1. Аннотация

2. Химическое оборудование, его классификация, особенности его эксплуатации…………………………

   1. Контрольные вопросы по теме «Химическое оборудование, его классификация, особенности его эксплуатации»………

3. Сыпучие материалы, их физико-механические свойства

   1. Свойства сыпучих материалов…….

   2. Гранулометрический состав…..

   3. Основные физические характеристики сыпучих материалов……

   4. Силы взаимодействия между частицами сыпучего материала – силы аутогезии ………………………

   5. Механические свойства сыпучих материалов и характеризующие их параметры…………………………………………………..

   6. Физические и теоретические основы процессов измельчения твердых тел…………………………………………………..

   7. Основные способы измельчения твердых тел………………

   8. Теории измельчения………….

   9. Контрольные вопросы по теме «Сыпучие материалы и их физико-механические свойства»……………………………………

4. Машины для дробления сыпучих материалов……….

   1. Общая классификация дробилок…………………………..

   2. Щековые дробилки. Область применения…………………….

   3. Принцип действия и классификация………………………..

   4. Конструкция щековой дробилки ЩДП, ее деталей и сборочных единиц……………………………………………………………….

   5. Особенности конструкций дробилок со сложным движением щеки – ЩДС…………………………………………………………………

   6. Конструкционные материалы деталей и сборочных единиц щековых дробилок…………………………………………….

   7. Основные расчеты щековых дробилок………………………..

   8. Конусные дробилки. Область применения, принцип действия и классификация……………………………………………..

   9. Конструкционные материалы, используемые для изготовления деталей сборочных единиц конусных дробилок…………………

   10. Основные расчеты конусных дробилок…………

   11. Валковые дробилки…………….

   12. Конструкция…………….

   13. Материалы, используемые для изготовления деталей и сборочных единиц валковых дробилок……………………………..

   14. Основные расчеты валковых дробилок…………

   15. Дробилки ударного действия…………………

   16. Основные расчеты дробилок ударного действия………………

5. Машины для помола материалов……………

   1. Барабанные измельчители………….

   2. Классификация барабанных измельчителей по различным критериям……………………………………………..

   3. Конструкции некоторых типов шаровых измельчителей….

   4. Расчет барабанных измельчителей…………………………

   5. Измельчители раздавливающего и истирающего действия……

   6. Шаро-кольцевые измельчители…………………………………

   7. Роликомаятниковые измельчители………………….

   8. Ударные, вибрационные и струйные измельчители…………..

   9. Новые и перспективные методы измельчения материалов…….

   10. Контрольные вопросы по теме «Машины для измельчения твердых материалов…………………………………………

6. Машины для классификации сыпучих материалов………..

   1. Механические способы классификации……..

   2. Основные показатели процесса грохочения….

   3. Основные типы грохотов…………..

   4. Выбор схемы дробления с использованием грохочения……

   5. Конструкции просеивающих элементов…………………

   6. Закономерности процесса грохочения…………

   7. Последовательность выделения классов при грохочении…

   8. Конструкции плоских качающихся инерционных (вибрационных) грохотов……….

   9. Технологический и динамический расчеты инерционных грохотов…..

   10. Воздушная сепарация (классификация) сыпучих зернистых материалов………………………

   11. Принципиальная схема воздушных сепараторов………….

   12. Основы теории воздушных сепараторов……….

   13. Конструкции воздушных сепараторов………

   14. Расчет основных параметров сепараторов……..

   15. Контрольные вопросы по теме «Классификация»…..

7. Смесители сыпучих материалов. Процессы смешения. Классификация смесителей…………………………

   1. Смесители периодического действия……………..

   2. Смесители объемного смешения…………..

   3. Смесители непрерывного действия…………

   4. Конструкции смесителей непрерывного действия……..

   5. Контрольные вопросы по теме « смесители зернистых сыпучих материалов»……….

8. Приложение 1. Чертежи общих видов типового оборудования для переработки сыпучих материалов: машины для измельчения, классификации и смешения (примеры конструкций).....................................................

9. Список литературы……………………………………

10. Центрифуги, центробежные сепараторы, трубчатые центрифуги…………………………………………………………..242

    1. Основные положения теории центрифугирования. Классификация промышленных центрифуг. Виды центрифугирования, основные термины и определения……………………………………..

    2. Силовые факторы в элементах вращающегося ротора…..

