microbik.ru
1


Энгельсский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Кафедра «Машины и аппараты химических производств»

Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А

по дисциплине ДС. 01. 09

«Машины и аппараты химических производств»

240801.65 «Машины и аппараты химических производств»

очной (заочной) формы обучения

Курс – 4,5 (5,6)


Семестр– 8, 9 (10,11)

Лекции – 85 (20)

Практические занятия – 34 (16)

Лабораторные занятия – 17 (8)

Самостоятельная работа –100 (192)

Зачет–8 семестр (10)

Экзамен–9 семестр (11)

Курсовая работа – нет

Курсовой проект – 9 семестр (11)

Расчетно – графическая работа – нет

Контрольная работа – (10,11)

Часов в неделю – 4 часа

Всего аудиторных – 136 часов (44)

Всего 236 часов (236)


Рабочая программа утверждена на заседании кафедры

«_ »_ 201_ г., протокол № _

Зав. кафедрой, проф. ____________В.Н.Целуйкин
Рабочая программа утверждена на заседании УМКС МХП

«__»__ 201_ г., протокол № _
Председатель УМКС МХП, проф. В.Н.Целуйкин

Энгельс- 2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

1.1. Цель преподавания дисциплины
Цель преподавания дисциплины «Машины и аппараты химических производств» состоит в завершающей подготовке специалистов для производственной, проектно-конструкторской и исследовательской деятельности в области создания и эксплуатации технологического оборудования химических производств».
1.2. Задачи изучения дисциплины
Основными задачами изучения дисциплины являются: научить студента эффективно использовать знания, полученные в естественнонаучных и общеинженерных дисциплинах, для решения конкретных практических задач в области проектирования, монтажа, испытаний и эксплуатации машин и аппаратов химических производств; сформировать у них умение проектировать, технически обслуживать химическое оборудование и проводить научные исследования.

Обязательным в курсе является изучение автоматизированных методов расчета, а также знакомство с нормативными материалами.

При изучении аппаратов, предназначенных для проведения основных процессов химической технологии, рекомендуется следующая общая методологическая последовательность освоения соответствующих разделов курса:
1.3. Перечень дисциплин, знание которых студентами необходимо

для усвоения данной дисциплины:
-Математика

-Физика

-Информатика

-Химия

-Теоретическая механика

-Экология

-Инженерная графика

-Сопротивление материалов

-Теория механизмов и машин

-Гидравлика и гидравлические машины

-Детали машин

-Материаловедение и обработка материалов

-Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость

-Технология машиностроения отрасли

-Термодинамика

-Безопасность жизнедеятельности

-Процессы и оборудование отрасли

-Технология производств отрасли

-Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли

-Химическое сопротивление и защита от коррозии

-Методы и техника защиты окружающей среды
2. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине
Студент должен знать устройство, основные рабочие характеристики и принципы расчета, в том числе и автоматизированного, типовых машин и аппаратов химических производств, тенденции и пути совершенствования оборудования, нормативные материалы.

Студент должен уметь выбирать необходимый типоразмер стандартных машин и аппаратов, производить тепловой, гидравлический и механический расчеты оборудования, находить оптимальные решения при проектировании и эксплуатации механического и технологического оборудования химических производств.
3. Распределение трудоемкости (час) дисциплины по темам и видам занятий


№ мод.

№ нед.

№ темы

Наименование темы




Ч А С Ы

Всего

лекции

лаб.з.

практ.з.

СРС

1

2

3

4

5

6

7

8

9










8 семестр (10)















1

1-3

1

Общие сведения о машинах и аппаратах. Проектирование и конструирование


22 (10)

6(2)

-

6(2)

10 (6)

2

4-12

2

Теплообменные аппараты

75(70)

20(4)

17(8)

18(8)

20 (50)

3

13-17

3

Колонные массообменные аппараты

44(60)

14(4)




10 (6)

20 (50)










9 семестр (11)
















4

1-7

4

Сушильные аппараты и установки.

37 (54)

17(4)







20 (50)

5

8-12

5

Машины и аппараты разделения неоднородных систем

34 (22)

14(4)







20 (18)

6

13-17

6

Промышленные печи и химические реакторы.

