135

Машины и аппараты химических производств Курс лекций Оглавление

1. Классификация химических машин и аппаратов 2

2. Аппараты для перемешивания жидких сред 2

3. Конструкции аппаратов 4

4. Механические перемешивающие устройства 5

5. Методика расчета перемешивающих устройств. 13

6. Приводы мешалок 19

7. Уплотнения 29

8. Фильтры. Классификация неоднородных систем 42

9. Фильтры для разделения суспензий 42

10. Классификация фильтров 44

11. Типовые конструкции 44

12. Центрифуги 56

13. Классификация центрифуг 57

14. Способы выгрузки осадка из роторов центрифуг 59

15. Конструкции центрифуг 67

16. Методика расчета 74

17. Основные положения расчета на прочность роторов центрифуг 82

18. Критическая скорость валов 86

19. Трубопроводные системы. Классификация технологических трубопроводных систем 90

20. Запорная арматура 94

21. Краны 95

22. Вентили 101

23. Задвижки 106

24. Реакторы химической промышленности 109

25. Классификация химических реакций 110

26. Классификация реакторов 110

27. Аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и промежуточного типа 112

28. Реакторы для проведения гомогенных реакций в газовой фазе 114

29. Реакторы для системы жидкость - жидкость 117

30. Червячные машины. Назначение и классификация 120

31. Схема червячной машины 120

32. Теоретические основы переработки материала не червячных машинах 122

33. Валковые машины 127

34. Конструкция валковых машин 128

35. Основные детали и узлы валковых машин 131

Основные понятия и определения

Машиной - называется устройство для переработки материала, причем, материал может изменить форму, размеры, но не меняет химического состава.

Аппаратом - называется устройство для переработки материала, при этом материал меняет свои физико-механические свойства.

1.Классификация химических машин и аппаратов

Классификацией называется логическая операция, состоящая в разделении множества предметов по обнаруженным сходствам на отдельные группы. Классификация машин и аппаратов осуществляется для упорядочения номенклатур и специализации заводов химического машиностроения. В качестве примера можно привести укрупненную классификацию химического оборудования, включающую 20 групп. При этом было выделено 15 групп оборудования по химическому процессу:

1. Аппараты емкостного типа с перемешивающими устройствами

2. Аппараты емкостного типа с неподвижными устройствами

3. Фильтры

4. Центрифуги

5. Жидкостные сепараторы

6. Кристаллизаторы

7. Грануляторы

8. Теплообменные аппараты

9. Выпарные аппараты

10. Колонные аппараты

11. Сушильные аппараты

12. Аппараты с вращающимися барабанами для обжига, сушки и кристаллизации

13. Электролизеры

14. Краскотерочные машины

15 Промышленные печи

Три группы по специфическим качествам самой аппаратуры:

1. Аппараты высокого давления (Р.>64 кг/см²)

2. Эмалированная аппаратура

3. Аппараты из неметаллических материалов

2.Аппараты для перемешивания жидких сред

Перемешивание в жидких средах применяется в химической промышленности для приготовления суспензий, эмульсий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов. В последнем случае перемешивание осуществляют непосредственно в предназначенных для проведения этих процессов аппаратах, снабженных перемешивающими устройствами.

Цель перемешивания определяется назначением процесса. При приготовлении эмульсий для интенсивного дробления дисперсной фазы необходимо создавать в перемешиваемой среде значительные срезающие усилия, зависящие от величины градиента скорости. В тех зонах, где градиент скорости жидкости имеет большое значение, происходит наиболее интенсивное дробление диспергируемой фазы.

В случае гомогенизации, приготовления суспензий, нагревания или охлаждения перемешиваемой гомогенной среды целью перемешивания является снижение концентрационных или температурных градиентов в объеме аппарата.

При использовании перемешивания для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов в гетерогенных системах создаются лучшие условия для подвода вещества в зону реакции, к границе раздела фаз или к поверхности теплообмена.

Увеличение степени турбулентности системы, достигаемое при перемешивании, приводит к уменьшению толщины пограничного слоя, увеличению и непрерывному обновлению поверхности взаимодействующих фаз. Это вызывает существенное ускорение процессов тепло-массообмена.

Способы перемешивания и выбор аппаратуры для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых материалов. Широкое распространение в химической промышленности получили процессы перемешивания в жидких средах.

Независимо от того, какая среда смешивается с жидкостью - газ, жидкость или твердое сыпучее вещество, - различают два основных способа перемешивания в жидких средах : механический (с помощью мешалок различных конструкций) и пневматический (сжатым воздухом или инертным газом).

Кроме того, применяют перемешивание в трубопроводах и перемешивание с помощью сопел и насосов.

Наиболее важными характеристиками перемешивающих устройств, которые могут быть положены в основу их сравнительной оценки, являются:

Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса перемешивания и может быть выражена по-разному в зависимости от цели перемешивания. Например, в процессах получения суспензий эффективность перемешивания характеризуется степенью равномерности распределения твердой фазы в объеме аппарата; при интенсификации тепловых и диффузионных процессов – отношением коэффициентов тепло - и массоотдачи при перемешивании и без него. Эффективность перемешивания зависит не только от конструкции перемешивающего устройства и аппарата, но и от величины энергии, вводимой в перемешиваемую жидкость.

Интенсивность перемешивания определяется временем достижения заданного технологического результата или числом оборотов мешалки при фиксированном продолжительности процесса (для механических мешалок). Чем выше интенсивность перемешивания, тем меньше времени требуется для достижения заданного эффекта перемешивания. Интенсификация процессов перемешивания приводит к уменьшению размеров проектируемой аппаратуры и увеличение производительности действующей.

Для экономичного проведения процесса перемешивания желательно, чтобы требуемый эффект перемешивания достигался за наиболее короткое время. При оценке расхода энергии перемешивающим устройством следует учитывать общий расход энергии за время, необходимое для обеспечения заданного результата перемешивания.

Для экономичного проведения процесса перемешивания желательно, чтобы требуемый эффект перемешивания достигался за наиболее короткое время. При оценке расхода энергии перемешивающим устройством следует учитывать общий расход энергии за время, необходимое для обеспечения заданного результата перемешивания.