    3. Механические колебания в центрифугах…………

    4. Энергетический расчет………………………….

11. Центрифуги периодического действия……………….

    1. Конструкции центрифуг периодического действия…………..

12. Центрифуги непрерывного действия……………….

    1. Фильтрующие центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка типа ФВШ и ФГШ…………..

    2. Горизонтальные фильтрующие центрифуги непрерывного действия с пульсирующей выгрузкой осадка (ФГП)…….

    3. Непрерывнодействующие фильтрующие вибрационные центрифуги с вертикальным (ФВВ) и горизонтальным (ФВГ) расположением ротора…………………………………………………………………

    4. Фильтрующие лопастные центрифуги с центробежной выгрузкой осадка………………………………………………………………….

    5. Прецессионные центрифуги…………………….

13. Жидкостные центробежные сепараторы, трубчатые центрифуги……………………………

    1. Область применения сепараторов и трубчатых центрифуг……..

    2. Конструктивные схемы жидкостных центробежных сепараторов различных типов…………………………………………………

14. Конструкции сепараторов различных типов……………………………………………………………..

    1. Однокамерные сепараторы периодического действия

    2. Многокамерные сепараторы периодического действия……

    3. Саморазгружающиеся тарельчатые сепараторы непрерывного действия…………………….

15. Трубчатые центрифуги (сверхцентрифуги)……..

16. Контрольные вопросы по теме: «Центрифуги и сепараторы»……………………………………………….

    1. Для заметок…………..

    2. Для заметок………………..

17. Приложение 2. «Расчет роторов на прочность с учетом краевых нагрузок» с числовыми примерами……

18. Приложение 3. «Чертежи общих видов типового центробежного оборудования для разделения жидкостных гетерогенных систем: центрифуг, жидкостных сепараторов и трубчатых центрифуг (примеры конструкций………………………………………………….

19. Список литературы……………………..

20. Фильтры для жидкостей………………..

    1. Общие положения, классификация фильтров………..

    2. Основные режимы работы фильтров……………….

    3. Классификация фильтров………………………..

21. Конструкции фильтров…………..

    1. Фильтр-прессы рамные и камерные……………………

    2. Рамный фильтр пресс (конструкция)………..

    3. Камерный фильтр-пресс (конструкция)………..

    4. Фильтр-пресс автоматизированный камерный типа ФПАКМ.

    5. Фильтр-пресс автоматизированный типа ФАМО………..

    6. Листовые фильтры, работающие под давлением……….

    7. Вакуум-фильтры барабанные с наружной фильтрующей поверхностью………………………………………

    8. Барабанный вакуум-фильтр с внутренней фильтрующей поверхностью……….

    9. Вакуум-фильтры дисковые………………….

    10. Ленточные вакуум-фильтры……….

    11. Вакуум-фильтры карусельные………….

    12. Ленточные фильтр-прессы…………….

    13. Вибрационное фильтрование……….

22. Механические расчеты фильтров………

    1. Для заметок……..

23. Контрольные вопросы по теме «Фильтры»……..

24. Приложение 4. «Чертежи общих видов типового оборудования для фильтрования суспензий – фильтров для жидкостей (примеры конструкций)……………

25. Список литературы………………

26. Питатели и дозаторы сыпучих материалов……

    1. Общие сведения………

    2. Классификация и конструкции основных типов питателей…

    3. Питатели без движущегося рабочего органа….

    4. Объемные питатели с вращающимся рабочим органом…

    5. Питатели с вибрационным побуждением транспортирования сыпучего материала…………………………..

    6. Ленточные питатели……………………………….

    7. Лотковые питатели…………………..

    8. Качающиеся (маятниковые) питатели…………..

27. Дозаторы…………………

    1. Классификация дозаторов……………………

28. Контрольные вопросы по теме «Питатели и дозаторы для сыпучих материалов …………………………………..

29. Список литературы……………………………. Аннотация

Предлагаемый вниманию студентов, обучающихся в МГУИЭ на машиностроительном факультете по специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств» курс лекций по дисциплине «Машины химических производств», разделы: «Основные физико-механические свойства сыпучих материалов», «Машины для измельчения материалов», «Машины для классификации сыпучих материалов», «Смесители сыпучих материалов периодического и непрерывного действия» (6 семестр, количество лекционных часов - 32) в значительной мере базируется на учебнике «Конструирование и расчёт машин химических производств» под редакцией Э.Э. Кольмана-Иванова {Л.1.}, а также на ряде учебников и учебных пособий, изданных в последнее десятилетие по дисциплине «Машины и аппараты химических производств».