24 (20)

14(2)







10 (18)

ИТОГО:




236(236)

85(20)

17(8)

34(16)

100(192)


4. Содержание лекционного курса


№ темы

Всего часов

№ лекции

Тема лекции

Вопросы, отрабатываемые на лекции

1

2

3

4

1

6 (2)

1

Вводная лекция. Предмет курса, его цели и задачи. Содержание курса. Связь с другими дисциплинами. Формы учебных занятий и отчетность по курсу. Литература для изучения курса. Задачи, решаемые инженером-механиком химической промышленности







2

Проектирование, конструирование, эксплуатация и исследования в деятельности инженера. Требования, предъявляемые к оборудованию химических производств. Стадии проектирования оборудования химических производств.







3

Методы и приемы конструирования. Нормативно-техническая документация для проектирования, расчетов и эксплуатации машин и аппаратов.

2

20 (4)

4

Общие сведения об теплообменных аппаратах в химической технологии. Теоретические основы работы теплообменных аппаратов. Расчет коэффициентов теплообмена и теплоотдачи.







5

Интенсификация процессов теплопередачи. Способы интенсификации процессов теплообмена и теплопередачи. Расчет коэффициента теплопередачи через ребристую стенку. Конструкции ребристых поверхностей.







6

Классификация теплообменных аппаратов. Типы кожухотрубчатых теплообменных аппаратов. Элементы кожухотрубчатых теплообменников; их конструктивное исполнение и работа.







7

Виды теплообменников. Секционные теплообменники и типа «труба - в трубе». Змеевиковые теплообменники. Оросительные теплообменники. Графитовые теплообменники. Аппараты воздушного охлаждения. Пластинчатые теплообменники. Спиральные теплообменники.







8

Тепловой расчет теплообменных аппаратов. Задачи расчета и последовательность проектирования теплообменников. Методика расчета теплообменников-рекуператоров. Компоновочный и гидравлический расчеты.







9

Механический расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов. Обечайки, днища и крышки. Трубные решетки.







10

Расчет кожухотрубчатых теплообменников с применением ЭВМ. Блок-схема и алгоритм расчета. Теплообменники на тепловых трубах.







11

Выпарные аппараты. Типовые конструкции.







12

Расчет выпарных установок с помощью ЭВМ. Блок-схема и алгоритм расчета







13

Накипеобразование и отложения в теплообменниках и выпарных аппаратах. Технико-экономические показатели эффективности теплообменных аппаратов. Правила эксплуатация и техника безопасной работы при обслуживании теплообменников.

3

14(4)

14

Общие сведения о колонных массообменных аппаратах. Классификация ректификационных колонн по принципу образования контакта фаз.







15

Основные конструктивные характеристики колонн. Сравнительные показатели и рекомендации по выбору колонн







16

Гидродинамика и гидравлические сопротивления барботажных колонн. Расчет конструктивных элементов и узлов ректификационных колонн.







17

Технологический расчет ректификационных колонн с помощью ЭВМ. Принципы расчета ректификационных колонн на прочность и устойчивость.







18

Пути совершенствования техники ректификации. Экономия теплоты и ректификационных установках. Правила безопасной эксплуатации ректификационных установок.







19

Абсорбционные колонны. Принципы работы и расчета. Типовые схемы и конструкции абсорберов.







20

Десорбционные колонны. Принципы работы и расчета. Типовые схемы и конструкции абсорберов.







20




4

17(4)

21

Способы сушки материалов. Основные характеристики тепловой сушки.







22

Классификация сушилок, сушимых материалов и сушильных агентов. Тепло - и массоперенос в процессе сушки.







23

Определение продолжительности сушки в условиях внешней задачи тепло - и массообмена.







24

Основные типы сушилок, используемых в химической промышленности. Устройство и основные характеристики барабанных сушилок. Ленточные и вальцеленточные сушилки. Распылительные сушилки.







25

Сушилки для дисперсных материалов. Сушилки с псевдоожиженным слоем. Аэрофонтанные сушилки.







26

Пневматические сушилки: трубы-сушилки; спиральные; вихревые, циклонные. Вспомогательное оборудование сушильных установок






27

Методика расчета сушильных установок. Технологический (тепловой) расчет. Выбор сушилок стандартных типоразмеров.







28

Расчет на прочность аппаратов для сушки. Тенденции развития сушильной техники. Техника безопасной эксплуатации сушильных установок.

5

14 (4)

29

Фильтры для жидкостей. Классификация конструкции. Методика расчета фильтров.






30

Центрифуги. Классификация и типовые конструкции. Методика расчета центрифуг.







