Вступ

       В курсі “Спеціальне обладнання хімічних виробництв” систематизується учбовий матеріал по загально хімічному устаткуванню не залежно від технології виробництва, який допомагатиме інженерові-механікові у вирішенні завдань будь-якого виробництва, незалежно від його різновиду. Він органічно доповнює курси: “Механічне устаткування хімічних виробництв”, “Машини і апарати хімічних виробництв”, “ Насоси і компресори”, “Транспортування сипких матеріалів”, “Ремонт, монтаж і експлуатація хімічного устаткування” і “Монтаж, діагностика і ремонт технологічного устаткування”, які дозволяють познайомитися студентам як з устаткуванням хімічної промисловості і методиками їх розрахунку, так і з особливостями його експлуатації обслуговування і ремонту. Окремо будуть розглянуті види спеціального обладнання, що застосовуються на конкретних хімічних виробництвах і підприємствах будівельних матеріалів.

Курс лекцій з дисципліни “Спеціальне обладнання хімічних виробництв” містить характеристику основного технологічного устаткування, виклад методик розрахунку найбільш поширених конструкцій, і рекомендацій по переважних областях використання машин і апаратів різних модифікацій. Усередині кожного розділу матеріал викладається в наступному порядку: загальні положення і класифікація машин і апаратів; конструктивні схеми типових сучасних видів устаткування; опис конструкцій основних типів машин і апаратів, і особливостей їх використання; параметричні розрахунки деяких видів устаткування; список літератури.

Класифікація хімічних машин і апаратів

Класифікацією називається логічна операція, що полягає в розділенні сукупності предметів по виявленій схожості на окремі групи.

Класифікація машин і апаратів здійснюється для впорядкування номенклатури і спеціалізації заводів хімічного машинобудування. Як приклад можна привести укрупнену класифікацію хімічного устаткування, що включає 20 груп. При цьому було виділено 15 груп устаткування по хімічному процесу :

1. Апарати ємкісного типу з перемішуючими пристроями

2. Апарати ємкісного типу з нерухомими пристроями

3. Фільтри

4. Центрифуги

5. Рідинні сепаратори

6. Кристалізатори

7. Гранулятори

8. Теплообмінні апарати

9. Випарні апарати

10. Колонні апарати

11. Сушильні апарати

12. Апарати з барабанами, що обертаються, для випалення, сушки і кристалізації

13. Електролізери

14. Фарботерочні машини

15 Промислові печі

 

Три групи по специфічних якостях самої апаратури:

1. Апарати високого тиску (Р.>6,4 МПа)

2. Емальована апаратура

3. Апарати з неметалічних матеріалів

 

І дві групи виділено залежно від виробничо-галузевого призначення устаткування:

1. Устаткування для целюлозної промисловості

2. Устаткування для переробки пластмас і гуми

 

Необхідно також дати визначення “машина” і “апарат”

Машиною - називається пристрій для переробки матеріалу, причому, матеріал може змінити форму, розміри, але не міняє хімічного складу.

Апаратом - називається пристрій для переробки матеріалу, при цьому матеріал змінює свої фізико-механічні властивості.

Лекція №2

1. Апарати для перемішування рідких середовищ

Перемішування в рідких середовищах застосовується в хімічній промисловості для приготування суспензій, емульсій і отримання гомогенних систем (розчинів), а також для інтенсифікації хімічних, теплових і дифузійних процесів. У останньому випадку перемішування здійснюють безпосередньо в призначених для проведення цих процесів апаратах, забезпечених перемішуючими пристроями.

Мета перемішування визначається призначенням процесу. При приготуванні емульсій для інтенсивного дроблення дисперсної фази необхідно створювати в перемішуваному середовищі значні зрізаючі зусилля, залежні від величини градієнта швидкості. У тих зонах, де градієнт швидкості рідини має велике значення, відбувається найбільш інтенсивне дроблення фази, що диспергується.

У разі гомогенізації, приготування суспензій, нагрівання або охолоджування перемішуваного гомогенного середовища метою перемішування є зниження концентраційних або температурних градієнтів в об'ємі апарату.

При використанні перемішування для інтенсифікації хімічних, теплових і дифузійних процесів в гетерогенних системах створюються кращі умови для підведення речовини в зону реакції, до межі розділу фаз або до поверхні теплообміну.

Збільшення ступеня турбулентності системи, що досягається при перемішуванні, приводить до зменшення товщини прикордонного шару, збільшення і безперервного оновлення поверхні взаємодіючих фаз. Це викликає істотне прискорення процесів тепло - масообміну.

Способи перемішування і вибір апаратури для його проведення визначаються метою перемішування і агрегатним станом перемішуваних матеріалів. Широкого поширення в хімічній промисловості набули процеси перемішування в рідких середовищах.

Незалежно від того, яке середовище змішується з рідиною - газ, рідина або тверда сипка речовина, - розрізняють два основні способи перемішування в рідких середовищах : механічний (за допомогою мішалок різних конструкцій) і пневматичний (стислим повітрям або інертним газом).

Крім того, застосовують перемішування в трубопроводах і перемішування за допомогою сопел і насосів.

Ефективність і інтенсивність перемішування. Найбільш важливими характеристиками перемішуючих пристроїв, які можуть бути покладені в основу їх порівняльної оцінки, є:

1. Ефективність перемішуючого пристрою

Ефективність перемішуючого пристрою характеризує якість проведення процесу перемішування і може бути виражена по-різному залежно від мети перемішування. Наприклад, в процесах отримання суспензій ефективність перемішування характеризується ступенем рівномірності розподілу твердої фази в об'ємі апарату; при інтенсифікації теплових і дифузійних процесів – відношенням коефіцієнтів тепло - і масовіддачі при перемішуванні і без нього. Ефективність перемішування залежить не тільки від конструкції перемішуючого пристрою і апарату, але і від величини енергії, що вводиться в перемішувану рідину.

2. Інтенсивність його дії

Інтенсивність перемішування визначається часом досягнення заданого технологічного результату або числом оборотів мішалки при фіксованому тривалості процесу (для механічних мішалок). Чим вище інтенсивність перемішування, тим менше часу потрібний для досягнення заданого ефекту перемішування. Інтенсифікація процесів перемішування приводить до зменшення розмірів проектованої апаратури і збільшення продуктивності діє.

 Для економічного проведення процесу перемішування бажано, щоб необхідний ефект перемішування досягався за найбільш короткий час. При оцінці витрати енергії перемішуючим пристроєм слід враховувати загальну витрату енергії за час, необхідний для забезпечення заданого результату перемішування.