Энгельсский технологический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Саратовский государственный технический университет имени »
Кафедра: Машины и аппараты химических производств
Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А
по дисциплине ДС № 09 – Машины и аппараты химических производств для специальности 240801 - Машины и аппараты химических производств
(дневная и заочная формы обучения)
Курс - 1У и У Курсовой проект – в 9 семестре (11)
Семестр - 8 и 9 (10,11) Зачет – в 8 семестре (10)
Лекции –Экзамен – в 9 семестре (11)
Практические занятия –Самостоятельная работа – 100 час.
Лабораторные занятия –
Всего ауд. –
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
«_ » 201 г., протокол №
Зав. кафедрой ____________
Рабочая программа утверждена на заседании УМКС/УМКН
«__»__________ 201__ г., протокол № _
Председатель УМКС/УМКН
_________________
Энгельс- 2011 г.
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1. Цель преподавания дисциплины
Цель преподавания дисциплины «Машины и аппараты химических производств» состоит в завершающей подготовке специалистов для производственной, проектно-конструкторской и исследовательской деятельности в области создания и эксплуатации технологического оборудования химических производств».
1.2. Задачи изучения дисциплины
Основными задачами изучения дисциплины являются: научить студента эффективно использовать знания, полученные в естественнонаучных и общеинженерных дисциплинах, для решения конкретных практических задач в области проектирования, монтажа, испытаний и эксплуатации машин и аппаратов химических производств; сформировать у них умение проектировать, технически обслуживать химическое оборудование и проводить научные исследования.
Обязательным в курсе является изучение автоматизированных методов расчета, а также знакомство с нормативными материалами.
При изучении аппаратов, предназначенных для проведения основных процессов химической технологии, рекомендуется следующая общая методологическая последовательность освоения соответствующих разделов курса:
1.3. Перечень дисциплин, знание которых студентами необходимо
для усвоения данной дисциплины:
-Математика
- Физика
-Информатика
-Химия
-Теоретическая механика
-Экология
-Инженерная графика
-Сопротивление материалов
-Теория механизмов и машин
-Гидравлика и гидравлические машины
-Детали машин
-Материаловедение и обработка материалов
-Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость
-Технология машиностроения отрасли
-Термодинамика
-Безопасность жизнедеятельности
-Процессы и оборудование отрасли
-Технология производств отрасли
-Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли
-Химическое сопротивление и защита от коррозии
-Методы и техника защиты окружающей среды
2. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине
Студент должен знать устройство, основные рабочие характеристики и принципы расчета, в том числе и автоматизированного, типовых машин и аппаратов химических производств, тенденции и пути совершенствования оборудования, нормативные материалы.
Студент должен уметь выбирать необходимый типоразмер стандартных машин и аппаратов, производить тепловой, гидравлический и механический расчеты оборудования, находить оптимальные решения при проектировании и эксплуатации механического и технологического оборудования химических производств.
3. Распределение трудоемкости (час) дисциплины по темам и видам занятий
№ мод. | № нед. | № темы | Наименование темы | Ч А С Ы | ||||
Всего | лекц. | л. з. | пр. з. | СРС | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | 1,2,3 | 1 | Общие сведения о машинах и аппаратах. Проектирование и конструирование | 22 (4) | 6 (2) | - | 6 (2) | 10 |
2 | 4-12 | 2 | Теплообменные аппараты | 75(36) | 20(10) | 17(16) | 18(10) | 20 |
3 | 13-17 | 3 | Колонные массообменные аппараты | 44(12) | 14 (6) | 10 (6) | 20 | |
4 | 1-7 | 4 | Сушильные аппараты и установки. | 37 (6) | 17 (6) | 20 | ||
5 | 8-12 | 5 | Машины и аппараты разделения неоднородных систем | 34 (6) | 14 (6) | 20 | ||
6 | 13-17 | 6 | Промышленные печи и химические реакторы. | 24 (6) | 14 (6) | 10 | ||
ИТОГО: | 85 (36) | 17 (16) | 34 (18) | 100 |
