Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Раздел 4 Химические процессы ⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5
Тема 4.1 Основы ведения химических процессов
Студент должен знать - классификацию химических процессов; - основные кинетические зависимости; - особенности гетерогенных химических реакций; - особенности непрерывных процессов; уметь: - характеризовать химический процесс.
При изучении этой темы нужно особое внимание уделить основным кинетическим зависимостям, изучить, как влияет температура на скорость химических реакций. Нужно разобраться, как определяется необходимый объем реактора при помощи кинетических кривых. Изучите связь между массовой и объемной скоростью подачи сырья. Обратите внимание на определение температурного коэффициента скорости реакции, от каких факторов зависит его величина.
Вопросы для самоконтроля 1. Приведите примеры химических процессов, применяемых в нефтепереработке. 2. Как классифицируются химические реакции по своему механизму, по тепловым характеристикам. Приведите примеры. 3. Как классифицируются химические реакции по способам подвода и отвода тепла? Приведите примеры. 4. На какие две группы делятся реакторы непрерывного действия? 5. Как рассчитать необходимый реакционный объем, если известно время реагирования? 6. Что называется глубиной превращения, скоростью реакции? 7. Что называется массовой, объемной скоростью подачи сырья? 8. Связь между массовой и объемной скоростями. 9. Что называется фиктивным временем реагирования? 10. Как влияет температура на скорость химической реакции?
Литература: [1], с. 338-344; [2], с. 262-270.
Тема 4.2 Реакторные устройства
Студент должен знать: - классификацию и устройство реакторов каталитического крекинга, алкилирования, полимеризации, каталитического риформинга; - особенности конструкции реакторов различного назначения; - принципы расчета реакторов.
уметь: - рассчитывать реакторы идеального смешения и идеального вытеснения; - рассчитывать реактор каталитического крекинга.
При изучении данной темы обратите внимание на то, что теплообмен в промышленных реакторах может быть непрерывным или ступенчатым. Он может осуществляться через поверхность теплообмена и с применением теплоагентов смешения. Нужно уяснить, что если проводимая реакция экзотермична, и необходим отвод тепла или, наоборот, эндотермична и требуется подвод тепла, то последний осуществляется рециркуляцией не превращенного сырья или же промежуточным охлаждением или нагревом. Подвод или отвод тепла может также осуществляться путем смешения с катализаторами и теплоносителями или теплоотводящими агентами, а иногда путем испарения в зоне реакции части сырья или других агентов.
Вопросы для самоконтроля 1. Как можно классифицировать реакторы? 2. Как устроены реакторы с перемешивающими устройствами? 3. Какие процессы называются сменно-циклическими? Приведите примеры. 4. Как устроен реактор каталитического крекинга с движущимся шариковым катализатором? 5. Нарисуйте схему реакторного блока с соосным расположением реактора и регенератора. 6. Как устроен и как работает реактор риформинга с радиальным вводом сырья? 7. Каково устройство и принцип работы змеевикового реактора полимеризации? 8. Объясните устройство и принцип работы вертикального реактора сернокислотного алкилирования. 9. Объясните устройство и принцип работы каскадного реактора сернокислотного алкилирования. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Заключительным этапом изучения дисциплины " Процессы и аппараты" является выполнение курсового проекта. Во время курсового проектирования студенты закрепляют навыки самостоятельной работы по расчёту нефтезаводского оборудования, выбору эффективно действующего на данном производстве аппарата. При расчёте курсового проекта студенты должны пользоваться действующими ГОСТами, каталогами и другой нормативно-справочной литературой. Все расчёты выполняются в Международной системе единиц (СИ). Курсовой проект включает в себя расчетно- пояснительную записку (15 - 20 листов) и чертежи (1 лист формата А1). Состав текстовой и графической частей определяется выданным заданием на курсовое проектирование. Содержание и объём расчётов определяются заданием на курсовое проектирование. В задании указывается наименование проектируемого аппарата и процесса, производительность аппарата и исходные данные для проектирования (среда, теплоноситель, параметры процесса и т.