3. Содержание разделов основной части

2.3.1. Обзор литературных источников

В этом разделе на основании ознакомления с технической, научной и патентной литературой следует сделать обзор существующих промышленных методов производства. При сравнении методов следует уделить особое внимание основным технико-экономическим показателям предлагаемого оборудования: энергоёмкости, металлоёмкости, удобству монтажа и эксплуатации и др.

На основании сравнительных оценок технологических и технико-экономических показателей рассмотренных способов производства делается выбор оптимального варианта технологической схемы, аппаратурного оформления цеха, отделения, аппарата, отвечающего поставленным перед дипломником задачам.

Описание существующих технологических схем и конструкций аппаратов и другое дается в сжатом виде, в таком объеме, который необходим для критического их обсуждения и выбора оптимального варианта.

Ссылки в тексте на использованные источники обязательны и нумеруются в порядке их появления в тексте пояснительной записки, например: «… согласно [2]» или «…как показано в [3, с. 35]».

2.3.2. Аппаратурно-технологическая часть

В этом разделе кратко описывается технологическая схема выбранного для дипломирования объекта, включающая все изменения в случае реконструкции. Также описывается и основной аппарат или машина, которые подлежат модернизации. Не допускается повторение написанного в п. 2.3.

При описании технологической схемы указываются основные материальные потоки, аппараты, приводится их общая характеристика и сведения об условиях работы.

Желательно, чтобы студент включал в дипломный проект материалы собственных лабораторных или заводских исследований.

Технологическую схему процесса или аппарата, кроме чертежа на листе формата А1, следует выполнять в виде рисунка на стандартном листе писчей бумаги (формат А4 или А3) и прилагать к соответствующему разделу пояснительной записки.

3. Технологические и конструктивные расчеты

2.3.3.1. Материальные расчеты

До составления материального баланса должна быть определена часовая и суточная производительность цеха, отделения, аппарата с учетом длительности капитального и текущего ремонтов оборудования.

Материальные расчеты имеют своей целью определение количества производимой продукции в единицу времени (год, месяц, сутки, час), необходимого количества сырья и вспомогательных материалов, циркулирующих в процессе, количества и качества отходов производства. Необходимо также оценить вредность отходов для окружающей среды и принять решение по их обезвреживанию.

Материальные расчеты позволяют установить:

1. расчетные коэффициенты сырья на тонну готового продукта;

2. количество сырья и полуфабрикатов, загружаемых в аппарат и выгружаемых из него;

3. количество и качество отходов производства.

В конечном счете материальными расчетами определяются размеры и количество аппаратов, коммуникаций, транспортирующих машин и механизмов, хранилищ, а следовательно, и размеры производственных площадей, объемы зданий, получаются основные данные для определения капитальных вложений.

В некоторых случаях потери материалов (неполнота реакций, пыле- и брызгоунос, проливы и т. д.) можно принять по опытным данным действующих предприятий.

Критерием правильности произведенных расчетов является материальный баланс веществ, участвующих в процессе, то есть равенство между поступающими (приход) и уходящими (расход) веществами.

При непрерывном способе производства составляется часовой материальный баланс, при периодическом – суточный или на одну операцию с последующим определением числа операций в сутки.

В отдельных случаях для расчета материального баланса принимают тонну используемого сырья или тонну получаемой продукции с последующим пересчетом материальных потоков за единицу времени в соответствии с производительностью.

Материальные расчеты, как правило, заканчивают составлением таблицы расходных коэффициентов.

2. Тепловые расчеты

Тепловые расчеты выполняют с целью определения:

1. температуры системы в конце процесса, например абсорбции или сушки;

2. расхода охлаждающей воды, пара и прочих тепло- и хладагентов;

3. энергосъёма для определения поверхности охлаждения или нагрева аппарата и количества нагревающих и охлаждающих реагентов;

4. тепловых потерь.

Из тепловых расчетов находятся также и величины циркулирующих потоков, определяющих технологические параметры процесса, например плотность орошения аппарата, кратность циркуляции пульпы, производительность по газу и т. д.

В некоторых случаях (по указанию руководителя) допускается проводить расчет коэффициента теплопередачи не на основе критериальных уравнений, а принимать их по данным действующих предприятий или литературных источников. Аналогично могут использоваться и показатели теплопотерь во внешнюю среду. При отсутствии этих данных теплопотери могут быть определены исходя из температуры наружной поверхности стенки аппарата и табличных значений коэффициента теплопередачи от стенки к окружающей среде (конвекцией или излучением).

