ЗМІСТ
Вступ
1.Теоретична частина
1.1Класифікація устаткування
1.2Вимоги до устаткування
1.3Порядок розрахунку апаратури
1.3.1Технологічний розрахунок
1.3.2Тепловий розрахунок
1.3.3Гідравлічний розрахунок
1.3.4Енергетичний розрахунок
1.3.5Механічний розрахунок
2.Практична частина
2.1 Матеріальний баланс
2.2 Розрахунок теплового балансу
2.3 Розрахунок апарата
2.3.1Розраховуємо кількість сировини на одне завантаження
2.3.2 Розраховуємо обсяг реакційної маси
2.3.3 Об’єм апарата
2.4 Розрахунок обичайки
2.5Розрахунок днища
Список літератури
Вступ
Контрольна робота з дисципліни "Устаткування галузі і основи проектування ".
Донедавна в розвитку хімічної промисловості переважаючу роль грала розробка принципово нових технологічних процесів. Виникали нові й удосконалювалися старі виробництва, при цьому вони ґрунтувалися на принципово нових хімічних реакціях. В даний час у розвитку хімічної промисловості усе більшого значення набуває удосконалювання апаратури. Нові хімічні апарати мають велику продуктивність, легше обслуговуються завдяки застосуванню автоматики і дозволяють одержувати більш якісну продукцію.
Виникнення сучасних хімічних апаратів багато в чому зобов'язано появі нових матеріалів (металевих і неметалевих): титанових, цирконієвих, теплостійких і корозийностійких керамічних матеріалів, пластичних мас.
Але розвиток хімічної техніки не можна розглядати у відриві від розвитку хімічної технології, точніше – хімічних процесів. Закони діалектики і тут виявляються з найбільшою силою: нові апарати породжують нові процеси. Так народилася плазмохімія, процеси з застосуванням лазерного випромінювання, радіаційна хімія і ін., що характеризуються принципово новими хімічними взаємодіями.
Мета роботи – на основі одержаних теоретичних знань вирішити практичне завдання по розрахунку реактору.
1. Теоретична частина
1.1Класифікація устаткування
По призначенню і принципові дії устаткування підрозділяють на:
1) машини – механізми або їхнє сполучення, що здійснюють визначені доцільні рухи для перетворення енергії або здійснення роботи (компресори, насоси, дробарки, транспортери і т.д.);
2) апарати – пристрою, призначені для проведення хімічних, фізико-хімічних, теплових і гідромеханічних процесів ( у які механічні процеси відіграють другорядну роль).
По областях застосування і масштабам виробництва устаткування поділяють на:
1) універсальне – типове устаткування, використовуване в багатьох виробництвах хімічної промисловості (компресори, насоси, теплообмінники, фільтри, центрифуги і т.д.) – масове виробництво;
2) спеціалізоване – призначено для одного або декількох близьких по типу виробництв ( абсорбери, випарні апарати, кристалізатори, ректифікаційні колони і т.д.) – випускається не великими серіями;
3)спеціальне – застосовують для проведення одного визначеного технологічного процесу або операції (колони синтезу аміаку, печі випалу колчедана, карбонізаційони колони і т.д.).
По ролі в виконанніпроцесу технологичне обладнання поділяють:
1) основне – машини й апарати, необхідні для проведення хімічних і фізико-хімічних процесів, у результаті яких утворюються цільові продукти. Розміри, форма і конструкція такого устаткування цілком залежать від властивостей матеріалу, що переробляється, умов і часу проведення процесу і продуктивності;
2) допоміжне – до нього відносяться мерники, напірні ємності, сховища і т.д. – тобто устаткування не чинить істотного впливу на технологічний процес і продуктивність. Їхні розміри можна варіювати у визначених межах.
За умовами роботи устаткування поділяють на:
1) періодичної дії – устаткування, у якому порція сировини завантажується в апарат, проходить ряд стадій обробки і потім з апарата вивантажуються всі речовини, що утворилися, у період завантаження-вивантаження апарат простоює. Механізація і автоматизація такого процесу утруднена. Тривалість циклу періодичного процесу завжди більше, ніж безперервної і енергетични витрати вище;
2) безперервної дії – устаткування, у якому надходження сировини і вихід продукції відбувається безупинно або систематичними порціями (напівбезперервної дії) протягом тривалого часу. При цьому немає простоїв устаткування, продуктивність апаратів вище, а енергетичні витрати нижче. В усьому об'ему апарата зберігаються постійні параметри, що дозволяє легко автоматизувати і механізувати процес.