п.). Цель проектирования – выполнение расчета, на основании которого производится окончательный выбор типа и конструкции аппарата, определение его размеров и выполнение чертежа аппарата. В расчётно-пояснительной записке приводятся теоретические основы процесса, физико-химические свойства сырья и продуктов, показывается место аппарата в технологической схеме или описывается технологическая схема блока, даётся обоснование конструкции выбранного аппарата на основании сравнительных данных, приводятся технологический и гидравлический расчёты аппарата. Для аппаратов массообменных процессов выполняется также тепловой расчет. Необходимо помнить, что существует два вида технологических расчетов: конструкторский (проектный) и поверочный. Конструкторский расчет производится при проектировании аппарата. Его цель определить конструктивные размеры. Поверочные расчет выполняется для выявления возможности использования имеющихся или стандартных аппаратов для технологического процесса. В данном курсовом проекте необходимо выполнить конструкторский (проектный) расчет. Графическая часть включает в себя общий вид аппарата с разрезами, сечениями, изображаются детали и узлы аппарата. При необходимости выполняется технологическая схема узла, где установлен проектируемый аппарат. Расчётная часть проекта должна составлять не менее 2/3 общего объёма проекта. Для расчёта в курсовом проекте могут предложены аппараты: - 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 и другие. Оформление пояснительной записки осуществляется в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и Стандарта колледжа. Расчетно-пояснительную записку оформляют на листах формата 210х297 мм; запись ведут на одной стороне листа. Первая страница записки является титульным листом; вторым листом оформляется задание, а на следующем (являющемся вторым листом пояснительной записки) – содержание. Затем следует технологическая часть, а за ней расчетная. При оформлении расчетной части необходимо: выписать расчетное уравнение, все обозначения величин, входящих в уравнение; подставить числовые данные и дать расчет; поставить размерность величин окончательного результата. Пояснительная записка завершается краткими выводами, которые включают техническую характеристику проектируемого аппарата, оценку его эффективности и преимуществ. В конце записки приводится список использованных источников.
Список рекомендуемой литературы для курсового проектирования: 1. Кувшинский М.Н., Соболева А.П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности».-М.: Высшая школа, 2012.- 223 с. 2. Леонтьева А.И. Оборудование химических производств.- М.: Химия КолосС, 2010.-479с. 3. Адельсон С.В. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. – М.: Химия, 2010.-310 с. 4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.- Л.: Химия, 2013.-576 с. 5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия, 2012.-816 с. 6. Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 2013. - 768 с. 7. Дытнерский Ю.И. Основыне процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия, 2011.-427 с. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению контрольных работ студент должен приступить после того, как будет изучен материал данного раздела в соответствии с программой. Контрольные работы следует выполнять в строгом соответствии со своим вариантом, иначе работы будут возвращены без проверки. В ответах на вопросы, где надо описать какую-либо схему или график, кроме письменного ответа, надо дать чертеж этой схемы или графика. Условия задачи должны быть переписаны в тетрадь. Все схемы, графики должны быть выполнены аккуратно. Решения задач должны сопровождаться краткими логическими пояснениями всех действий. Значения обозначений, входящих в ту или иную формулу следует расшифровать. Особое внимание следует обратить на соблюдение одинаковой размерности величин, входящих в ту или иную формулу. Обязательно все величины выражать в системе СИ. Следует критически оценивать полученные результаты с точки зрения практической их возможности, сравнения с практическими данными. Вопросы, на которые затрудняетесь дать ответ, надо выяснить путем консультации у преподавателя колледжа. В тетради, в которой выполняются контрольные работы, должны быть оставлены поля для заметок преподавателя. В конце контрольных работ следует указать учебную литературу, которой вы пользовались, поставить дату и подпись. Контрольная работа состоит из 3 вопросов и 3 задач. Для выбора варианта к контрольному заданию прилагается таблица. Задание для контрольной работы включает в себя наиболее важные теоретические вопросы. Ответы на вопросы контрольной работы необходимо давать в том порядке, в каком они поставлены в задании. Ответы на поставленные вопросы должны быть конкретными и ясными.
УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ ВАРИАНТА И ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Выбор вопросов и заданий к контрольной работе определяется по порядковому номеру в журнале
Таблица 1 – Выбор заданий контрольной работы
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 1. Значение и содержание дисциплины. Достижения отечественных и зарубежных ученых в области нефтяного и химического машиностроения. Каковы перспективы дальнейшего развития нефтяного и химического машиностроения и аппаратостроения. 2. В чем заключается разница между капельными и другими жидкостями? Дайте определение основным свойствам жидкости, укажите размерности их в системе СИ. 3. Каково соотношение между удельным весом и плотностью? Как изменяется плотность жидкости и газа с изменением температуры? Решите пример: Удельный вес сероуглерода 1290 Н/м3. Определить его плотность. 4. Каково соотношение между динамической и кинематической вязкостями? Как изменится вязкость жидкости и газа с изменением температуры? Решите пример: Вязкость жидкости при 20 0С равна 15сПз. Относительная плотность ее =0, 900. Найти кинематическую вязкость жидкости при 20 0С. 5. Что понимается под гидростатическим давлением? Его размерность. Какие свойства гидростатического давления вы знаете? 6. Что такое абсолютное и избыточное давление? Какое из этих давлений показывает манометр? Что такое вакуум и как проводится его измерение? 7. Как определяется давление жидкости на дно сосуда? 8. Что называется расходом жидкости? Дайте определение линейной и массовой скорости. Единицы измерения объемного и массового расходов скоростей. Решите пример: В трубе с внутренним диаметром dBН=52 мм течет жидкость со средней скоростью u=4 m/c. Определить объемный расход, выразив его в м3/с, м3/ч. 9. Какова зависимость между линейной и массовой скоростями? Размерность их. Выведите уравнение неразрывности потока жидкости. Решите пример: По трубопроводу внутренним диаметром d=150 мм перекачивается нефть плотностью r=890 кг/м3. Массовый расход равен 1200 т/сутки. Вычислить среднюю линейную скорость в трубопроводе. 10. Какие виды движения жидкости существуют? От каких величин зависит режим движения жидкости? Как называется комплекс этих величин. Напишите выражение критерия Re. Решите пример: Определить режим движения мазута, имеющего вязкость n=0, 725 Ct и плотность r=900 кг/м3, при его движении в трубе диаметром d=25 мм. Расход равен 0, 5 кг/с. 11. Дайте определение критического значения критерия Re. Как по величине численного значения критерия Re можно определить режим движения жидкости? Решите пример: По трубе диаметром 100 мм течет вода при температуре t=20 0С. Определить режим движения, если расход равен 20 л/с. 12. Выведите уравнение удельной энергии жидкости. Дайте определение внутренней энергии, потенциальной энергии давления и положения, кинетической энергии. Укажите размерность удельной энергии. 13. Как зависит диаметр трубопровода и потери давления от скорости движения жидкости? Решите пример: Как изменится скорость движения жидкости, если площадь сечения трубопровода уменьшилась в два раза? 14. Выведите уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости. В чем заключается отличие уравнения Бернулли для потока реальной жидкости от уравнения Бернулли для потока идеальной жидкости. Решить пример: Вычислить необходимый диаметр трубопровода для подачи 18 м3/ч воды при средней скорости в трубе 1, 1 м/с. 15. Как определить потери напора и давления на трение между двумя любыми сечениями? От чего зависит и как определяется коэффициент трения? Решите пример: Определить потерю давления на трение при протекании воды по латунной трубе 19x2 мм, длиной 10 м. Скорость воды 2 м/с. Температура t=60 0C. 16. Как определить потери напора и давления в местных сопротивлениях? Какие существуют виды местных сопротивлений? Решите пример: Вычислить потерю напора при внезапном расширении трубы диаметром 36 мм до диаметра 76 мм. По трубе течет вода со средней скоростью в широком сечении 0, 62 м/с. 17. Выведите формулы, по которым можно определить полный потерянный напор и потери давления в трубопроводе. 18. выведите формулу скорости и расхода реальной жидкости при истечении через отверстие при постоянном уровне. Что называется коэффициентом скорости и расхода? 19. Дайте классификацию трубопроводов. Какая арматура применяется в нефтегазоперерабатывающей промышленности? Как соединяются трубопроводы, трубы с арматурой? Решите пример: Определить необходимый диаметр трубы для перекачки 200 л/ч уксусной кислоты при t=20°C со скоростью u=0, 02 м/с. 20. Какая запорная арматура и какие фасонные части используются на трубопроводах? Выполните их эскизы. 21. Нарисуйте общие схемы установки насосов и поясните их. 22. Под действием какого перепада происходит всасывание жидкости насосом? Выведите уравнение высоты всасывания насоса. Перечислите факторы, влияющие на величину всасывания. 