2. Конструктивные расчеты

Конструктивный расчет имеет своей целью установить окончательную конструкцию каждого аппарата с определением основных конструктивных размеров ( диаметра, высоты, поверхности греющих элементов, высоты насадки и т. п.). Основанием для расчета и выбора аппаратов являются данные теплового и материального балансов, технологического режима работы оборудования и физико-химических и аэро- и гидродинамических условий проведения в нём процессов химического взаимодействия, массообмена, теплообмена и пр. Необходимо обращать особое внимание на возможность интенсификации режимов работы аппаратов, с тем чтобы уменьшить их количество и размеры (снизить материалоёмкость оборудования). Кроме того, обязательно следует обращать внимание на простоту монтажа и удобство обслуживания, а также контроля работы аппаратов.

При проектировании следует предусматривать максимальную герметизацию и безопасность работы оборудования, возможность автоматизации и механизации каждого аппарата.

При разработке нетипового аппарата, определении его конструкции, ёмкости и габаритных размеров следует использовать ГОСТы и Нормали НИИХиммаша.

По данным материального баланса рассчитываются также размеры склада сырья, внутрицеховых ёмкостей (бункеров, резервуаров и пр.).

3. Прочностные расчеты

В настоящее время большинство химических процессов протекает в аппаратах при высоких температурах и давлениях, поэтому, наряду с технологическими расчетами, обязательно производятся расчеты аппаратов на прочность.

Под расчетом на прочность аппарата или машины понимают проверку толщины его стенки, толщины крышки (затвора), прочности болтовых соединений в наиболее опасных местах, валов, расчет модулей зубчатых соединений и т. д.

Для аппаратов, работающих под избыточным наружным давлением или осевой сжимающей нагрузкой, проводится расчет на устойчивость формы.

При размещении аппаратов вне цеха проводится проверка на ветровую устойчивость (для наиболее высоких аппаратов с большим лобовым сопротивлением).

Если аппарат работает при атмосферном давлении или давлении, близком к нему (абсорбционные и сушильные башни, промывные башни, циклоны, наливные сосуды и др.), проверка толщины стенки производится с учетом гидростатического давления, которое может возникнуть за счет упругости паров жидкости, и на аварийные случаи, когда из-за нарушения технологического режима могут быть нарушены условия работы на прочность. Болтовые соединения таких аппаратов рассчитываются, исходя из обеспечения необходимой герметичности.

В большинстве случаев аппараты высокого давления, лазы, люки, фланцы, затворы и прочие элементы являются типовыми и выбираются на основании данных конструктивного расчета по справочникам.

Все прочностные расчеты в обязательном порядке сопровождаются рисунками (направление сил, распределение моментов и напряжений).

3. Исследовательская часть

По согласованию с руководителем описываются проведенные эксперименты, приводятся результаты теоретических, экспериментальных исследований и выводы, сделанные на основании этих исследований.

3. КИП и автоматика

В этом разделе на основании анализа технологического процесса:

1) принимаются основные решения по контролю производства;

2) выбираются средства автоматического регулирования и управления, а также контроля производства.

В соответствии с первым пунктом следует установить, какие величины процесса нужно измерить и регулировать, с помощью какого потока управлять регулируемой величиной, какие для этого нужны измерения.

При автоматизации непрерывных процессов автоматическое регулирование предусматривается для всех существенных параметров режима, которые подвергаются возмущающим воздействиям.

Для периодических процессов автоматическое регулирование используется, как правило, лишь когда в ходе процесса параметр в течение длительного времени поддерживается постоянным.

Контрольно-измерительные приборы устанавливают:

• в контурах регулирования как датчик и для контроля качества регулирования и настройки регуляторов;

• для контроля важнейших технологических параметров, которые не регулируются автоматически;

• для контроля параметров, от которых зависит пожароопасность и взрывоопасность и условия труда (наличие вредных паров в воздухе цеха, взрывоопасных смесей и т. д.).

В соответствии со вторым пунктом на основании решений по контролю и регулированию производства проводят:

• выбор контрольно-измерительных приборов;

• выбор средств регулирования.

Средства контроля и регулирования выбираются по справочникам и каталогам. При выборе приборов следует уделять особое внимание свойствам контролируемой среды: температуре, давлению, вязкости, коррозионной активности и т. д.

На выбранные средства КИП и автоматизации составляется спецификация, которая в виде таблицы помещается в соответствующем разделе пояснительной записки.

Рисунок упрощенной технологической схемы с нанесенными на неё средствами автоматизации прилагается к разделу.

3. Безопасность жизнедеятельности, природопользование

и охрана окружающей среды, технико-экономическое обоснование проекта

Подробный перечень вопросов по указанным разделам представлен в программе по преддипломной практике.