4. Содержание лекционного курса
№ темы | Всего часов | № лекции | Тема лекции Вопросы, отрабатываемые на лекции |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 6 (2) | 1 | Вводная лекция. Предмет курса, его цели и задачи. Содержание курса. Связь с другими дисциплинами. Формы учебных занятий и отчетность по курсу. Литература для изучения курса. Задачи, решаемые инженером-механиком химической промышленности |
2 | Проектирование, конструирование, эксплуатация и исследования в деятельности инженера. Требования, предъявляемые к оборудованию химических производств. Стадии проектирования оборудования химических производств. | ||
3 | Методы и приемы конструирования. Нормативно-техническая документация для проектирования, расчетов и эксплуатации машин и аппаратов. | ||
2 | 20 (10) | 4 | Общие сведения об теплообменных аппаратах в химической технологии. Теоретические основы работы теплообменных аппаратов. Расчет коэффициентов теплообмена и теплоотдачи. |
5 | Интенсификация процессов теплопередачи. Способы интенсификации процессов теплообмена и теплопередачи. Расчет коэффициента теплопередачи через ребристую стенку. Конструкции ребристых поверхностей. | ||
6 | Классификация теплообменных аппаратов. Типы кожухотрубчатых теплообменных аппаратов. Элементы кожухотрубчатых теплообменников; их конструктивное исполнение и работа. | ||
7 | Виды теплообменников. Секционные теплообменники и типа «труба - в трубе». Змеевиковые теплообменники. Оросительные теплообменники. Графитовые теплообменники. Аппараты воздушного охлаждения. Пластинчатые теплообменники. Спиральные теплообменники. | ||
8 | Тепловой расчет теплообменных аппаратов. Задачи расчета и последовательность проектирования теплообменников. Методика расчета теплообменников-рекуператоров. Компоновочный и гидравлический расчеты. | ||
9 | Механический расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов. Обечайки, днища и крышки. Трубные решетки. | ||
10 | Расчет кожухотрубчатых теплообменников с применением ЭВМ. Блок-схема и алгоритм расчета. Теплообменники на тепловых трубах. | ||
11 | Выпарные аппараты. Типовые конструкции. | ||
12 | Расчет выпарных установок с помощью ЭВМ. Блок-схема и алгоритм расчета | ||
13 | Накипеобразование и отложения в теплообменниках и выпарных аппаратах. Технико-экономические показатели эффективности теплообменных аппаратов. Правила эксплуатация и техника безопасной работы при обслуживании теплообменников. | ||
3 | 14(6) | 14 | Общие сведения о колонных массообменных аппаратах. Классификация ректификационных колонн по принципу образования контакта фаз. |
15 | Основные конструктивные характеристики колонн. Сравнительные показатели и рекомендации по выбору колонн | ||
16 | Гидродинамика и гидравлические сопротивления барботажных колонн. Расчет конструктивных элементов и узлов ректификационных колонн. | ||
17 | Технологический расчет ректификационных колонн с помощью ЭВМ. Принципы расчета ректификационных колонн на прочность и устойчивость. | ||
18 | Пути совершенствования техники ректификации. Экономия теплоты и ректификационных установках. Правила безопасной эксплуатации ректификационных установок. | ||
19 | Абсорбционные колонны. Принципы работы и расчета. Типовые схемы и конструкции абсорберов. | ||
20 | Десорбционные колонны. Принципы работы и расчета. Типовые схемы и конструкции абсорберов. | ||
20 | |||
4 | 17(6) | 21 | Способы сушки материалов. Основные характеристики тепловой сушки. |
22 | Классификация сушилок, сушимых материалов и сушильных агентов. Тепло - и массоперенос в процессе сушки. | ||
23 | Определение продолжительности сушки в условиях внешней задачи тепло - и массообмена. | ||
24 | Основные типы сушилок, используемых в химической промышленности. Устройство и основные характеристики барабанных сушилок. Ленточные и вальцеленточные сушилки. Распылительные сушилки. | ||
25 | Сушилки для дисперсных материалов. Сушилки с псевдоожиженным слоем. Аэрофонтанные сушилки. | ||
26 | Пневматические сушилки: трубы-сушилки; спиральные; вихревые, циклонные. Вспомогательное оборудование сушильных установок | ||
