. Расчет параметров работы насоса 2
Практическое занятие 3. Подбор насоса по каталогу 4
Тема 1.3 Гидравлика сыпучих материалов Движение жидкости и газа в слое сыпучего материала. Характеристики слоя сыпучего материала: гранулометрический состав, порозность, удельная поверхность, подвижность частиц. 2 2
Псевдоожиженные системы. Потеря напора в слое сыпучего материала. Критические скорости. Кривые псевдоожижения. Неоднородное псевдоожижение 2 3
Катализаторопроводы и бункеры, принцип их расчета. Конструкция и расчет газораспределительных решеток. Дозаторы и захватывающие устройства. Пневматический транспорт 6 2
Тема 1.4 Разделение неоднородных систем Понятие и классификация гетерогенных систем. Основные методы разделения. Конструкции отстойников. Расчет. Осаждение под действием центробежных сил: циклоны, центрифуги. Фильтры. Уравнение фильтрования. Конструкции и расчет фильтров 6 2
Выбор аппаратов для разделения неоднородных систем. Методы ускорения и повышения эффектовности процессов разделения неоднородных систем 6 2
  Самостоятельная работа: - решение задач по разделу 1; - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Понятие теории подобия. Критерии подобия гидравлических процессов» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Истечение жидкости из отверстий и насадков» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Истечение жидкости через водосливы» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Насосы специальных типов: осевой, ротационный, вихревой, струйный» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Основные требования безопасности при эксплуатации насосов и компрессоров» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Конструкции газораспределительных устройств» 20
Раздел 2 Тепловые процессы  
Тема 2.1 Основы теплопередачи Способы проведения тепловых процессов. Виды передачи тепла. Тепловой баланс. Определение тепловой нагрузки для различных случаев теплообмена. Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Уравнение теплопродности. Передача тепла через стенку. Определение температуры стенки. Выбор рациональной схемы движения теплоносителей. 6 1
Конвекция. Влияние различных факторов на величину коэффициента теплоотдачи. Критерии подобия. Критериальные уравнения. 4 2
Лучеиспускание. Законы Стефана-Больцмана и Кирхгофа. Совместная передача тепла конвекцией и лучеиспусканием. Потери тепла в окружающую среду. Теплоизоляция. 2 2
Практическое занятие 4Определение тепловых нагрузок для различных случаев теплообмена. Расчет температурного напора, поверхности теплообмена и критериев подобия. 4
Тема 2.2 Теплообменные аппараты Классификация теплообменных аппаратов. Технологический, тепловой и гидравлический расчеты теплообменных аппаратов. Выбор теплообменных аппаратов. Виды нагревающих и охлаждающих агентов. Сравнительная оценка различных теплоносителей. 8 3
Практическое занятие 5. Технологический расчет теплообменника «труба в трубе» 4
Практическое занятие 6. Технологический и гидравлический расчет кожухотрубного теплообменника, холодильника-конденсатора. 6
Лабораторная работа 2. Определение коэффициента теплопередачи теплообменника «труба в трубе» 4
Тема 2.3 Трубчатые печи Назначение трубчатых печей, их классификация. Наиболее распространенные типы печей, их особенности и детали конструкций (змеевики, гарнитура, каркас, обмуровка, устройства для сжигания топлива). 4 2
Основные показатели работы трубчатых печей: производительность печи, тепловая мощность, теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб, конвекционных тру, теплонапряженность топочного пространства, КПД трубчатой печи, температура дымовых газов на перевале и на выходе из печи, коэффициент прямой отдачи. Классификация и состав топлив. Реакции горения топлив. Теплота сгорания топлива (низшая и высшая). Расход воздуха. Максимальная температура горения. 8 2

 

  Тепловой расчет камеры радиации и камеры конвекции. Определение коэффициента теплоотдачи конвекцией и радиацией. Выбор скорости продукта на входе в печь. Особенности гидравлического расчета трубчатой печи. 6 3
Практическое занятие 7. Расчет радиантной камеры трубчатой печи 4
Практическое занятие 8. Расчет конвекционной камеры трубчатой печи 2
Практическое занятие 9. Гидравлический расчет трубчатой печи. Расчет дымовой трубы 4
  Самостоятельная работа: - решение задач по разделу 2; - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Критериальные уравнения для конденсации паров и для кипения жидкости» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Конструкции теплообменных аппаратов: оросительные, пластинчатые, АВО» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Расчет сопротивления газового тракта трубчатой печи. Расчет дымовой трубы. Гидравлический расчет змеевика печи. Расчет массы дымовых газов»
Раздел 3 Массообменные процессы  
Тема 3.1 Основы теории массопередачи Общие признаки массообменных процессов. Виды массообменных процессов. Способы выражения состава фаз. Равновесие между фазами. Молекулярная и конвективная диффузии. Уравнения и коэффициенты молекулярной диффузии, массоотдачи. Основное уравнение массопередачи, коэффициент массопередачи. Средняя движущая сила процесса массопередачи. 4 2
Материальный баланс процессов массообмена. Уравнение оперативной линии. Число единиц переноса, число теоретических тарелок, методы их определения. 4 2
Практическое занятие 10. Расчет составов фаз смесей. Пересчет одних концентраций в другие 2
Тема 3.2 Теория перегонки Испарение и конденсация бинарных и многокомпонентных систем. Однократное и многократное испарение бинарных систем. Однократное испарение сложных смесей. Построение кривых однократного испарения нефтепродуктов на основе кривых ИТК, при помощи графиков Обрядчикова и Смидович. Кривые равновесия фаз нефтяных фракций. Перегонка в присутствии водяного пара. Построение кривых равновесия фаз и изобарных кривых. 6 2