23. Опишите сущность гидравлического удара в трубопроводах. Каковы меры борьбы с гидравлическим ударом? 24. Перечислите основные параметры насосов. Даете определение производительности насоса, размерность. Выведите уравнение для напора насоса. Решите пример: Насос перекачивает жидкость плотностью r=960кг/м3 из резервуара с атмосферным давлением в аппарат, давление в котором р=3, 7 МПа. Высота подъема 16 м. Определить полный напор, развиваемый насосом. 25. Дайте определение и формулы полезной мощности насоса. Выведите формулу для определения мощности, потребляемой насосом. Размерность ее. Что представляет собой полный КПД насоса? Решите пример: Определить КПД поршневого насоса. Насос подает 380 л/мин мазута р=900кг/м3. Полный напор Н=30, 8м. Потребляемая двигателем мощность Nп=2, 5кВт 26. Приведите сравнение насосов различных типов. Когда и почему применяются те или иные типы насосов? Достоинства и недостатки центробежных и поршневых насосов. 27. Как классифицируются центробежные насосы? Нарисуйте схему, опишите устройство и принцип действия центробежного насоса простого действия. 28. 0пишите правила эксплуатации центробежных насосов. 29. Дайте характеристику ротационных и струйных насосов. Где они применяются? 30. Объясните явление кавитации. Какие существуют меры борьбы с кавитацией? 31. Опишите, как производятся пуск, остановка и регулирование центробежных насосов? Почему при выборе центробежного насоса необходимо, кроме собственной характеристики насоса, учитывать характеристику сети? Нарисуйте совместную характеристику насоса и трубопровода 32. Дайте характеристику осевых и вихревых насосов. Где они применяются? 33. Дайте характеристику ротационных и струйных насосов. Где они применяются? 34. Поясните, в чём принципиальное отличие поршневых насосов от центробежных. 35. Как классифицируются поршневые насосы? Приведите схему действия насоса простого действия. В чем отличие насоса двойного действия? 36. Что является характеристикой насоса? Нарисуйте характеристику поршневого насоса. Как производится регулирование, пуск и остановка поршневого насоса? 37. Как определить производительность поршневого насоса? Напишите формулу для определения теоретической и фактической производительности насосов простого и двойного действия. Решите пример: Определить объемный КПД поршневого насоса простого действия, если диаметр поршня d=200 мм, длина хода поршня l=480 мм. Число оборотов в минуту n=55об/мин. Производительность равна 30 м3/ч. 38. Напишите и объясните основное уравнение центробежных машин. Что оказывает влияние на уменьшение фактического напора центробежных машин? Как оно учитывается? 39. Нарисуйте схему и объясните работу поршневого одноступенчатого компрессора. 40. Каково назначение компрессоров? Как они классифицируются? 41. Опишите известные вам процессы сжатия газов. 42. Нарисуйте схему и объясните принцип действия двухступенчатого поршневого компрессора с охлаждением. Почему при охлаждении газа в многоступенчатых компрессорах получается уменьшение затраты работы на сжатие газов? 43. 0бъясните, как получается индикаторная диаграмма поршневого компрессора простого действия. В чем заключается отличие практической индикаторной диаграммы от теоретической? 44. Как производится регулирование, пуск и остановка поршневого компрессора? Дайте характеристику ротационных компрессоров. Какие типы ротационных компрессоров существуют? 45. Перечислите типы центробежных компрессоров. Как классифицируются вентиляторы? Как определяется полное давление, развиваемое вентилятором? 46. В чем заключается отличие турбогазодувки и турбокомпрессоров различных типов? Достоинства и недостатки их. Объясните принцип выбора компрессоров. 47.Опишите правила техники безопасности при эксплуатации компрессоров. 48. Какую роль выполняют сальниковые устройства и торцевые уплотнители в сокращении вредных выбросов? 49. Указать конструктивные особенности рабочего колеса центробежного вентилятора низкого давления от центробежного вентилятора высокого давления. 50. Дайте характеристику слоя сыпучего материала 51-100 Задачи Определить критерий Рейнольдса, толщину плёнки S [м ] и скорость стекания плёнки жидкости u [ м/с ] по внутренней поверхности трубы диаметром d [ мм ] при массовом расходе жидкости G [ кг/с ] и средней температуре t [ °С]
Таблица 2 - Данные к задачам 51-100