27 | Методика расчета сушильных установок. Технологический (тепловой) расчет. Выбор сушилок стандартных типоразмеров. | ||
28 | Расчет на прочность аппаратов для сушки. Тенденции развития сушильной техники. Техника безопасной эксплуатации сушильных установок. | ||
5 | 14 (6) | 29 | Фильтры для жидкостей. Классификация конструкции. Методика расчета фильтров. |
30 | Центрифуги. Классификация и типовые конструкции. Методика расчета центрифуг. | ||
31 | Сепараторы. Классификация и типовые конструкции. Методика расчета. | ||
32 | Механический расчет центрифуг и сепараторов. Работа валов, прочность валов, прочность обечаек, вибрация центрифуг и сепараторов. Критерий прочности. | ||
33 | Циклоны. Гидроциклоны. Пылеочистные циклоны. Фильтры для газов. | ||
34 | Фильтры для газов. | ||
35 | Электрофильтры. Аппараты мокрой пылеочистки. Основы безопасной эксплуатации машин и аппаратов для разделения неоднородных систем. | ||
6 | 14 (6) | 36 | Общие сведения о печах. Печь как химико-термическая система. Теплотехнические процессы в печах. Термотехнологические процессы. Классификация печей. |
37 | Термотехнологические процессы. Классификация печей. | ||
38 | Основные термотехнологические и теплотехнические процессы в печах. Обжиг, сжигание, пиролиз, крекинг, термическое разложение. Горение топлива и теплообмен в печах. | ||
39 | Трубчатые печи крекинга и пиролиза. Устройство и работа. Основные характеристики. Технологические расчеты. | ||
40 | Тепловой, гидравлический и аэродинамический расчеты трубчатых печей. Основы техники безопасности при эксплуатации печей | ||
41 | Реакционные аппараты и их классификация. Реакторы для жидкофазных процессов. Реакторы газофазных процессов. | ||
42 | Реакторы для жидкофазных процессов. Реакторы газофазных процессов. |
5. Перечень практических занятий
№ темы | Всего часов | № занятий | Тема практического занятия. Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 6 (2) | 1 | Ознакомление с нормативными документами. ГОСТы и стандарты по тепло - и массообменную аппаратуру и их элементы |
2 | Ознакомление с нормативными документами. Методики расчета тепло - и массообменной аппаратуры и их элементов с использованием ГОСТов, стандартов, руководящих документов. | ||
3 | Приемы конструирования. Метод аналогий, метод инверсии, метод мозгового штурма. | ||
2 | 18(10) | 4 | Расчет коэффициентов теплообмена. Конвективный теплообмен в трубах и каналах. |
5 | Расчет коэффициентов теплопередачи. Теплопередача через плоские, цилиндрические и оребренные стенки. | ||
6 | Тепловой поверочный расчет теплообменников-рекуператоров. Кожухотрубчатые теплообменники. | ||
7 | Секционные теплообменники. | ||
8 | Теплообменники типа «труба в трубе». | ||
9 | Гидравлический расчет теплообменников. Кожухотрубчатые теплообменники. | ||
10 | Расчет теплообменников с фазовыми изменениями теплоносителей. Испарители. | ||
11 | Механический расчет теплообменников. Кожухотрубчатые теплообменники. | ||
12 | Конденсаторы | ||
3 | 10 (6) | 13 | Расчет гидравлического сопротивления. Колонны тарельчатые. |
14 | Колонны насадочные. | ||
15 | Расчет массообменных процессов в колоннах аппаратах. | ||
16 | Технологический расчет ректификационных колонн. Тарельчатые колонны. | ||
17 | Насадочные колонны. |
6. Перечень лабораторных работ
№ темы | Всего часов | № работы | Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на лабораторных занятиях. |
1 | 2 | 3 | 4 |
2 | 17 (16) | 1 | Изучение, расчет и выбор стандартизованного кожухотрубчатого теплообменного аппарата |
2 | Проектирование и расчет тепловой изоляции. | ||
3 | Работа теплообменного аппарата в условиях нарастания отложений на поверхности теплопередачи. | ||
4 | Работа теплообменного аппарата при наличии дефектных трубок |
7. Задания для самостоятельной работы студентов
№ темы | Всего часов | Вопросы для самостоятельного изучения | Литература |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 10 | Нормативно-техническая документация. Технологическое оборудование, элементы, материалы и их выбор. Общезаводское оборудование. | /14/-с.4:8;с.26-92;с.123-169;с.182-264./16/-с.10-24;с.122-124;с.292-297./5/-с.3-36. |
