- •3. Основные расчетные параметры. Температура, давление, допускаемое напряжение.
- •4. Основные требования, предъявляемые к конструкциям сварных аппаратов (привести нормативные документы). Испытания аппаратов на прочность и герметичность.
- •5. Пластины оболочки. Основные понятия и определения. Напряженное состояние оболочек вращения под воздействием внутреннего давления.
- •10. Механические колебания валов. Критическая скорость вала с одним грузом (анализ формулы динамического прогиба). Условие виброустойчивости. Явление самоцентрирования.
- •11.Особенности расчета валов с несколькими массами. Понятие о точном методе расчета критических скоростей. Приближенные методы.
- •12. Колебания валов. Гироскопический эффект. Влияние различных факторов на критическую скорость
- •15. Расчет колонных аппаратов на действие ветровых нагрузок. Расчетная схема, расчетные состояния. Определение осевой нагрузки.
- •16. Определение ветровой нагрузки и изгибающего момента. Проверка прочности корпуса колонного аппарата.
- •17. Расчет колонных аппаратов на действие ветровых нагрузок. Типы и конструкция опор для вертикальных аппаратов. Выбор типа опоры.
- •18. Расчет колонных аппаратов на действие ветровых нагрузок. Проверка прочности и устойчивости опорной обечайки и ее узлов.
- •19. Теплообменные аппараты. Определение температурных усилий и напряжений в корпусе и трубках та типа тн (Привести расчетную схему, формулы без вывода.Анализ формул).
- •20. Теплообменные аппараты. Определение температурных усилий и напряжений в корпусе и трубках та типа тк (Привести расчетную схему, формулы без вывода.Анализ формул).
- •21)Назначение и роль машин и аппаратов. Основные тенденции в развитии аппаратурного оформления процессов нефтегазопереработки
- •24. Роль и место колонных аппаратоввтехнологическом процессе. Содержание паспорта на аппарат.
- •25. Внутренние устройства колонных аппаратов. Типы тарелок, их классификация и требования к ним. Конструктивное исполнение крепления внутренних устройств. Отбойные устройства.
- •26. Насадочные контактные устройства. Типы и классификация насадок. Принципы выбора насадок.
- •27. Вакуумные колонны. Особенности конструкции и эксплуатации. Вакуумсоздающие системы, конструкции.
- •28. Трубчатые печи. Назначение, их место и роль в технологической системе и область применения. Классификация трубчатых печей и их типы.
- •30. Трубчатый змеевик, его конструктивное исполнение, способы крепления. Выбор размера и материалов труб и отводов, предъявляемые технические требования.
- •31. Горелочные устройства, применяемые в трубчатых печах. Классификация, устройство и принцип действия.
- •32. Способы создания тяги в печах. Способы утилизации тепла уходящих газов.
- •33. Теплообменные аппараты. Общие сведения о процессе теплообмена. Требования предъявляемые к аппаратам. Классификация теплообменной аппаратуры.
- •34. Кожухотрубчатые теплообменники. Теплообменники жесткого типа. Преимущества и недостатки. Способы крепления трубной решетки к корпусу. Теплообменники с компенсатором.
- •35. Теплообменники нежесткой конструкции. Конструкция теплообменника с u-образными трубками.
- •36. Теплообменники с плавающей головкой. Особенности устройства и конструкции плавающих головок. Теплообменник типа «труба в трубе».
- •37. Аппараты воздушного охлаждения. Классификация и область применения. Конструктивное исполнение аво.
- •38. Классификация технологических трубопроводов. Категории трубопроводов. Назначение и применение.
- •39. Температурные деформации трубопроводов и способы их компенсации.
- •40. Трубопроводная арматура. Классификация. Особенности конструктивного и материального исполнения.
- •41. Основы массопередачи. Классификация процессов массообмена. Массообмен, массоотдача, массопередача. Диффузионный и конвективный механизмы массообмена. Равновесие и движущая сила массопередачи.
- •42. Уравнение массоотдачи, коэффициент массоотдачи. Уравнение массопередачи, коэффициент массопередачи. Материальный баланс массопередачи. Уравнение рабочей линии.
- •43 Средняя движущая сила массопередачи. Расчет средней движущей силы массопередачи. Число единиц переноса. Высота единицы переноса. Дифференциальное уравнение конвективной диффузии.
- •45 Расчет высоты массообменных аппаратов. Число теоретических ступеней изменения концентрации и высота эквивалентная теоретической ступени. Графический метод расчета числа теоретических тарелок.
- •48. Дистилляционные процессы. Физико-химические основы. Закон Рауля. Уравнение равновесной линии, относительная летучесть. Изображение процессов дистилляции на у-х и t-X-y диаграммах.