Машини, використовувані в хімічній промисловості, підрозділяють на групи:
1) підйомно-транспортні пристрої – призначені для транспортування сипучих твердих матеріалів або штучних матеріалів у межах цеху або підприємства (транспортери, елеватори і т.д.);
2) Дробильно-розмельні машини – призначені для зменшення розмірів твердих матеріалів (дробарки, млина, бігуни, дезінтегратори);
3) змішувачі – пристрої для механічного перемішування неоднорідних твердих і рідких матеріалів з метою одержання сумішей, суспензій, емульсій;
4) гранулятори і преси – машини для збільшення розмірів часток твердих сипучих матеріалів;
5) класифікатори – машини для поділу твердих речовин за розмиром, щільностію і формою (у залежності від конструкції поділяються на сита і грохота);
6) живильники і дозатори – машини для періодичної або безперервної подачі матеріалів у заданій кількості (у залежності від конструкції і принципу дії поділяються на вагові й об'ємні);
7) машини для растарювання і затарювання матеріалів;
8) машини для транспортування газів (компресори, газодувки) і рідин (насоси). За принципом дії і конструкції поділяються на поршневі, відцентрові, вихрові, ротаційні, струминні і т.д.
Апарати в залежності від величини, що визначає їх продуктивність, поділяють на:
1) об'ємні – продуктивність визначається об'єом, а поверхня тепло- і масообміна істотної ролі не грає;
2) поверхневі - продуктивність визначається поверхнею тепло- або масообміна, а також фільтрації або відстоювання.
По технологічному призначенню апарати підрозділяються на:
1) гідромеханічні, котрі у свою чергу підрозділяються на групи:
- для поділу газових, неоднорідних систем (циклони, пилоосаджувальні камери, бризковловлювачи, тканеві і електрофільтри);
- для поділу рідких неоднорідних систем (відстійники, фільтри, центрифуги, гідроциклони, сепаратори);
- для утворення неоднорідних систем (змішувачі, апарати з киплячим завислим шаром);
2) теплообмінні – в апаратах теплообмін відбувається між різними фазами або різними технологічними потоками;
3) масообмінні – апарати, у яких основним процесом є перенос маси між різними фазами або різними технологічними потоками (абсорбери, адсорбери, десорбери, розчинювачи, кристалізатори, сушарки і реактори для гетерогенних процесів).
Реактори – апарати, призначені для проведення хімічних процесів (зміни молекулярного складу речовин). Їх поділяють на два вида:
1) реактори ідеального змішування (РІЗ) – забезпечують високу інтенсивність перемішування, зміна всіх технологічних параметрів процесу (температура, тиск, концентрація, ступінь перетворення) в усьому об'єму реактора однакова. Як правило це апарати об'ємного типу;
2) реактори ідеального витіснення (РІВ) – перемішування речовин відсутнє, зміна всіх технологічних параметрів процесу в усьому об’єму реактора неоднакова. Це апарати з фільтруючим шаром, трубчасті і шахтні печі.
По технологічному призначенню реактори поділяють на:
1) контактні апарати (конвертори) – для проведення процесів у системі Г – Г с участю твердих каталізаторів;
2) печі – реактори для проведення високотемпературних процесів;
3) реактори для проведення хімічних процесів між рідинами і твердими речовинами;
4) апарати високого тиску, їх виділяють в особливу групу, тому що вони повинні витримувати тиск до 200 МПа.
1.2Вимоги до устаткування
Будь-яке устаткування повинне задовольняти де яким технологічним і конструктивним вимогам.
Технологічні:
1) максимальна продуктивність при мінімальних витратах (матеріалів, енергії, праці на обслуговування). Досягається підбором оптимальної конструкції і режиму роботи, що забезпечує максимальну інтенсивність роботи;
2) стійкість заданого технологічного режиму і основних параметрів процесу (Т, Р, С), точність і зручність регулювання, можливість застосування автоматизації. Забезпечується шляхом правільного вибору конструкції, установкою приладів контролю і регулювання процесу;
3) механізація та автоматизація завантаження і вивантаження;
4) конструкція апаратів повинна задовольняти вимогам техніки безпеки і промислової санітарії. Досягається за рахунок їхньої герметичності та ізоляції.
Конструктивні:
1) підбор конструкційних матеріалів і підвищення запасу міцності;
2) довговічність і надійність. Розрахунковий термін служби апаратів 10 - 12 років, він може бути збільшений шляхом використання корозійностійких матеріалів, застосування антикорозійних, антіфрікацийних і термостійких покрить і своєчасним ремонтом;
3) конструктивна досконалість. Характеризується малими габаритами і вагою апарата або машини, малої материало- і енергоємністю, а також простотою збірки;
4) транспортабельність;
5) уніфікація.
1.3Порядок розрахунку апаратури
1.3.1Технологічний розрахунок
Метою розрахунку є визначення розмірів апарата або числа апаратів при відомих розмірах. На основі заданої продуктивності і матеріального балансу процесу розраховують матеріальні потоки вихідних, проміжних і кінцевих речовин.
Основні розміри апарата – об'єм Yр (м3) або поверхня масо- або теплопередачі F (м2) обчислюють відповідно до норм технологічного режиму (Т, Р, С) за законами кінетики хімічних реакцій, тепло- і масообміну.