2 | 10 | Специальные типы и конструкции теплообменных аппаратов. Конструктивное исполнение элементов кожухотрубчатых теплообменников. Методы борьбы с отложениями загрязнений в теплообменниках. Методы повышения эффективности работы теплообменников. | /1/-с.5-68./5/-с.155-205./2/-с.145-195. |
3 | 10 | Конструкции контактных массообменных устройств и их основные параметры. Выбор тарельчатых колонных аппаратов. Экстракционные аппараты для систем «жидкость-жидкость». | /1/-с.69-89./2/-с.220-237./3/-с.298-335./4/-с.130-153./1/-с.115-124./3/-с.359-372. |
4 | 20 | Кондуктивные и терморадиационные сушилки. Туннельные сушилки. Полочные сушилки. Петлевые сушилки. Механическое оборудование сушильных установок. Устройство и конструкция барабанных сушилок. Газораспределительные решетки сушилок с кипящим слоем. Комбинированные сушильные установки. Распылительные устройства сушилок. Методика выбора типа сушильного аппарата. Автоматизированный расчет сушильных установок. | /1/-с.124-161./2/-с.294-308. |
5 | 10 | Устройство и работа плиточно - рамного фильтр-пресса. Камерный фильтр-пресс. Автоматизированный фильтр-пресс ПАКМ. Расчет на прочность барабанных вакуум-фильтров. Дисковые вакуум-фильтры. Устройство и работа сепараторов. Перспективная техника разделения неоднородных систем. | /1/-с.222-242./2/-с.59-82./3/-с.5-27./4/-с.45-81. |
6 | 10 | Устройство и работа шахтных печей и печей крекинга и пиролиза. Ограждение, змеевики, подвески, форсунки и горелки трубчатых печей. Перспективная реакционная техника. | /5/-с.243-298./2/-с.206-265./2/-с.238-293;с.309-332. |
8. Курсовое проектирование
Курсовой проект является одним из важнейших этапов изучения дисциплины. Его целью является закрепление и углубление полученных студентами теоретических знаний путем их применения к решению расчетно-конструкторских и проектных задач по избранной специальности.
В курсовом проекте студенты разрабатывают конструкцию машины, технологического аппарата или технологической установки заводов изучаемой отрасли. Задания на проект студентам выдаются в индивидуальном порядке, и, как правило, они должны быть посвящены разработкам машин и аппаратов из номенклатуры оборудования предприятия, на котором производится конструкторско-технологическая практика, предусмотренная планом.
Курсовой проект должен соответствовать ЕСКД и состоять из пояснительной и графической частей
Пояснительная записка к проекту должна включать:
1. Введение.
2. Назначение и область применения проектируемого оборудования (установки аппаратов и т. д.).
3. Описание принципиальной технологической схемы установки.
4. Технологические расчеты (материальные, кинетические, тепловые, гидромеханические и т. д.).
5. Механические расчеты на прочность, устойчивость, жесткость.
6. Выводы.
7. Список используемой литературы.
Трудоемкость работ по выполнению курсового проекта составляет примерно 60 часов.
9. Курсовая работа - учебным планом не предусмотрена
10. Расчетно-графическая работа - учебным планом не предусмотрена
11. Контрольная работа – выполняется студентами заочной формы (см. методическое руководство) / 20/.
12. Экзаменационные вопросы:
1. Задачи, решаемые инженером-механиком химической промышленности.
2. Требования, предъявляемые к оборудованию химических производств.
3. Стадии проектирования оборудования химических производств.
4. Нормативно-техническая документация для проектирования, расчетов и эксплуатации машин и аппаратов. Методы и способы решения творческих задач.
5. Роль теплообменных аппаратов в химической технологии и их назначение.
6. Коэффициент теплопередачи в теплообменниках и его расчет.
7. Коэффициенты теплообмена в теплообменниках и их расчет для однофазных теплоносителей и при наличии фазовых переходов (кипение, конденсация).
8. Общие методы интенсификации процессов теплопередачи в теплообменниках.
9. Классификация теплообменных аппаратов.
10. Типы и характеристики кожухотрубчатых теплообменных аппаратов.
11. Конструкции и рабочие характеристики кожуха и распределительных камер кожухотрубчатых теплообменников.
12. Конструкции и рабочие характеристики теплообменных труб, трубных решеток и перегородок в кожухотрубчатых теплообменниках.
