Требования, предъявляемые к химической аппаратуре
Каждая машина или аппарат, применяемые в химическом производстве, должны сочетать в себе следующие критерии качества:
- механическую надежность
- конструктивное совершенство
- эксплутационные достоинства
- технико-экономические показатели.
Механическую надежность характеризуют: прочность, жесткость, устойчивость, долговечность, герметичность.
Прочность тесно связана с другими необходимыми требованиями – долговечностью и безопасностью конструкции. Однако оборудование не должно быть чрезмерно прочным, иначе вес и стоимость конструкции будут слишком велики. Для снижения веса и уменьшения расхода материала стараются сделать всю конструкцию не только прочной, но и равнопрочной, что важно для изделий массового производства.
Принцип равнопрочности иногда сознательно нарушают, делая одну из легко заменяемых и дешевых деталей менее прочной, чтобы в случае перенапряжения сломалась именно эта деталь (например, взрывная мембрана)
Для аппаратов и их деталей, подверженных сжимающим нагрузкам, критической может оказаться не прочность, а жесткость. Разрушение в этих случаях происходит из-за потери первоначальной формы (потери устойчивости).
Долговечность – весьма существенный критерий для оценки качества оборудования. Различают расчетную и действительную долговечность.
Расчетная долговечность – величина условная, задаваемая соответствующими ведомствами и министерствами. Для большинства оборудования химических заводов установлена долговечность от 10 до 12 лет (эти цифры берутся для амортизационных отчислений).
|
|
|
Действительная долговечность обычно больше этих сроков. Она определяется усталостью металла и эрозионным износом, а для химических аппаратов и коррозией. Однако не следует делать оборудование излишне долговечным из-за морального старения.
Герметичность – необходимое условие для аппаратов, работающих под давлением или обрабатывающих токсичные, едкие, огнеопасные или взрывоопасные вещества. При недостаточной плотности в аппаратуре, работающей при перепаде давлений, появляются утечки, приводящие к потере производительности.
Конструктивное совершенствохарактеризуют: простота устройства, малый вес и габариты, малая затрата дорогих или дефицитных материалов, технологичность конструкции, высокий КПД.
Простота, малый вес и расход материалов, технологичность конструкции влияют главным образом на стоимость оборудования и, следовательно, на величину капитальных затрат. Рациональная конструкция оборудования определяет высокий КПД, эксплутационные качества оборудования и в значительной мере влияет на величину эксплутационных расходов. Под технологичностью конструкции подразумевают дешевизну, легкость изготовления, достигаемые за счет простоты формы, уменьшения величины обрабатываемых поверхностей, правильного выбора допусков, применения стандартных деталей.
|
|
|
Эксплутационные достоинства определяются: удобством, простотой и дешевизной эксплуатации, сборки, разборки и ремонта; возможностью контроля и проведения испытаний; бесперебойностью в работе и легкостью поддержания режима; бесшумностью, отсутствием вибрации во время работы; малочисленностью обслуживающего персонала; безопасностью аппарата во время эксплуатации; невозможностью нечаянной поломки и удобством перевозки.
Удобство и простота обслуживания обычно связаны со значительным усложнением и удорожанием оборудования.
Автоматизация производства является самым кардинальным решением вопросов, связанных с равномерностью поддержания режима, упрощением обслуживания и уменьшением численности персонала. Усложнение аппаратуры, установка дополнительных регулирующих устройств и увеличение капитальных затрат, вызываемые автоматизацией производств, окупаются уменьшением эксплутационных расходов и повышением качества продукции.
|
|
|
Любое усложнение конструкции оборудования, его автоматизация и установка дистанционного управления оправданы, если они гарантируют безопасность во время работы и при аварийных нарушениях режима.
