Приложение .1 к приказу ректора № 52/од от «10»г.
Описание дисциплины
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА: Специальность: 170500 - Машины и аппараты химических производств. Направление: 655400 “Энерго - и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
ДИСЦИПЛИНА: Расчет и конструирование основного оборудования отрасли
СЕМЕСТР: 9.
1. Условное обозначение (код) в учебных планах: СД.10
2. Пререквизиты:
2.1. Начертательная геометрия и инженерная графика ОПД. Ф.01.
2.2. Материаловедение Технология конструкционных материалов ОПД. Ф.11.
2.3. Метрология, стандартизация и сертификация ОПД. Ф.04.
2.4. Процессы и аппараты химической технологии: ОПД.05
2.5. Машины и аппараты химических производств: СД.08
2.6. Технология химического машиностроения. СД. Ф.03.
2.7. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли. СД.01
3. Кредитная стоимость дисциплины: ??? кредитов.
4. Цель изучения дисциплины:
В данном курсе рассматриваются вопросы конструктивного и прочностного расчета химических машин и аппаратов и их отдельных элементов, а также вопросы поверочного механического расчета создаваемых конструкций. Практические занятия предполагают широкое использование современной вычислительной техники для выполнения указанных расчетов с целью научить студента, на основе ранее пройденного материала, заниматься проектированием машин и аппаратов химических производств; привить студенту вкус к использованию вычислительной техники при проведении расчетов.
5. Результаты обучения:
Конечной целью изучения дисциплины является получение студентами основополагающих сведений по вопросам проектирования технологического оборудования химических и смежных с ними производств, овладение навыками работы с отраслевыми стандартами, имеющимися САПР и пакетами прикладных программ.
6. Содержание дисциплины:
Объем и содержание дисциплины определены на основании Государственных Образовательных Стандартов № 000 тех\дс от 27.03.2000 г., и Образовательного Стандарта Томского политехнического университета.
Семестр | 9 |
Общее число часов на дисциплину | 189 |
Аудиторные занятия, часов | 81 |
Лекции, часов | 41 |
Практические занятия, часов | 40 |
Самостоятельная работа, часов | 108 |
Формы контроля | экзамен |
6.1. Теоретический курс
Лекция № 1 (2 часа)
Место и значение курса «Расчёт и конструирование основного оборудования отрасли» в ряду ранее изученных дисциплин. Задачи курса.
Основное химическое оборудование. Общие сведения.
Основные принципы проектирования.
Нормативная и справочная литература.
Лекция № 2 (2 часа)
Классификация теплообменных аппаратов (ТОА).Типы конструкций ТОА.
Преимущества и недостатки ТОА типа Н и К.
Последовательность проектирования ТОА.
Исходные данные для проектирования ТОА.
Лекция № 3 (4 часа)
Элементы конструкций теплообменников.
Требования к конструированию и изготовлению кожуха ТОА.
Основные размеры труб, используемых в ТОА, и способы их размещения и крепления.
Конструкция трубных решеток, перегородок, стяжек и распорок в ТОА.
Способы крепления трубных решеток.
Конструкции крышек и патрубков ТОА.
Конструкция фланцевых соединений и прокладок для ТОА.
Лекция 4 (4 часа)
Технологический расчет ТОА.
Выбор пространства для теплоносителя в ТОА
Деформации и нагрузки в кожухотрубчатых теплообменниках.
Конструкция компенсаторов в ТОА и основы определения их числа.
Механический расчет ТОА.
Гидравлический расчет ТОА.
Лекция 5 (4 часа)
Расчет теплообменных аппаратов с неподвижными трубными решетками, компенсатором или расширителем на кожухе по ОСТ 26-1185:
- Порядок расчета элементов кожухотрубчатых теплообменников
- Расчет на прочность элементов корпуса
- Поверочный расчет на прочность и жесткость решетки
- Поверочный расчет на прочность и устойчивость кожуха:
- Проверка прочности и устойчивости труб
- Проверка крепления труб в решетке
Лекция 6 (2 часа)
Колонные массообменные аппараты (КМА) и основные требования к их конструкции.
Опорные узлы колон. Конструкции. Требования к проектированию.
Требования к конструкции узлов ввода и вывода материальных потоков в КМА.
Лекция 7 (2 часа)
Основные этапы расчета КМА, их краткая характеристика.
Основные части КМА, их влияние на расчетные механические нагрузки.
Основные расчетные механические нагрузки на корпус КМА.
Лекция 8 (2 часа)
Происхождение эксцентрических нагрузок и их определение.
Основные расчетные сечения корпуса КМА.
Конструкция опорной обечайки и её расчетные сечения.
Критерии надежности корпуса и опорной обечайки КМА.
Конструкция нижнего опорного узла КМА и его расчетные размеры.
Лекция 9 (4 часа)
Расчетная схема КМА для определения ветровой нагрузки, основные требования к ней.
Расчет колонных аппаратов на прочность и устойчивость.
Лекциячаса)
Аппараты с механическими мешалками.
Области применения и особенности конструкций.
Рекомендации по выбору конструкции аппаратов с мешалками.
Лекциячаса)
Технологический расчёт.
Материальный и тепловой балансы. Подбор стандартного оборудования.
Лекциячаса)
Конструирование и расчет устройств для перемешивания и теплообмена.
Гидродинамический и тепловой расчёт.