Однако учебник и учебные пособия охватывают значительный спектр машинного оборудования и степень его детализации не всегда представляет возможность обучающимся по вышеназванной специальности понять конструкции деталей и сборочных единиц такого оборудования. По этой причине составителю настоящего конспекта лекций представилось целесообразным внести в него дополнительные схемы, эскизы, чертежи и описания элементов современных машин химических производств.

Предлагаемый курс лекций представляется учебной группе студентов вначале семестра на CD-диске и может быть перенесен на любые другие носители информации. Это даёт возможность студентам предварительно ознакомиться с излагаемыми разделами дисциплины, более углублённо изучить устройство машин и их элементов и при необходимости задать лектору вопросы по существу изучаемого материала. Конспект может быть использован для самостоятельного дистанционного обучения. Автор благодарит студентов машиностроительного факультета МГУИЭ: Дарью Одинцову, Ирину Романову и Леонида Рузанова за бескорыстную помощь в подготовке предлагаемого конспекта лекций.

Любая критика будет принята с благодарностью и непременно учтена в дальнейшей работе.

Химическое оборудование, его классификация, особенности его эксплуатации.

Известна классификация основных групп процессов химической технологии:

1.Гидромеханические процессы:

- осаждение взвешенных частиц в жидкой или газообразной средах под действием сил тяжести, центробежных или сил электрического поля;

- фильтрование суспензий или пылей через фильтровальные перегородки под действием разности давлений;

- перемешивание в жидкой среде;

- псевдоожижение.

2.Тепловые процессы: нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация, сублимация и др.

3.Массообменные (диффузионные) процессы: абсорбция, ректификация, экстракция, адсорбция, сушка, растворение, выщелачивание, высаливание и др.

4.Химические процессы: изменение химических свойств взаимодействующих веществ.

5.Механические процессы: измельчение твёрдых материалов, классификация сыпучих материалов, их смешение.

В соответствии с приведенной классификацией основных технологических процессов химической технологии целесообразно классифицировать химическое оборудование по соответствующим группам.

1.Гидромеханические аппараты и машины.

2.Тепловая аппаратура.

3.Массообменная аппаратура.

4.Химическая реакционная аппаратура.

5. Оборудование для проведения механических процессов (измельчение твердых тел, классификация и смешение сыпучих материалов).

В соответствии с содержанием читаемого курса МХП необходимо дать определение понятия «машины химических производств».

Изменение физических или физико-химических свойств перерабатываемых веществ с целью получения новых продуктов, проводимое в промышленных масштабах, называется технологическим процессом химической технологии.

Технологический аппарат – инженерное сооружение, несущее в себе реакционное пространство и снабженное системами КИПиА ведения и контроля проводимого технологического процесса.

В том случае, когда проведение технологического процесса связано с подводом в реакционное пространство механической энергии, технологический аппарат называется технологической машиной или просто машиной.

В упомянутых ранее 5 группах химического оборудования можно выделить характерные для этих групп, как технологические аппараты, так и машинное оборудование. Подробнее остановимся на машинном оборудовании.

Машины для проведения гидромеханических процессов: аппараты с механическими мешалками, механические фильтры, центрифуги и сепараторы, механизированные отстойники, аппараты для газомеханического псевдоожижения.

Машины для проведения тепло-массообменных процессов: роторные ректификаторы и роторные плёночные испарители, барабанные сушилки и сушилки с движущимися элементами (в т.ч. вакуумные сушилки типа «Венулет»), центробежные экстракторы и др.

Машины и устройства для проведения химических процессов: химические реакторы с механическим перемешиванием, многофункциональные машины типа «реактор-фильтр-сушилка» и др.

Машинное оборудование для проведения механических процессов: дробилки и измельчители; машины для классификации сыпучих материалов с движущимися элементами; смесители, питатели, дозаторы.

К машинному оборудованию следует отнести самые разнообразные побудители расхода различных перерабатываемых гомогенных и гетерогенных сред: насосы различных типов, компрессоры и т.д.