13. Конструкции, работа и характеристики секционных, змеевиковых и оросительных теплообменников.
14. Конструкции, работа и характеристики графитовых теплообменников и аппаратов воздушного охлаждения.
15. Интенсификация теплообмена в трубчатых теплообменниках.
16. Конструкции, работа и характеристики пластинчатых и спиральных теплообменников.
17. Задачи расчета и последовательность проектирования теплообменных аппаратов.
18. Последовательность и расчетные зависимости теплового и гидравлического расчетов теплообменников-рекуператоров .
19. Основные положения механического расчета элементов кожухотрубчатых теплообменников.
20. Блок-схема и основные зависимости для теплового расчета кожухотрубчатых теплообменников с применением ЭВМ.
21. Технико-экономические показатели эффективности теплообмеников и их расчет.
22. Конструкции и работа теплообменников на тепловых трубах.
23. Новые перспективные типы и конструкции теплообменных аппаратов.
24. Назначение и основные характеристики электронагревательных установок.
25. Правила эксплуатации теплообменных аппаратов.
26. Типовые конструкции выпарных аппаратов и их элементов.
27. Блок-схема и количественные связи для расчетов выпарных аппаратов с помощью ЭВМ.
28. Процессы накипеобразования и отложения загрязнений в теплообменниках и выпарных аппаратах.
29. Конструкции, работа и основные характеристики ректификационных колонн непрерывного действия.
30. Расчет ректификационных колонн методом теоретических тарелок.
31. Типы ректификационных колонн, их выбор.
32. Гидродинамика и гидравлическое сопротивление барботажных колонн.
33. Расчет конструктивных элементов и узлов ректификационных колонн.
34. Блок-схема и количественные связи для расчета ректификационных колонн с помощью ЭВМ.
35. Пути совершенствования техники ректификации.
36. Пути экономии теплоты в ректификационных установках.
37. Основы техники безопасности при эксплуатации ректификационных установок.
38. Абсорбционные колонны. Принципы работы и расчета.
39. Типовые схемы и конструкции абсорберов.
13. Список основной и дополнительной литературы
основная
1.Основы проектирования химических производств: Учебник для вузов / Под. ред. . – М.: ИКЦ « Академкнига», 2008 – 332 с.
2. Машины и аппараты химических производств: Учебное пособие для вузов / и др. / Под общей редакцией . – Калуга: Издательство , 2008. – 872с.
3. , , Рачковский машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки ( примеры и задачи). Учебное пособие. – М.: Альфа – М.2008. – 720с.
дополнительная
4.Машины и аппараты химических производств/ и др.- М.:Машиностроение,1989.-368с.
5.Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи/ Под ред. - М. :Машиностроение, 19с.
6.Чернобыльский и аппараты химических производств.- М.: Машиностроение, 1974с.
7., Шеин и аппараты общехимического назначения: Уч. пособие.- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1981.-304с.
8., Круглов конструирования и расчета машин и аппаратов нефтеперерабатывающих заводов.- М.: Машиностроение, 1978.-328 с.
9.Ректификационные и абсорбционные аппараты. М. :Химия, 19с.
10.Расчет основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Под ред. :Химия. 1979.-568 с.
11.Соколов .- М.: Химия, 197с.
12. и др. Пластинчатые и спиральные теплообменники.- М.: Машиностроение, 1973.-288 с.
13., Харас аппаратов и оборудования для нефтяной и газовой промышленности. М.: Кадры 19с.
14. и др. Очистка от пыли, газов и воздуха в химической промышленности. Д. :Химия. 19с.
15., Шеин и монтаж химического оборудования. Л.: Химия, 19с.
16.Форамазов нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация.-М.: Химия, 1984.-328 с.
17.Алперт проектирования химических установок.- М.- Высш. школа, 198с.
18.Иоффе процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1991.-352 с.
19.Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств / и др., Под общ. ред. . – Л.: Машиностроение, 1988.-303 с.
20.Машины и аппараты химических производств. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности 240801 (заочной формы обучения) /
14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники
По всем разделам дисциплины имеются плакаты, которые используются при изучении дисциплины. Общее число плакатов, которые используется при выполнении лабораторного практикума и в курсовом проектировании по дисциплине.
Рабочую программу составила к. х.н., доцент