Лекциячаса)
Механический расчёт перемешивающего устройства. Расчёт мощности на перемешивание. Диаметр вала.
Выбор конструкции вала.
Расчет однопролетного вала с сосредоточенными массами на виброустойчивость, жесткость и прочность.
Расчет консольного вала с сосредоточенными массами на виброустойчивость, жесткость и прочность.
Лекциячаса)
Прочностной расчёт корпусных элементов аппаратов с рубашками.
6.2. Практические занятия
Практическое занятие 1 (2 часа)
Классификация теплообменных аппаратов (ТОА).Типы конструкций ТОА. Работа с ГОСТами. Выбор исполнения теплообменника по характеристикам теплоносителей (коррозионная устойчивость).
Практическое занятие 2 (2 часа)
Формирование исходных данных на проектирование теплообменника. Обоснование выбора направления взаимного движения теплоносителей. Технологический расчёт теплообменника. Выбор ТО по ГОСТ.
Практическое занятие 3 (4 часа)
Механический расчёт теплообменника.
Расчёт толщин (по ГОСТ) кожуха, распределительных камер (цилиндрических обечаек, плоских и эллиптических крышек). Расчёт толщин стенок штуцеров.
Практическое занятие 4 (4 часа)
Расчёт теплообменника по ОСТ 26-1185. Подбор линзового компенсатора. Механический расчёт линзового компенсатора.
Практическое занятие 5 (4 часа)
Расчёт укрепления отверстий теплообменника. Расчёт фланцевых соединений (крепления распределительных камер) на прочность и герметичность. Расчёт опор и строповых устройств.
Практическое занятие 6 (2 часа)
Технологический расчёт ректификационной колонны с принятием конструктивных решений.
Практическое занятие 7 (2 часа)
Расчёт на прочность корпусных элементов колонны. Расчёт опорной обечайки. Расчёт на прогиб тарелки.
Практическое занятие 8 (4 часа)
Расчёт колонны на устойчивость от действия ветровой нагрузки по ГОСТ.
Практическое занятие 9 (2 часа)
Формирование исходных данных на проектирование реактора с мешалкой и подогревом. Выбор типа аппарата. Технологический расчёт реактора. Подбор реактора по ГОСТ (ОСТ).
Практическое занятиечаса)
Выбор конструкции мешалки. Расчёт гидродинамического режима и тепловой расчёт реактора. Определение мощности необходимой для перемешивания. Подбор стандартного привода.
Практическое занятиечаса)
Расчёт толщины вала. Расчёт вала на на виброустойчивость, жесткость и прочность.
Практическое занятиечаса)
Расчёт корпусных элементов реактора на прочность и устойчивость.
Практическое занятиечаса)
Сравнительный анализ типов основного оборудования отрасли.
7. литература
7.1. Литература основная
7.1.1. Анурьев конструктора-машиностроителя. Т. 1-3. - М.: Машиностроение, 1992.
7.1.2. и др. /Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. - Л.: Машиностроение, 1984.
7.1.3. Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств / , , ; под общ. Ред. - Л. Машиностроение. Ленингр. отд - е, 1988.
7.1.4. , /Аппараты для перемешивания жидких сред: справочное пособие - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд - е, 1979.
7.1.5.Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник/ , , и др., под общ. ред. , - М.: Машиностроение, 1986.
7.1.6. Машины и аппараты химических производств. /Под ред. .- М.: Машиностроение, 1984.
7.1.7. /Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. – Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1981. – 382 с., ил.
7.1.8. Стали и сплавы. Марочник. Справ. Изд. / и др., - М.: «Интермед Инженеринг». 2001 – 608 с., ил.
7.1.9. ГОСТ 14Сосуды и аппараты. нормы и методы расчета на прочность. - М.: Изд - во стандартов, 1980.
7.1.10. ОСТ. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Элементы теплообменных аппаратов.
7.1.11. ГОСТ . Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решётками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе. Размещение отверстий под трубы в трубных решётках и перегородках. Основные размеры. - М.: Изд - во стандартов, 1979.
7.1.12. ГОСТ . Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность укрепления отверстий. - М.: Изд - во стандартов, 1981.
7.1.13. ГОСТ 14Сосуды и аппараты. нормы и методы расчета на прочность. - М.: Изд - во стандартов, 1980.
7.1.14. ГОСТ . Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчёта на прочность при малоцикловых нагрузках. - М.: Изд - во стандартов, 1985.
7.1.15. ГОСТ Р . Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.- М. Стандартинформ, 2007
7.2. Литература дополнительная
7.2.1. Подшипники качения. Справочник-каталог/ Под ред. и . – М., Машиностроение, 1984. – 280 с., ил.
7.2.2. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР . – 10 изд. Перераб. и доп. – Л., Химия, 1987. – 576 с., ил.
8. ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
Windows XP - Vista; Total Commander; AutoCAD2000 –2009; MathCad 12 - MathCad 14; Office 2; Adobe Acrobat 8 - 9; MathType; Orfo v.9.0; Dr. Web; WinRAR.
9. КУРСОВЫЕ ПРОЕКТЫ ИЛИ РАБОТЫ:
Объектами проектирования являются механические приводы, состоящие из открытой передачи (ременной, цепной или зубчатой) и одноступенчатого зубчатого (или червячного) редуктора.
10. КООРДИНАТОР:
Преподаватель______________________
Дата «___»_____________2009 г.
