- •Лекции по дисциплине «Машины химических производств» для студентов специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств».
- •Часть 1 (32 лекционных часа)
- •Химическое оборудование, его классификация, особенности его эксплуатации…………………………
- •Сыпучие материалы, их физико-механические свойства
- •Машины для дробления сыпучих материалов……….
- •Машины для помола материалов……………
- •Машины для классификации сыпучих материалов………..
- •Список литературы……………………..
- •Для заметок……..
- •Список литературы………………
- •Дозаторы…………………
- •Контрольные вопросы по теме «Питатели и дозаторы для сыпучих материалов …………………………………..
- •Список литературы……………………………. Аннотация
- •Контрольные вопросы по теме «Химическое оборудование, его классификация, особенности его эксплуатации»
- •Сыпучие материалы, их физико-механические свойства.
- •Свойства сыпучих материалов.
- •Гранулометрический состав.
- •Основные физические характеристики сыпучих материалов.
- •Силы взаимодействия между частицами сыпучего материала – силы аутогезии.
- •Механические свойства сыпучих материалов и характеризующие их параметры.
- •Физические и теоретические основы процессов измельчения твердых тел.
- •Основные способы измельчения твердых тел (рис. 4):
- •Основные стадии дробления и измельчения.
- •Стадии измельчения
- •Теории измельчения.
- •Контрольные вопросы по теме «Сыпучие материалы, их физико-механические свойства».
- •Машины для дробления сыпучих материалов Общая классификация дробилок.
- •Щековые дробилки.
- •Область применения.
- •Усреднённый гранулометрический состав дроблённого продукта дробилок крупного дробления
- •Принцип действия и классификация:
- •Особенности конструкции дробилок со сложным движением щеки – щдс.
- •Конструкционные материалы деталей и сборочных единиц щековых дробилок.
- •Основные расчеты щековых дробилок.
- •Конусные дробилки. Область применения, принцип действия и классификация.
- •Конструкции дробилок.
- •Конструкционные материалы, используемые для изготовления деталей и сборочных единиц конусных дробилок.
- •Основные расчеты конусных дробилок.
- •4. Определение n – числа оборотов для дробилок ксд и ксм с пологими конусами.
- •Валковые дробилки.
- •Конструкция.
- •Материалы, используемые для изготовления деталей и сборочных единиц валковых дробилок.
- •Основные расчеты валковых дробилок.
- •Дробилки ударного действия.
- •Основные расчеты дробилок ударного действия.
- •Классификация барабанных измельчителей по различным критериям.
- •Однокамерная барабанная шаровая мельница мокрого помола.
- •Расчет барабанных измельчителей.
- •Измельчители раздавливающего и истирающего действия.
- •Шаро-кольцевые измельчители.
- •Роликомаятниковые измельчители.
- •Ударные, вибрационные и струйные измельчители.
- •Новые и перспективные методы измельчения материалов.
- •Контрольные вопросы по теме «Машины для измельчения материалов».
- •Машины для классификации сыпучих материалов.
- •Механические способы классификации.
- •Основные показатели процесса грохочения.
- •Основные типы грохотов.
- •Выбор схемы дробления с использованием грохочения.
- •Конструкции просеивающих элементов.
- •Закономерности процесса грохочения.
- •Последовательность выделения классов при грохочении.
- •Конструкции плоских качающихся и инерционных (вибрационных) грохотов.
- •Технологический и динамический расчеты инерционных грохотов.
- •Воздушная сепарация (классификация) сыпучих зернистых материалов.
- •Принципиальные схемы воздушных сепараторов.
- •Конструкции воздушных сепараторов.
- •Контрольные вопросы по теме «Классификация».
- •Смесители сыпучих материалов. Процессы смешивания. Классификация смесителей.
- •Контрольные вопросы по теме «Смесители зернистых сыпучих материалов».
- •Фактор разделения.
- •Классификация центрифуг.
- •Производительность осадительных центрифуг.
- •Производительность фильтрующих центрифуг.
- •Силовые факторы в элементах вращающегося ротора.
- •Механические колебания в центрифугах.