- •49 Простая перегонка, материальный баланс простой перегонки. Схемы фракционной и ступенчатой перегонки, перегонки с частичной дефлегмацией.
- •51. Насадочные и тарельчатые колонные аппараты, виды насадок и тарелок. Полые распылительные колонны, применяемые для абсорбции и экстракции. Пленочные абсорберы.
- •54 Назначение и основные принципы процесса Кристаллизации. Технические способы процесса Кристаллизации в промышленности. Какие типы аппаратов используются для осуществления процесса Кристаллизации.
- •56. Общие сведения о процессе отстаивания. Конструкция отстойников. Определение поверхности осаждения.
- •57. Разделение неоднородных систем в поле центробежных сил. Описание процесса центрифугирования. Устройство центрифуг. Разделение в циклоне.
- •58. Очистка сточных вод методом флотации. Виды и способы флотации. Конструкции флотационных установок.
- •59. Физические основы и способы очистки газов. Виды аппаратов газоочистки.
- •1. Гравитационная очистка газов.
- •2. Под действием сил инерции и центробежных сил.
- •4. Мокрая очистка газов
- •60. Понятие пограничного слоя. Ламинарный пограничный слой. Турбулентный пограничный слой. Профиль скорости и трение в трубах.
- •61. Общие требования к средствам дефектоскопического контроля
- •63. Классификация методов неразрушающего контроля.
- •64. Классификация оптических приборов для визуально-оптического контроля.
- •65 Сущность и классификация методов капиллярной дефектоскопии.
- •66. Область применения и классификация магнитных методов контроля.
- •67. Феррозондовый метод контроля
- •68. Область применения и классификация акустических методов контроля.
- •69. Область применения и классификация радиационных методов контроля.
- •70. Область применения и классификация вихретоковых методов контроля
20. Теплообменные аппараты. Определение температурных усилий и напряжений в корпусе и трубках та типа тк (Привести расчетную схему, формулы без вывода.Анализ формул).
Теплообменные аппараты применяются для нагревания, охлаждения, конденсации и испарения различных жидких, газообразных и газожидкостных сред (теплообменники, подогреватели, конденсаторы, холодильники, кристаллизаторы).
Передача тепла в теплообменниках осуществляется от среды, имеющей более высокую температуру к среде с более низкой температурой. Движущей силой при теплообмене является разность температур сред. Теплообмен осуществляется за счет конвекции, теплопроводности и теплоизлучения. В большинстве случаев среды в теплообменных аппаратах не смешиваются между собой и отделены друг от друга листом (в спиральных, пластинчатых аппаратах и аппаратах с рубашкой или стенкой труб (в кожухотрубчатых аппаратах), их движение осуществляется параллельно или противотоком по двум и более (при нескольких теплоносителях) пространствам аппарата.
Такие теплообменные аппараты называются поверхностными.
Аппараты, в которых теплообмен между средами осуществляется путем их непосредственного соприкосновения, называются теплообменными аппаратами смешения. Такие теплообменники имеют весьма ограниченное применение на технологических установках нефтеперерабатывающих заводов.
Весьма важен правильный выбор ТОА по типу, размерам, массе, с точки зрения монтажа, ремонта и эксплуатации.
Следует иметь ввидупри выборе теплообменников, что:
1) коэффициент теплопередачи сильно зависит от чистоты стенки поверхности теплообменника на всем протяжении рабочего цикла. Для устранения загрязнений:
а) применяют ингибиторы коррозии;
б) подбирают скорости потоков с тем, чтобы на стенках труб не осаждалась эмульсия;
в) выбирают другие типы теплообменников, например, вместо кожухотрубчатых – труба в трубе, погружные и так далее.
2) необходимо обеспечить равномерное движение по всему сечению затрубного и трубного пространства.
При малом расходе жидкости и большом сечении распределительной коробки одна из сред будет проходить не по всем трубам, а только по пути наименьшего сопротивления. Для равномерного распределения потоков необходимо уменьшить живое сечение для потоков и создавать подпор в распределительной камере.
3) при работе кожухотрубчатых теплообменников, конденсаторов-холодильников необходимо учесть тот факт, что в случае их остановки в зимних условиях несвоевременный дренаж жидкости из аппарата может привести к размораживанию трубок. Поэтому необходимо предусмотреть дренажное устройство или применять холодильники погружного типа.
4) на современных крупных технологических установках поверхности теплообмена измеряются десятками тысяч кв. метров, поэтому требуются новые более интенсивные по обмену тепла теплообменники. Созданы теплообменники, трубы которых имеют продольные, поперечные, спиральные ребра и так далее.