101. Средняя разность температур теплоносителей. Как она определяется при разных схемах движения теплоносителей? 102. Напишите и проанализируйте уравнение теплоотдачи. Физический смысл коэффициента теплоотдачи, его размерность. 103. Передача тепла теплопроводностью. Закон Фурье, физический смысл коэффициента теплопроводности l. Размерность. 104. Напишите и проанализируйте уравнение теплопередачи. Физический смысл коэффициента теплопередачи, его размерность. 105. Выведите и объясните уравнения для определения температуры однослойной и многослойной стенок. 106. Напишите и поясните критериальные уравнения для определения критерия Нуссельта для вынужденной конвекции при движении теплоносителя по трубам и каналам. 107. Напишите и поясните критериальные уравнения для определения критерия Нуссельта для вынужденной конвекции при движении теплоносителя в кольцевом зазоре между двумя трубами и в межтрубном пространстве кожухотрубных теплообменников. 108. Влияние различных факторов на величину коэффициента теплоотдачи. Критерии подобия тепловых процессов. 109. Напишите уравнения для определения тепловой нагрузки теплообменника для случаев: а) нагрева жидкости; б) конденсации паров и охлаждения конденсата. 110. Тепловой баланс теплообменника. Принцип составления теплового баланса теплообменника. Приведите пример. 111. Напишите и объясните уравнение для определения поверхности теплообменного аппарата. 112. Выведите уравнение для определения коэффициента теплопередачи К. Приведите несколько примеров величин коэффициента теплопередачи из практических данных. 113. Напишите математическое выражение законов Стефана-Больцмана и Кирхгофа и поясните их. 114. Выведите уравнение, по которому определяется количество тепла, передаваемое совместно конвекцией и лучеиспусканием. Для каких расчётов оно обычно применяется? 115. Каково назначение тепловой изоляции? Какими материалами изолируют аппараты и трубопроводы? 116. Нарисуйте эскизы и опишите устройство кожухотрубчатых теплообменников. 117. Нарисуйте и опишите способы расположения труб в трубных решётках кожухотрубчатых теплообменников. Как крепятся трубки в трубных решётках? 118. Нарисуйте эскизы и опишите устройство теплообменников " труба в трубе" и спиральных. 119. Выполните эскиз аппарата воздушного охлаждения. В чём его достоинства и недостатки? 120. Выполните эскизы термосифонного и плёночного кипятильников. Сравните их достоинства и недостатки. 121. Выполните эскиз пластинчатого теплообменника. В чём его достоинства и недостатки? 122. Нарисуйте конденсатор погружного типа. Его достоинства и недостатки. 123. Опишите сущность и способы проведения процесса кристаллизации. 124. Выведите уравнение теплового баланса кристаллизации и поясните его. 125. Назначение трубчатых печей, их классификация. 126. Начертите схему двускатой трубчатой печи. Обозначьте основные части. Объясните, как движутся в печи сырье и дымовые газы. Достоинства и недостатки печей этого типа. 127. Нарисуйте схему печи с двусторонним облучением экрана. Достоинства и недостатки печей этой конструкции. 128. Нарисуйте эскиз горелки беспламенного горения. Достоинства и недостатки печей с горелками беспламенного горения. 129. Основные показатели работы трубчатых печей. 130. По каким признакам классифицируют топливо? Поясните, как рассчитывается теплотворная способность топлива. 131. Энтальпия продуктов горения. Напишите и поясните формулы для её определения. 132. Напишите и поясните формулы для расчёта количества воздуха на сгорание топлива. 133. Опишите сущность явлений в камере конвекции. Как рассчитывается камера конвекции? 134. Устройство змеевика трубчатых печей. Соединение труб, чистка труб. 135. Каркас и обмуровка печей. Гарнитура. Дайте описание, эскиз. 136. Устройство форсунок для сжигания топлива. Эскизы. 137. Расчет потери напора в змеевике трубчатой печи на участке нагрева. 138. Как определяется температура стенки при расчете теплообменных агрегатов? 139. Теплоемкость. Истинная, средняя. Размерность. Определите среднюю теплоемкость нефтепродукта плотностью =0, 750 при температуре Т=473 К. 140. Способы передачи тепла. Дайте определение и приведите примеры. 141. Каковы особенности способа нагревания водяным паром? 142 Нагревание горячими жидкостями с использованием циркуляционного способа обогрева. 143. Использование горячих газов в качестве теплоносителя. 144. нагревание электрическим током. 145. Теплообмен между газом и твердыми частицами. 146. Теплообмен между кипящим (псевдоожиженным) слоем и теплообменной поверхностью. 147. Регенеративные теплообменные аппараты. Нарисуйте эскиз. 148. Смесительные теплообменные аппараты. Барометрический конденсатор. Нарисуйте эскиз. 149. Пленочные выпарные аппараты. Достоинства, недостатки, примеры применения. 150. Особенности эксплуатации выпарных аппаратов.
151-200. Задачи Определить тепловую нагрузку Q [Вт] и площадь поверхности теплообмена F [м2] для охлаждения G [кг/с] жидкости от температуры ТН [°С] до температуры ТК с помощью воды, температура которой изменяется от tН до tК. Коэффициент теплопередачи К [Вт/(м2× К)]. Движение теплоносителей - противоточное. Найти требуемое количество охлаждающей воды g [ кг/с ].
Таблица 3 - Данные к задачам 151-200
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 970; Нарушение авторского права страницы