5.4. Расчет определяющих размеров и параметров объекта (технологический расчет объекта)

Целью технологического расчета является нахождение определяющих размеров аппарата при которых его техническая характеристика будет соответствовать требованиям, установленным в задании. Этот раздел является ключевым в пояснительной записке, так как на основе проведенных расчетов осуществляется выбор исполнительных размеров проектируемого аппарата.

Если тема курсового проекта по дисциплине «Оборудование предприятий химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» соответствует теме курсового проекта по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии» данный раздел можно не выполнять. Достаточно сделать ссылку на предыдущий проект по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии» и позаимствовать из него все необходимые материалы и сведения.

Если объекты проектирования в названных проектах разные, технологический расчет выполняется в полном объеме, как это делается в курсовом проекте по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии». При этом следует руководствоваться методическими указаниями [6]. В разделе приводятся расчеты определяющих геометрических размеров аппарата, таких как: диаметр, высота, объем рабочего пространства, площадь поверхности теплообмена и т. д. Вычисляются показатели интенсивности и эффективности функционирования аппарата (машины). Также рассчитываются показатели удельного потребления энергии, сырья, вспомогательных материалов, энергоносителей, теплоносителей и т. д.

Технологический расчет должен быть выполнен по методикам, изложены в действующих нормативных документах, или по общепризнанным правилам, которые описанным в технической или учебной литературе. В настоящее время для большинства аппаратов и машин химической технологии разработаны методы расчета протекающих в них тепловых и массообменных процессов [1-7].

5.5. Подбор конструкционных материалов, стандартных и нормализованных элементов

При подборе конструкционных материалов для основных элементов проектируемого аппарата (машины) необходимо учитывать следующие факторы:

• Коррозионную стойкость материала к перерабатываемой среде при заданных рабочих параметрах (температура, давление, состав среды);

• Рабочие условия (температурный режим, внутренние и внешние силовые воздействия механические колебания и др.);

• Соответствие материала величине и характеру нагрузки (статическая, переменная, ударная и т.д.);

• Механические свойства материала: пределы прочности, текучести, выносливости, ползучести; модуль упругости; ударная вязкость и др.;

• Технологические свойства материала относительно выбранного способа изготовления объекта (свариваемость, обрабатываемость и др.);

• Наличие требуемых полуфабрикатов (листовой прокат, сортовой прокат, поковки, отливки и др.);

• Стоимость полуфабриката и его доступность.

Т. к. для разрабатываемой конструкции могут быть использованы различные конструкционные материалы, для обоснованного выбора рекомендуется составить сравнительную таблицу потребительских свойств конкурирующих марок.

Подбор конструкционного материала осуществляется по справочным данным [8-12]. В первую очередь учитывается коррозионная стойкость материала, поэтому в разделе приводятся сведения о коррозионной активности рабочей среды, описывается механизм возможного коррозионного разрушения, а при необходимости, рассматриваются способы противокоррозионной защиты.

Детали и сборочные единицы современных аппаратов и машин делятся на следующие виды:

1. Стандартные – производятся на предприятиях массового производства в соответствие с государственными (ГОСТ) или отраслевыми (ОСТ) стандартами, которые устанавливают требования к свойствам и качеству изделий;

2. Нормализованные – производятся специализированными предприятиями в соответствие с нормалями (отраслевыми, ведомственными), которые регламентируют свойства и качество изделий;

3. Унифицированные – производятся по техническим условиям предприятия-изготовителя. Согласно ГОСТ 23945.0-80 унификацией называют приведение изделий к единообразию на основе установления рационального числа их разновидностей;

4. Нестандартные – производятся по индивидуальным чертежам, которые разрабатываются конкретно для данных деталей и сборочных единиц.

При проектировании оборудования элементы 1 и 2-го видов считаются покупными, чертежи и спецификации для них не разрабатываются, Элементы 3-го вида могут быть отнесены к покупным или индивидуального изготовления, в зависимости от решения разработчика оборудования. Элементы 4-го типа всегда относятся к изделиям, для изготовления которых требуется разработка конструкторской документации.

В настоящее время оборудование для промышленности, в том числе и химической, производится с максимальным использованием стандартных, нормализованных и унифицированных элементов. Это в значительной степени удешевляет себестоимость оборудования и снижает затраты на его ремонт и обслуживание. Так например, корпуса химических аппаратов не относятся к стандартным изделиям, однако его составные части (обечайки, крышки, днища и др.) выбираются по стандартам или нормалям. Они изготавливаются на определенные диаметры и давления, которые выбираются из рядов номинальных размеров и номинальных давлений.

Использование стандартных и нормализованных элементов при проектировании (конструировании) оборудования обеспечивает следующие преимущества:

Позволяет определять конструкцию, размеры, допустимые параметры типовых элементов по нормативным документам без выполнения расчетов;

Исключает необходимость разработки конструкторской документации для стандартных и нормализованных деталей и сборочных единиц;

Сокращает сроки и повышает качество проекта;

Выбор конструкций типовых элементов химических аппаратов производится по нормативным документам. При этом следуют правилу – выбранные номинальные параметры (диаметр, давление, объем и др.) должны незначительно превышать аналогичные расчетные параметры. В приложении А приведен список основных нормативных документов, которыми следует руководствоваться при конструировании корпусов и других элементов химических аппаратов.