- •Уравновешивание вращающихся масс.
- •Энергетический расчет.
- •Область применения.
- •Рабочий цикл центрифуг периодического действия.
- •Производительность центрифуг периодического действия.
- •Конструкции центрифуг периодического действия. Вертикальные малолитражные центрифуги с нижним приводом.
- •Маятниковые центрифуги.
- •Подвесные центрифуги.
- •Подвесная саморазгружающаяся фильтрующая центрифуга фпс с гравитационной выгрузкой осадка.
- •Подвесная фильтрующая полуавтоматическая центрифуга периодического действия фпн с механической выгрузкой осадка с помощью специального ножа.
- •Горизонтальные автоматизированные центрифуги фгн и огн с ножевой выгрузкой осадка.
- •Центрифуги непрерывного действия.
- •Фильтрующие центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка типа фвш и фгш.
- •Горизонтальные осадительные центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка, тип огш.
- •Горизонтальные фильтрующие центрифуги непрерывного действия с пульсирующей выгрузкой осадка (фгп).
- •Непрерывнодействующие фильтрующие вибрационные центрифуги с вертикальным (фвв) и горизонтальным (фвг) расположением ротора.
- •Фильтрующие лопастные центрифуги с центробежной выгрузкой осадка.
- •Прецессионные центрифуги.
- •Жидкостные центробежные сепараторы, трубчатые центрифуги. Область применения сепараторов и трубчатых центрифуг.
- •Классификация жидкостных центробежных сепараторов по технологическому назначению.
- •Условные обозначения жидкостных центробежных сепараторов.
- •Конструктивные схемы жидкостных центробежных сепараторов различных типов и их приводов.
- •Конструкции сепараторов различных типов. Однокамерные сепараторы периодического действия.
- •Многокамерные сепараторы периодического действия.
- •Саморазгружающиеся тарельчатые сепараторы непрерывного действия.
- •Осветляющий тарельчатый саморазгружающийся сепаратор с непрерывной сопловой выгрузкой шлама.
- •Трубчатые центрифуги (сверхцентрифуги).
- •Приложение 2 Расчёт роторов центрифуг на прочность.
- •1. Предварительные сведения о комплексном (безмоментном и моментном) расчете тонкостенных осесимметричных оболочек вращения.
- •2. Прочностной расчет роторов центрифуг и жидкостных сепараторов с учетом краевых напряжений.
- •Числовые примеры расчета на прочность роторов центрифуг.
- •Фильтры для жидкостей. Общие положения, классификация фильтров.
- •Оценка скорости процессов фильтрования.
- •Основные режимы работы фильтров.
- •Работа фильтров при постоянном давлении.
- •Работа фильтров в режиме постоянной скорости.
- •Режим промывки осадка.
- •Определение общей продолжительности рабочего цикла фильтров периодического действия.
- •Классификация фильтров.
- •Конструкции фильтров. Фильтр-прессы рамные и камерные.
- •Камерный фильтр-пресс (конструкция).
- •Фильтр-прессы, оборудованные диафрагмами.
- •Фильтр-пресс автоматизированный камерный типа фпакм.
- •Фильтр-пресс автоматизированный камерный типа фамо.
- •Фильтр-пресс с бумажной лентой типа мб.
- •Листовые фильтры, работающие под давлением.
- •Ячейковые барабанные вакуум-фильтры.
- •Конструкция барабанного вакуум-фильтра с наружной фильтрующей поверхностью.
- •Барабанный вакуум-фильтр с внутренней фильтрующей поверхностью.
- •Конструкция дискового вакуум-фильтра.
- •Ленточные вакуум-фильтры.
- •Вакуум-фильтры карусельные. Принцип действия. Область применения.
- •Конструкция ковша.
- •Ленточные фильтрпрессы.
- •Механические расчеты фильтров. Фильтр-прессы.
- •Листовые фильтры под давлением.
- •Вакуум-фильтры барабанные.
- •Мощность привода вращающихся вакуум-фильтров.
- •Вопросы для самопроверки по теме «Фильтры».
- •Общие сведения.