Современные химические машины и аппараты бывают очень больших размеров, например, отстойники делаются диаметром до 50 метров, вращающиеся печи – диаметром 5 и до 180 метров длиной, колонны высотой до 60 метров. Вес аппаратов доходит до многих сотен тонн. Такие большие и тяжелые аппараты в собранном виде перевозить невозможно. Все транспортируемые по ж/д грузы должны полностью умещаться в пределах ж/д габарита, а вес не превышать грузоподъемность вагона или платформы.
Технико-экономические показатели: производительность оборудования, расходные коэффициенты, стоимость оборудования и расходы на его эксплуатацию, и себестоимость продукции.
Под полной или номинальной производительностью аппаратов понимают их расчетное или гарантированное заводом–изготовителем значение. Фактическая производительность часто оказывается гораздо больше номинальной. Следует отличать от полной удельную производительность, показывающую величину часового съема продукции с 1м3 объема или с 1 кг веса оборудования.
|
|
|
Расходные коэффициенты характеризуют расходы сырья, топлива, пара, воды, сжатого воздуха, электроэнергии и т.д. на 1т. или 1м3 продукции.
Стоимость оборудования определяет величину капитальных затрат. Дорогое, но более совершенное оборудование может оказаться значительно рентабельнее дешевого или устаревшего. Чем выше КПД и удельная производительность оборудования и чем меньше расходные коэффициенты и расходы на эксплуатацию, тем меньше себестоимость продукции.
2. Основные причины, влияющие на конструкцию химических аппаратов.
Рассмотрение требований, предъявляемых к химической аппаратуре, даст возможность установить причины, определяющие конструкцию и размеры химической аппаратуры. Этими причинами являются:
-технологический процесс, проводимый в аппарате;
-силы, действующие на аппарат;
-способ изготовления аппарата;
-эксплутационные требования;
Технологический процесс и требуемая производительность в основном определяют устройство и основные размеры аппарата ( длину, диаметр и т.д.) При этом учитываются: характер проводимого процесса – гидравлический, тепловой, диффузионный или химический; скорость протекания процесса; способ проведения процесса (периодический или непрерывный); агрегатное состояние веществ и его изменение во время проведения процесса; термодинамические условия (давление, температура и концентрации обрабатываемых веществ); агрессивность обрабатываемых веществ; чистота получаемого продукта.
Силы и другие механические нагрузки, действующие на части аппарата, определяют их прочные размеры. Прочные размеры определяют с учетом механических свойств материалов, характера, интенсивности и степени динамичности нагрузки, формы нагруженных частей, температуры, влияющей на прочность материалов, и изменение толщины стенки в результате коррозии.
Способ изготовления сказывается на форме, толщине стенок и стоимости аппаратов. Способ изготовления зависит от технологических свойств и обрабатываемости конструкционного материала, а также от оснащенности завода и серийности продукции.
Эксплутационные требования сказываются на конструкции аппаратов, их узлов и устройств (сальники, фланцы, люки, крышки, смотровые стекла, питатели, разгрузчики и т.д.)
Касаясь общих тенденций в отношении конструирования химических аппаратов с точки зрения проводимых процессов, можно сделать следующие выводы:
1. Аппараты непрерывного действия более прогрессивны, чем аппараты периодического действия. Они позволяют лучше использовать их объем, получить более однородную продукцию и легко поддаются автоматизации.
2. Аппараты для обработки жидких и газообразных сред более компактны и эффективны, чем аппараты для обработки кусковых материалов. Гораздо легче обеспечить массообмен и т/о между жидкостью, паром, газом, чем между ними и кусковыми материалами.
3. Аппараты с подвижным слоем зернистых материалов эффективнее аппаратов с неподвижным или механически перемешиваемым слоем.
4. Аппараты, действующие по принципу полного вытеснения, более прогрессивны, чем аппараты, действующие по принципу полного смещения, потому что перемешивание снижает движущую силу процесса и не может обеспечить оптимальное время пребывания для всех частиц материала.
5. Аппараты, в которых достигаются высокие скорости обрабатываемых веществ и работающие в предельных гидравлических режимах, более эффективны, чем аппараты, работающие в умеренных режимах.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 1642; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!