31

Сепараторы. Классификация и типовые конструкции. Методика расчета.







32

Механический расчет центрифуг и сепараторов. Работа валов, прочность валов, прочность обечаек, вибрация центрифуг и сепараторов. Критерий прочности.







33

Циклоны. Гидроциклоны. Пылеочистные циклоны. Фильтры для газов.







34

Фильтры для газов.







35

Электрофильтры. Аппараты мокрой пылеочистки. Основы безопасной эксплуатации машин и аппаратов для разделения неоднородных систем.

6

14 (2)

36

Общие сведения о печах. Печь как химико-термическая система. Теплотехнические процессы в печах. Термотехнологические процессы. Классификация печей.







37

Термотехнологические процессы. Классификация печей.







38

Основные термотехнологические и теплотехнические процессы в печах. Обжиг, сжигание, пиролиз, крекинг, термическое разложение. Горение топлива и теплообмен в печах.







39

Трубчатые печи крекинга и пиролиза. Устройство и работа. Основные характеристики. Технологические расчеты.







40

Тепловой, гидравлический и аэродинамический расчеты трубчатых печей. Основы техники безопасности при эксплуатации печей







41

Реакционные аппараты и их классификация. Реакторы для жидкофазных процессов. Реакторы газофазных процессов.







42

Реакторы для жидкофазных процессов. Реакторы газофазных процессов.


5. Перечень практических занятий


№ темы

Всего часов

№ занятий

Тема практического занятия. Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии

1

2

3

4

1

6 (2)

1

Ознакомление с нормативными документами. ГОСТы и стандарты по тепло - и массообменную аппаратуру и их элементы







2

Ознакомление с нормативными документами. Методики расчета тепло - и массообменной аппаратуры и их элементов с использованием ГОСТов, стандартов, руководящих документов.







3

Приемы конструирования. Метод аналогий, метод инверсии, метод мозгового штурма.

2

18(8)

4

Расчет коэффициентов теплообмена. Конвективный теплообмен в трубах и каналах.







5

Расчет коэффициентов теплопередачи. Теплопередача через плоские, цилиндрические и оребренные стенки.







6

Тепловой поверочный расчет теплообменников-рекуператоров. Кожухотрубчатые теплообменники.







7

Секционные теплообменники.







8

Теплообменники типа «труба в трубе».







9

Гидравлический расчет теплообменников. Кожухотрубчатые теплообменники.







10

Расчет теплообменников с фазовыми изменениями теплоносителей. Испарители.







11

Механический расчет теплообменников. Кожухотрубчатые теплообменники.







12

Конденсаторы

3

10(6)

13

Расчет гидравлического сопротивления. Колонны тарельчатые.







14

Колонны насадочные.







15

Расчет массообменных процессов в колоннах аппаратах.







16

Технологический расчет ректификационных колонн. Тарельчатые колонны.







17

Насадочные колонны.



6. Перечень лабораторных работ


№ темы

Всего часов

№ работы

Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на лабораторных занятиях.

1

2

3

4

2

3(2)

1

Изучение, расчет и выбор стандартизованного кожухотрубчатого теплообменного аппарата




4(2)

2

Проектирование и расчет тепловой изоляции.




5(2)

3

Работа теплообменного аппарата в условиях нарастания отложений на поверхности теплопередачи.




5(2)

4

Работа теплообменного аппарата при наличии дефектных трубок



7. Задания для самостоятельной работы студентов


№ темы

Всего часов

Вопросы для самостоятельного изучения


Литература

1

2

3

4

1

10(6)

Нормативно-техническая документация. Технологическое оборудование, элементы, материалы и их выбор. Общезаводское оборудование.

[1-3],[4],[17-19]

2

20(50)

Специальные типы и конструкции теплообменных аппаратов. Конструктивное исполнение элементов кожухотрубчатых теплообменников. Методы борьбы с отложениями загрязнений в теплообменниках. Методы повышения эффективности работы теплообменников.

[2 -4],[6,12]

3

20(50)

Конструкции контактных массообменных устройств и их основные параметры. Выбор тарельчатых колонных аппаратов. Экстракционные аппараты для систем «жидкость-жидкость».