 

  Практическое занятие 11. Расчеты по уравнениям Рауля, Дальтона, Рауля-Дальтона. Построение кривых равновесия фаз и изобарных кривых. Постоение кривых ИТК и линий ОИ 6
Тема 3.3 Ректификация Сущность и проведение процесса ректификации. Материальный баланс колонны, флегмовое число. Построение линий концентраций. Тепловой баланс колонны. 4 2
Расчет числа теоретических тарелок. Определение режима работы колонны. Методы образования орошения и парового потока. 4 1
Устройство колонн. Виды ректификационных тарелок, их сравнительная характеристика 4 3
Определение основных размеров колонны. Гидравлический расчет тарелок. Порядок расчета ректификационной колонны. 6 3
Практическое занятие 12. Технологический расчет тарельчатой ректификационной колонны. 6
Практическое занятие 13. Гидравлический расчет тарелок 2
Тема 3.4 Абсорбция и десорбция Абсорбция. Равновесие между фазами. Закон Генри. Материальный баланс абсорбера. Расчет процесса абсорбции по кривой равновесия фаз по абсорбционному фактору. Тепловой баланс абсорбции. Определение высоты слоя насадки и количества тарелок в абсорбере. Расчет диаметра. Гидравлический расчет. 8 1
Абсорберы. Конструкции абсорберов, их сравнительная характеристика. Достоинства и недостатки. 4 2
Десорбция. Методы проведения процесса. Определение числа тарелок десорбера. Тепловой баланс десорбера 2 1
Тема 3.5 Экстракция Сущность и проведение процесса экстракции. Стадии процесса. Материальный баланс. Конструкции экстракторов. Принципы расчета экстракторов. Экстрагирование 6 1
Тема 3.6 Адсорбция Сущность процесса адсорбции. Требования, к адсорбентам. Сравнительная характеристика различных адсорбентов. Изотерма адсорбции. Устройство адсорберов. Принципы работы адсорберов. 6 1

 

 

  Самостоятельная работа: - решение задач по разделу 3; -работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Число единиц переноса. Число теоретических тарелок»; - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Материальный баланс отгонной части колонны» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Построение линии концентрации отгонной части колонны» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Назначение и конструкция распыливающего абсорбера» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Назначение и конструкция гравитационных экстракторов и механических экстракторов» - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Адсорберы с псевдоожиженным слоем адсорбента»
Раздел 4 Химические процессы  
Тема 4.1 Основы ведения химических процессов Классификация химических процессов. Примеры химических процессов, применяемых в нефтегазопереработке и нефтехимии. Основные кинетические зависимости. Особенности гетерогенных химических реакций. 2 1
Тема 4.2 Реакторные устройства Классификация реакторных устройств: кожухотрубчатых, змеевиковых, колонного типа, с перемешивающими устройствами. Устройство реакторов каталитического крекинга, алкилирования, полимеризации, каталитического риформинга. 2 2
Принципы расчета реакторных устройств. Расчет реакторов идеального смешения и идеального вытеснения. Расчет реакторов для каталитического процесса 2 3
  Самостоятельная работа: - работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Особенности непрерывных процессов». «Устройство реакторов различных типов»
  Курсовое проектирование Темы курсовых проектов: Абсорбер барботажный Абсорбер насадочный Адсорбер Теплообменник «труба в трубе» Теплообменник кожухотрубный Теплообменник спиральный Аппарат воздушного охлаждения Холодильник-конденсатор Испаритель горизонтальный Пленочный испаритель с падающей пленкой Пленочный испаритель с восходящей пленкой Выпарной аппарат Ректификационная колонна Трубчатая печь 3
Всего:

1.3 условия реализации УЧЕБНОЙ дисциплины

Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета; лаборатории процессов и аппаратов.