- •Классификация и конструкции основных типов питателей.
- •Питатели без движущегося рабочего органа. Гравитационные питатели.
- •Устройство для разгрузки мелкодисперсных сыпучих материалов с низкой газопроницаемостью слоя частиц.
- •Аэрационные питатели.
- •Камерные питатели.
- •Объемные питатели с вращающимся рабочим органом.
- •Модификации винтовых питателей.
- •Шлюзовые (секторные) объемные питатели типа ш1.
- •Тарельчатые объемные питатели типа т1.
- •Трубчатые питатели.
- •Питатели с вибрационным побуждением транспортирования сыпучего материала.
- •Ленточные питатели.
- •Лотковые питатели.
- •Качающиеся (маятниковые) питатели.
- •Дозаторы.
- •Классификация дозаторов.
- •Вопросы для самопроверки по теме «Питатели и дозаторы для сыпучих материалов».
Числовые примеры расчета на прочность роторов центрифуг.
Задача №1.
В сплошном неперфорированном роторе центрифуги требуется определить по условиям прочности толщину стенки в гладкой средней части цилиндрической обечайки ротора в месте соединения с плоской крышкой (бортом) по следующим исходным данным:
Д ано:
(листовой прокат) Расчетная схема ротора.
Сталь 20
при
Решение:
Условный коэффициент заполнения ротора:
.
Исполнительная толщина стенки обечайки:
.
Толщина плоской крышки предварительная:
.
Уравнения совместности деформации для узла соединения обечайки и плоской крышки (борта) (см. схему) с учетом направления действия силовых факторов:
;
.
Формулы для расчета радиальных и угловых деформаций края цилиндрической обечайки от действия нагрузок и извлечем из таблицы 1.
;
;
;
;
;
;
;
.
Формулы для расчета радиальных и угловых деформаций наружного края верхней плоской крышки (борта) от действия и извлечем из таблицы 2: ,
;
Найденные значения деформаций подставим в уравнения совместности деформаций для сечения стыка цилиндрической обечайки и верхней кольцевой плоской крышки (борта) с учетом выбранного правила знаков:
Группируя однородные члены, получаем два алгебраических уравнения с двумя неизвестными:
Решая эту систему уравнений, получаем:
Меридиональное мембранное напряжения в роторе от действия сил давления обрабатываемой среды (см. свод формул)
Толщина стенки цилиндрической обечайки в краевой зоне в первом приближении по формуле проф. В.И. Соколова
при :
Поскольку полученный приближенный результат указывает на увеличение толщины стенки в краевой зоне, представляется необходимым уточнить краевые нагрузки и при полученной полной исполнительной толщине стенки цилиндрической обечайки в краевой зоне . С этой целью сила и момент определяются для полученного значения путем расчета радиальных и угловых деформаций цилиндрической обечайки и плоской крышки (борта) по использованным ранее формулам из табл.1 с последующей подстановкой пересчитанных значений этих деформаций в ранее составленную систему уравнений совместности деформаций.
Уточненный расчет краевых и угловых деформаций при уточненном значении и , откуда :
(без изменений);
;
;
;
;
;
;
; .
Пересчет значений радиальных и угловых деформаций наружного края верхней плоской крышки (борта) для условий не производим, т.к. толщина цилиндрической обечайки ротора вне краевых зон оставлена без изменений, т.е. , следовательно не изменилось условие . Таким образом радиальные и угловые деформации плоской крышки (борта) не изменились, т.к. не изменились параметры, входящие в формулы рассматриваемых деформаций и (см. формулы табл.2).
Составим систему уравнений совместности деформаций для узла соединения обечайки с плоской крышкой (бортом) для новых условий, т.е. при .
.
Решая эту систему уравнений, получаем:
Напряжения в обечайке на внутренней поверхности края :
меридиональное: ;
кольцевое:
где
( ), условие прочности края цилиндрической обечайки выполняется.
Размер краевой зоны (протяженность от сечения стыка по длине образующей цилиндрической обечайки) :
; ротора, следовательно, при оценке протяженности краевой зоны считаем цилиндрическую оболочку длинной.
Задача №2.