Основные требования, предъявляемые к теплообменникам:
1) достижение максимального коэффициента теплопередачи при минимальном гидравлическом сопротивлении. Это позволяет уменьшить расход металла, вес, габариты, стоимость теплообменного аппарата.
Обычно чем больше гидравлическое сопротивление, тем больше коэффициент теплопередачи (при прочих равных условиях). Минимальное гидравлическое сопротивление уменьшает потребляемую мощность насосов или компрессоров, снижает расходы на перекачку теплоносителей.
Эти два требования противоречат друг другу, поэтому должен находиться оптимальный вариант;
2) малая засоряемость поверхности, то есть удобство очистки, осмотра и ремонта;
3) обеспечение герметичности поверхности теплообмена во избежании смешивания теплоносителей;
4) обеспечение надежной работы путем правильного выбора материала поверхности, места ввода теплоносителей, чтобы устранить опасную поверхностную эрозию;
5) надежность компенсации температурных напряжений;
6) компактность, она определяется отношением поверхности теплообмена Fк объемуVтеплообменного аппарата.
Типы, основные параметры и размеры ряда стальных теплообменных аппаратов стандартизированы.
Основная часть теплообменников нефтеперерабатывающих установок относятся к кожухотрубчатым.
Мы будем рассматривать лишь кожухотрубчатые теплообменники. Общим для них является то, что они состоят из цилиндрического корпуса (кожуха), помещенных в нем трубного пучка и трубных решеток.
В основу классификации кожухотрубчатыхтеплообменников положен способ компенсации температурных напряжений и деформаций.
Конструктивно указанные аппараты выполняются следующих типов:
а) с неподвижными трубными решетками (ТНА);
б) с линзовым компенсатором на корпусе (ТЛ);
в) с плавающей головкой (ТП);
г) с U– образными теплообменными трубками (ТУ).
Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками (теплообменники жесткой конструкции) состоят из пучка труб, собранных в двух трубных решетках, который вместе с ними жестко закреплен в корпусе теплообменника.
Недостатком является плохая восприимчивость к температурным напряжениям. При различных температурах нагрева корпуса и труб возникают температурные усилия, которые могут привести к нарушению развальцовки и продольному изгибу труб. В связи с этим теплообменники жесткого типа применяются обычно при.
Расчет КТО с линзовым компенсатором на корпусе.
Для уменьшения температурных усилий в теплообменниках жесткого типа на корпусе устанавливают линзовые компенсаторы (рисунок 3.1).
Представляет интерес получить формулы для расчета температурных напряжений данного типа ТОА и сравнить их с формулами, полученными для определения температурных напряжений в ТОА жесткого типа (с неподвижными трубными решетками). Для этого рассмотрим схему деформаций, приведенную на рисунке 3.1. В данном случае температурные деформации корпуса больше, чем деформации трубок.
Рисунок 3.1- Схема к расчету температурных усилий в ТОА с линзовым компенсатором на кожухе
Удлинение одной линзы компенсатора пропорционально силе Nкор, действующей на нее, то есть
Δl1л=yNкор, (3.1)
где y-коэффициент пропорциональности, который зависит от конструкции материала компенсатора, и определяется по формуле
, (3.2)
где d– внутренний диаметр линзы, м;
S– толщина стенки линзы компенсатора, м;
Е – модуль упругости материала компенсатора,
D– наружный диаметр линзы, м;
β– отношение внутреннего диаметра линзыdк наружномуD;
α1– коэффициент, зависящий от величины β (таблица 3.1).
Таблица 1
β |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
0,8 |
α1 |
6,03 |
3,95 |
2,5 |
1,6 |
0,99 |
0,58 |
0,31 |
Пусть корпус и трубки теплообменника выполнены из материала с одинаковым коэффициентом теплового удлинения. Ранее было показано, что в этом случае, если трубки и корпус деформируются отдельно (рисунок 2.1), то
, (3.3)
где – деформации корпуса () и линзы ().
С другой стороны суммарная деформация δ будет состоять из деформаций сжатия корпуса и линзового компенсатора +=и удлинения металла трубок, т.е.
. (3.4)
Деформация компенсатора, имеющего zволн (линз), будет равна
. (3.5)
Подставляя в равенство (3.4) значения , выраженные по закону Гука, а также значениепо формуле (3.5), получим
(3.6)
Приравняв уравнения (3.6) и (3.6) и, учитывая, что усилия , действующие на трубки, корпус и линзу равны друг другу по абсолютной величине, получим выражение для определения температурных усилий
(3.7)
Из формулы (3.7) следует, что температурные усилия в корпусе и трубках будут уменьшаться при увеличении числа линз компенсатора.
Температурные напряжения в трубках и корпусе определятся по формулам
; (3.8)
. (3.9)