В химической промышленности также широко используется грузоподъемное машинное оборудование, в т.ч. машины непрерывного транспорта перерабатываемых и целевых продуктов.

Технологическая машина как объект технологического процесса представляет собой комплекс деталей и сборочных единиц, кинематически скомпонованных с целью выполнения технологических операций, направленных на получение целевого продукта или необходимого для этого физико-механического воздействия на перерабатываемые вещества с помощью рабочих органов машины.

В технологических машинах производственный технологический процесс часто совмещает несколько основных процессов химической технологии, например, в отстойнике одновременно может происходить нагрев суспензии (теплообмен), осаждение частиц под действием сил тяжести и механическое перемещение осадка к месту выгрузки скребками (гидромеханические процессы). В другом случае: в аммонизаторах-грануляторах барабанного типа происходит процесс гранулирования окатыванием сферических гранул в мелкодисперсном материале при перемещении их во вращающемся барабане, химическая реакция нейтрализации жидким аммиаком фосфорной кислоты в пульпе-затравке, а также сушка материала (т.е. совмещенный тепломассообменный процесс и химическая реакция).

Необходимо отметить также весьма широкий диапазон рабочих параметров, при которых работают машины химических производств: высокие (или низкие) температуры и давления, высокая агрессивность и абразивность перерабатываемых продуктов, возможная токсичность и пожаро-взрывоопасность и т.п. Это предопределяет принятие при проектировании ряда специфических конструктивных решений, обеспечивающих требования безопасности эксплуатации машин, их экологическое совершенство, высокую эффективность, надежность и долговечность.

С позиции системного подхода машины химических производств являются сложной системой, характеризуемой кинематической связанностью ее элементов, управляемостью, изменяемостью и иерархичностью, т.е. возможностью расчленения на иерархические уровни.

На высшем иерархическом уровне рассматриваются самые общие свойства объекта (назначение, основные рабочие параметры, характеристика перерабатываемых веществ, производительность и т.п.).

По мере понижения уровня степень детализации отдельных элементов системы (объекта) возрастает. При этом рассматривается уже ни система в целом, а отдельные составляющие ее блоки (модули). Это позволяет использовать при проектировании системный блочно-иерархический подход, расчленяя комплексную задачу проектирования нового оборудования на ряд последовательно решаемых задач меньшей сложности.

ЕСКД (ГОСТ 2.101-68) устанавливает следующие иерархические уровни по видам изделий: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты.

Например: барабан барабанного вакуум-фильтра является сборочной единицей всего барабанного фильтра как сборочной единицы более высокого иерархического уровня, которая в свою очередь входит в качестве элемента в комплекс-технологическую линию производства целевого продукта.

В самом общем случае машина имеет следующее функциональные элементы:

– корпус – основная несущая конструкция машины, закрепленная на фундаменте стационарно или установленная на передвижных опорах (станина, рама и др.);

– устройства для подачи и отвода перерабатываемых материалов (загрузочные устройства, питатели, дозаторы, шлюзовые затворы и т.п.);

– исполнительные механизмы, рабочие органы, которых выполняют определенные кинематические и силовые воздействия в соответствии с целью производства;

– привод машины, включающий двигатели, элементы трансмиссии, передаточные механизмы (редукторы и т.п.), обеспечивающий значения силовых факторов и скоростных параметров, необходимые для рабочих органов исполнительных механизмов;

– системы подвода или отвода тепла, обеспечивающие нормальный тепловой режим работы машины;

– система смазки кинематических пар машины.

Вопросы функционирования, расчета и конструирования ряда перечисленных функциональных элементов рассматриваются в общеинженерных дисциплинах машиностроительного и технологического цикла: «Теоретическая механика», «Сопромат», «ТММ», «Детали машин», «Теплопередача», «Электротехника», «Гидравлика», «КРЭОО», «ПАХТ» и др.

Общая задача проектирования машины формулируется следующим образом: проектирование машины представляет собой комплекс работ по изысканиям исследованиям, расчетам и конструированию с целью получения всей технической документации, необходимой для создания нового вида нестандартного оборудования в соответствии с требованиями технического задания.

Основные этапы проектирования (ГОСТ 2.103-68 ЕСКД):

1. Техническое задание (ТЗ);

2. Техническое предложение (ТП);

3. Эскизный проект (Э);

4. Технический проект (Т);

5. Рабочая документация.