Определить допускаемое значение угловой скорости по условиям прочности цилиндроконического ротора саморазгружающейся центрифуги и оценить прочность соединения цилиндрической и конической обечаек ротора.
Д ано:
Расчетная схема узла состыковки цилиндрической и конической обечаек ротора.
Решение:
Допускаемое напряжение :
тогда
;
Допускаемая угловая скорость по условиям прочности:
Цилиндрическая обечайка ротора:
Коническая обечайка ротора:
Принимаем ;
Составляем уравнения совместности радиальных и угловых деформаций узла состыковки цилиндрической и конической обечаек ротора с учетом правила знаков деформаций:
.
По формулам таблицы 1 для края цилиндрической обечайки ротора при полной исполнительной толщине стенки получаем:
;
;
;
;
;
Для конической обечайки ротора для ее широкого края, стыкуемого с цилиндрической обечайкой для условий имеем (табл.1).
;
;
;
;
Внесем найденные значения радиальных и угловых деформаций в систему уравнений совместности деформаций, получим:
Упростив полученную систему уравнений с двумя неизвестными, получим:
.
Решая систему уравнений относительно неизвестных и , получим:
Из первого уравнения системы выразим : .
Подставляем полученное значение во второе уравнение:
Полученные значения подставляем в исходное уравнение, получаем:
Расчет нормальных напряжений на внутренней поверхности края цилиндрической оболочки ротора с учетом данных таблицы 1 и правила знаков (см. расчетную схему к задаче 2):
Суммарное меридиональное:
Суммарное кольцевое:
Эквивалентное:
.
Поскольку условие прочности края цилиндрической оболочки ротора с учетом данных таблицы 1 и принятого правила знаков:
Суммарное меридиональное:
Суммарное кольцевое:
Эквивалентное:
;
Поскольку
условие прочности узла соединения цилиндрической и конической оболочек ротора выполняется.
Приложение 3 . «Чертежи общих видов типового центробежного оборудования для разделения жидкостных гетерогенных систем: центрифуг, жидкостных сепараторов и трубчатых центрифуг (примеры конструкций)».
Список литературы
Канторович З.Б. Машины химической промышленности. – М.: Машиностроение, 1965.- 415с.
Кольман – Иванов Э.Э. и др. Конструирование и расчет машин химических производств. – М.: Машиностроение, 1985, -408с.
Аснер В.И., Каминский В.С. и др. Конструкции и расчеты фильтрующих центрифуг. – М.: Недра, 1976, -216с.
Соколов в.И. Центрифугирование. – М.: Химия, 1976, -202с.
Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Под ред. Михалева М.Ф. – Л.: Машиностроение, 1984, - 301с.
Шкоропад Д.Е., Новиков О.П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. – М.: Химия,1987,-256с.
Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. – М.: Колос,1992,-398с.
Файнерман И.А. Расчет и конструирование шнековых центрифуг. – М.: Машиностроение, 1981,-133с.
Баранов Д.А., Блинчев В.Н. Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макрокинетика, подобие, моделирование, проектирование.В 5т. Т.». Механические и гидромеханические процессы / Под ред. Кутепов А.М.
Машины химических производств. Атлас конструкций / Под ред. Кольмана – Иванова Э.Э. – М.: машиностроение, 1981,-118с.
Поникаров И.И., Гайнуллин М.Г. Машины и аппараты химических производств и нефтепереработки. – М.: Альфа-М, 2006,-608с.
Тимонин А.С., Балдин Б.Г., Борщев В.Я и др. Машины и аппараты химических производств / Под общей ред. Тимонина А.С. – Калуга.: Издательство Бочкаревой Н.Ф.-2008,-872с.
Лукьяненко В.М., Таранец А.В. Центрифуги. – М.: Химия, 1988,-384с.
Генаралов В.М., Александров В.П., Алексеев В.В. и др. Машиностроение, Энциклопедия. Т .IV-12. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств. – М.: Машиностроение,2004, -832с.
Промышленные центрифуги: Каталог. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,1979,83с.
Промышленные жидкостные центробежные сепараторы: Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,1984,32с.