Оборудование учебного кабинета: посадочные места по количеству обучающихся, рабочее место преподавателя; комплект моделей оборудования для гидравлических, тепловых и массообменных процессов.

Технические средства обучения: мультимедиа-проектор, ноутбук, колонки, набор ЦОР по дисциплине (презентации к лекциям, анимационные схемы и модели работы аппаратов и установок, модели процессов)

Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории: установка для исследования тепловых процессов; установка для исследования гидравлических процессов; установка для исследования массообменных процессов (ректификация); установка для исследования псевдоожиженного слоя; компрессор; установка для исследования гидравлических сопротивлений; насосная установка. Приборы: термометры спиртовые, вискозиметр, секундомер. Мини-лаборатории «Капелька»: «Режимы движения жидкости», «Свойства нефтепродуктов», «Иллюстрация уравнения Бернулли», «Потери напора на трение», «Потери напора в местных сопротивлениях». Ноутбуки; комплект виртуальных лабораторий.

Контроль и оценка результатов освоения УЧЕБНОЙ Дисциплины

Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий.

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания) Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
Умение: - читать, выбирать, изображать и описывать технологические схемы; - выполнять материальные и энергетические расчеты процессов и аппаратов; - выполнять расчеты характеристик и параметров конкретного вида оборудования; - обосновывать выбор конструкции оборудования для конкретного производства; - обосновывать целесообразность выбранных технологических схем; - осуществлять подбор стандартного оборудования по каталогам и ГОСТам.   Знание: - классификации и физико-химических основ процессов химической технологии; - характеристик основных процессов химической технологии: гидромеханических, механических, тепловых, массообменных; - методики расчетов материального и теплового балансов процессов и аппаратов; - методов расчета и принципы выбора основного и вспомогательного технологического оборудования; - типичных технологических систем химических производств и их аппаратурное оформление; - основных типов, устройства и принципа действия основных машин и аппаратов химических производств; - принципов выбора аппаратов с различными конструктивными особенностями.   Письменная проверочная работа     При выполнении письменных проверочных работ, практических работ Письменная проверочная работа Выполнение курсового проекта   Выполнение и защита курсового проекта   Письменная проверочная работа     Письменная проверочная работа   Устный опрос, тестовый контроль     Письменная проверочная работа Тестовый контроль     Письменная проверочная работа, тестовый контроль, устный опрос     Тестовый контроль     Устный опрос     Тестовый контроль, устный опрос   Устный опрос    

 

 

Введение

Студент должен:

знать:

- сущность и задачи дисциплины «Процессы и аппараты»;

- основные единицы величин Международной системы единиц (СИ);

- основные направления в развитии нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств;

- классификацию основных процессов и аппаратов;

- общие принципы расчета нефтеперерабатывающиего и нефтехимического оборудования: материальный и тепловой балансы, кинетику и статику процессов.

 

уметь:

- применять основные законы физики при составлении материальных и тепловых балансов;

- переводить единицы измерения СИ в единицы других систем и наоборот.

 

При изучении данной темы следует обратить внимание на изучение сущности и задач дисциплины, основные единицы величин Международной системы единиц (СИ). Необходимо уметь применять основные законы физики при составлении материальных и тепловых балансов, переводить единицы измерения СИ в единицы других систем и наоборот.

Практика показывает, что большая часть ошибок при решении задач по курсу связана именно с размерностями физических величин, поэтому размерностям физических величин нужно уделить большое внимание.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Значение нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности в экономике Российской Федерации.

2. В чем заключается сущность и задачи дисциплины.

3. Приведите классификацию основных процессов и аппаратов.

4. Каковы достижения в области нефтяного аппаратостроения в России и за рубежом?

5. Какие основные физические законы применяются при изучении дисциплины?

6. Что является основой материального баланса, как его составляют?

7. Что является основой теплового баланса, как его составляют?

8. В чем заключается расчет аппарата?

9. Каково значение Международной системы единиц (СИ)?

10. Какие основные и дополнительные единицы входят в систему СИ?

 

Литература: [1], с. 6-18; [2], с. 3-8, с. 22-33; [3] с. 3-22.

 

 

Тема 1.1. Основы гидравлики

 

Студент должен:

знать:

- основные свойства жидкостей (плотность, вязкость, поверхностное натяжение) зависимость этих свойств от температуры и давления;

- свойства нефтепродуктов, зависимость этих свойств от температуры и давление;

- определение гидростатического давления, абсолютного, избыточного и вакуумметрического давления;

- уравнение расхода и материальный баланс потока;

- физическую сущность уравнения Бернулли для идеальной и реальной жидкостей;

- принципы измерения скоростей и расходов;

- критерии подобия гидравлических процессов;

- потери напора и давления при движении жидкости;

- особенности истечения жидкостей из отверстия и через водосливы;

- порядок расчета трубопроводов.