[2-6], [9,10,16,19]

4

20(50)

Кондуктивные и терморадиационные сушилки. Туннельные сушилки. Полочные сушилки. Петлевые сушилки. Механическое оборудование сушильных установок. Устройство и конструкция барабанных сушилок. Газораспределительные решетки сушилок с кипящим слоем. Комбинированные сушильные установки. Распылительные устройства сушилок. Методика выбора типа сушильного аппарата. Автоматизированный расчет сушильных установок.

[2 - 4, 6,7]

5

20(18)

Устройство и работа плиточно - рамного фильтр-пресса. Камерный фильтр-пресс. Автоматизированный фильтр-пресс ПАКМ. Расчет на прочность барабанных вакуум-фильтров. Дисковые вакуум-фильтры. Устройство и работа сепараторов. Перспективная техника разделения неоднородных систем.

[1 - 6, 14]

6

10(18)

Устройство и работа шахтных печей и печей крекинга и пиролиза. Ограждение, змеевики, подвески, форсунки и горелки трубчатых печей. Перспективная реакционная техника.

[3 - 6, 8, 10,13,16]


8. Курсовое проектирование
Курсовой проект является одним из важнейших этапов изучения дисциплины. Его целью является закрепление и углубление полученных студентами теоретических знаний путем их применения к решению расчетно-конструкторских и проектных задач по избранной специальности.

В курсовом проекте студенты разрабатывают конструкцию машины, технологического аппарата или технологической установки заводов изучаемой отрасли. Задания на проект студентам выдаются в индивидуальном порядке, и, как правило, они должны быть посвящены разработкам машин и аппаратов из номенклатуры оборудования предприятия, на котором производится конструкторско-технологическая практика, предусмотренная планом.

Курсовой проект должен соответствовать ЕСКД и состоять из расчетно -пояснительной записки и графической части.

Расчетно -пояснительная записка к проекту должна включать:

  1. Введение.

  2. Назначение и область применения проектируемого оборудования (установки аппаратов и т.д.).

  3. Описание принципиальной технологической схемы установки.

  4. Технологические расчеты (материальные, кинетические, тепловые, гидромеханические и т.д.).

  5. Механические расчеты на прочность, устойчивость, жесткость.

  6. Выводы.

  7. Список используемой литературы.

Графическая часть к проекту должна включать:

  1. Технологическая схема процесса 1 лист формата А-1.

  2. Конструкция аппарата. Чертеж общего вида 1 лист формата А-1.

  3. Детали и узлы аппарата 1 лист формата А-1.

Трудоемкость работ по выполнению курсового проекта составляет примерно 50 часов.
9. Курсовая работа - учебным планом не предусмотрена

10. Расчетно-графическая работа - учебным планом не предусмотрена

11. Контрольная работа – выполняется студентами заочной формы (см. методическое руководство [20]).



  1. Экзаменационные вопросы.




  1. Задачи, решаемые инженером-механиком химической промышленности.

  2. Требования, предъявляемые к оборудованию химических производств.

  3. Стадии проектирования оборудования химических производств.

  4. Нормативно-техническая документация для проектирования, расчетов и эксплуатации машин и аппаратов. Методы и способы решения творческих задач.

  5. Роль теплообменных аппаратов в химической технологии и их назначение.

  6. Коэффициент теплопередачи в теплообменниках и его расчет.

  7. Коэффициенты теплообмена в теплообменниках и их расчет для однофазных теплоносителей и при наличии фазовых переходов (кипение, конденсация).

  8. Общие методы интенсификации процессов теплопередачи в теплообменниках.

  9. Классификация теплообменных аппаратов.

  10. Типы и характеристики кожухотрубчатых теплообменных аппаратов.

  11. Конструкции и рабочие характеристики кожуха и распределительных камер кожухотрубчатых теплообменников.

  12. Конструкции и рабочие характеристики теплообменных труб, трубных решеток и перегородок в кожухотрубчатых теплообменниках.

  13. Конструкции, работа и характеристики секционных, змеевиковых и оросительных теплообменников.

  14. Конструкции, работа и характеристики графитовых теплообменников и аппаратов воздушного охлаждения.

  15. Интенсификация теплообмена в трубчатых теплообменниках.

  16. Конструкции, работа и характеристики пластинчатых и спиральных теплообменников.

  17. Задачи расчета и последовательность проектирования теплообменных аппаратов.

  18. Последовательность и расчетные зависимости теплового и гидравлического расчетов теплообменников-рекуператоров .

  19. Основные положения механического расчета элементов кожухотрубчатых теплообменников.

  20. Блок-схема и основные зависимости для теплового расчета кожухотрубчатых теплообменников с применением ЭВМ.

  21. Технико-экономические показатели эффективности теплообмеников и их расчет.

  22. Конструкции и работа теплообменников на тепловых трубах.

  23. Новые перспективные типы и конструкции теплообменных аппаратов.

  24. Назначение и основные характеристики электронагревательных установок.

  25. Правила эксплуатации теплообменных аппаратов.

  26. Типовые конструкции выпарных аппаратов и их элементов.

  27. Блок-схема и количественные связи для расчетов выпарных аппаратов с помощью ЭВМ.

  28. Процессы накипеобразования и отложения загрязнений в теплообменниках и выпарных аппаратах.

  29. Конструкции, работа и основные характеристики ректификационных колонн непрерывного действия.

  30. Расчет ректификационных колонн методом теоретических тарелок.

  31. Типы ректификационных колонн, их выбор.

  32. Гидродинамика и гидравлическое сопротивление барботажных колонн.

  33. Расчет конструктивных элементов и узлов ректификационных колонн.

  34. Блок-схема и количественные связи для расчета ректификационных колонн с помощью ЭВМ.

  35. Пути совершенствования техники ректификации.

  36. Пути экономии теплоты в ректификационных установках.

  37. Основы техники безопасности при эксплуатации ректификационных установок.

  38. Абсорбционные колонны. Принципы работы и расчета.

  39. Типовые схемы и конструкции абсорберов.



  1. Список основной и дополнительной литературы


основная

1.Основы проектирования химических производств: Учебник для вузов / Под. ред. А.И. Михайличенко. – М.: ИКЦ « Академкнига», 2008 – 332 с.

2. Машины и аппараты химических производств: Учебное пособие для вузов / А.С. Тимонин и др. / Под общей редакцией А.С. Тимонина. – Калуга: Издательство Н.Ф. Бочкаревой, 2008. – 872с.

3. Поникаров И.И., Поникаров С.И., Рачковский С.В. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки ( примеры и задачи). Учебное пособие. – М.: Альфа – М.2008. – 720с.
дополнительная

4.Машины и аппараты химических производств/ И.И. Поникаров и др.- М.:Машиностроение,1989.-368с.

5.Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи/ Под ред. Соколова В.М. - М. :Машиностроение, 1982. - 384 с.

6.Чернобыльский И.К. Машины и аппараты химических производств.- М.: Машиностроение, 1974с.

7.Шаповалов Ю.Н., Шеин В.С. Машины и аппараты общехимического назначения: Уч. пособие.- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1981.-304с.

8.Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования и расчета машин и аппаратов нефтеперерабатывающих заводов.- М.: Машиностроение, 1978.-328 с.

9.Александров И.А.Ректификационные и абсорбционные аппараты.М. Химия, 1978. 277 с.

10.Расчет основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Под ред. Судакова Е.Н .:Химия. 1979.-568 с.

11.Соколов В.И. Центрифугирование.- М.: Химия, 1976.- 407 с.

12.Барановский Н.В. и др. Пластинчатые и спиральные теплообменники.- М.: Машиностроение, 1973.-288 с.

13.Молоканов Ю.К., Харас З.Б. Монтаж аппаратов и оборудования для нефтяной и газовой промышленности. М.: Кадры 1982. 391 с.

14.Коузов П.А. и др. Очистка от пыли, газов и воздуха в химической промышленности. Д. :Химия. 1982. 255 с.

15.Ермаков В.И., Шеин В.С. Ремонт и монтаж химического оборудования. Л.: Химия, 1981. 357 с.

16.Форамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация.-М.: Химия, 1984.-328 с.

17.Алперт Л.З. Основы проектирования химических установок.- М.- Высш. школа, 1989.- 304 с.

18.Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1991.-352 с.

19.Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств / Г.Г.Смирнов и др., Под общ. ред. А.Р. Толчинского. – Л.: Машиностроение, 1988.-303 с.

20.Машины и аппараты химических производств. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности 240801 (заочной формы обучения).

14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники

По всем разделам дисциплины имеются плакаты, которые используются при изучении дисциплины. Общее число плакатов, которые используется при выполнении лабораторного практикума и в курсовом проектировании по дисциплине.
Рабочую программу составила к.х.н., доцент О.Н. Щербинина