уметь:

- определять свойства жидкостей в зависимости от температуры и давления

- находить свойства нефтепродуктов по справочникам и рассчитывать по формулам;

- определять давление в назначенных точках системы;

- определять массовый и объемный расход, линейную и массовую скорость и производить их взаимный перерасчет;

- применять уравнение Бернулли при решении задач;

- определять режим движения жидкости;

- определять критические скорости потоков;

- определять потери напора и давления по формулам;

- определять коэффициенты трения и местного сопротивления по формулам, графикам, таблицам;

- определять основные расходные характеристики, диаметры трубопровода.

 

При изучении материала данной темы следует обратить внимание на размерность величин основных свойств жидкостей (капельных и упругих).

Для нефтепродуктов часто встречается понятие относительной плотности. Относительной плотностью r называется отношение плотности вещества при 20 0С к плотности дистиллированной воды при температуре
4 0С.

Известно, что плотность жидкости с повышением температуры уменьшается.

Плотность газов зависит от температуры и давления: с увеличением температуры плотность газов понижается, а с увеличением давления -плотность увеличивается. Плотность газов при любых температурах и давлении определяется по уравнению

 

,

 

где М - молекулярная масса газа, кг/моль;

Т - абсолютная температура системы. К;

Р - давление системы, МПа.

С изменением температуры изменяется и вязкость жидких веществ с увеличением температуры уменьшается, газообразных – увеличивается, что объясняется различными причинами ее возникновения.

При изучении гидростатики необходимо понять, что гидростатическое давление - это давление внутри жидкости, размерность его в системе СИ- .

Свойства гидростатического давления являются очень важными для изучения дальнейшего материала. Обратите внимание на то, что:

- гидростатическое давление внутри жидкости распространяется во все стороны с одинаковой силой;

- гидростатическое давление всегда действует по нормали к поверхности, воспринимающей это давление.

Важным понятием, часто встречающимся в практике, является расход. Расходом называется количество жидкости, проходящее через поперечное сечение потока в единицу времени.

Объемный расход

 

,

 

где Q - объемный расход, м3/с;

w - площадь живого сечения потока, м2;

u - средняя скорость потока, м/с.

Массовый расход, связан с объемным расходом соотношением

 

,

 

где G – массовый расход, кг/с;

r - плотность жидкости, кг/м3.

Очень важным является изучение уравнения неразрывности потока и уравнения Бернулли. Этот материал является основным при изучении теоретических основ гидромашин.

Уравнение неразрывности потока (при установившемся движении жидкости) позволяет определить расход жидкости и выразить скорость движения жидкости в одном сечении через скорость движения жидкости в другом сечении

 

.

 

Уравнение Бернулли (энергетический баланс потока) справедливо только для установившегося движения жидкости.

Согласно уравнению Бернулли, при движении идеальной жидкости, сумма геометрического, пьезометрического и скоростного напоров во всех сечениях потока является постоянной величиной, т.е.

 

,

 

где z – геометрический напор, м;

- пьезометрический напор, м;

- скоростной напор, м.

Для реальной жидкости уравнение Бернулли имеет вид

 

,

 

где hпот – потерянный напор, м.

Таким образом, при установившемся движении реальной жидкости сумма геометрического, пьезометрического, скоростного и потерянного напоров в любом сечении потока является величиной постоянной.

Студентам необходимо знать режимы движения жидкости, критерий Re, которые характеризует режим движения жидкости.

Вопрос определения потерь напора на трение по длине потока и в местных сопротивлениях практически очень важен, поэтому должен быть изучен с большим вниманием. Необходимо обратить внимание, что при определении потерь напора имеют дело с коэффициентом трения l.

При ламинарном движении значение lзависит только от величины критерия Re и определяется по уравнению Стокса

.

При турбулентном режиме движения жидкости lзависит от критерия Re и шероховатости стенок трубопровода. Существует очень много формул, с помощью которых можно определить l. Обратите внимание на то, что каждая формула имеет свои границы применения.

Коэффициенты местного сопротивления x, обычно определяются опытным путем. При расчетах значения коэффициентов местных сопротивлений можно брать из таблиц учебников.

Для расчета трубопроводов используются ранее изученные закономерности гидродинамики. Правильность расчета проверяется по величине потери давления в трубопроводе, потери должны быть умеренными: примерно 5-15% от давления нагнетания.

 

Вопросы для самоконтроля

1. В чем состоит различие между капельными и упругими жидкостями?

2. Дайте определение основных свойств жидкостей.

3. Как изменяется плотность с изменением температуры?

4. Как изменяется вяз


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 1417; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.131 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь