+МУ ПиА 4-5 курс 240134+ - Салаватский индустриальный

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Салаватский индустриальный колледж
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ
Методические указания и задания
для выполнения контрольных работ для студентов,
обучающихся по заочной форме
специальности 240134 Переработка нефти и газа
2012г.
Рассмотрена
на заседании цикловой методической комиссии
общепрофессиональных и механических дисциплин
протокол № ____от __________2012 года
Утверждаю
Заместитель директора по
учебной работе
_________ Г.А. Бикташева
«____» ___________
Методические указания составлены в соответствии
с требованиями Федерального государственного
образовательного стандарта по специальности
среднего профессионального образования 240134
Переработка нефти и газа
Председатель цикловой методической комиссии
____________ Л.А.Насибуллина
Автор: Тимергазина Т.М., преподаватель ГБПОУ Салаватский
индустриальный колледж
Рецензент:
Агибалова Н.Н., преподаватель ГБПОУ Салаватский индустриальный
колледж
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1.
Рабочая программа учебной дисциплины:
стр.
4
6
1.1 Паспорт рабочей программы учебной дисциплины
6
1.2 Структура и содержание учебной дисциплины
8
1.3 Условия реализации учебной дисциплины
16
1.4 Контроль и оценка результатов освоения учебной
дисциплины
18
2.
Методические указания по изучению учебного материала
20
3.
Курсовое проектирование
40
4.
Задания для выполнения контрольной работы
42
4.1 Общие указания
42
4.2 Указания по выбору варианта и определению заданий для
контрольной работы
4.3 Вопросы для контрольной работы
42
5.
Список вопросов к экзамену
44
58
3
Введение
Методические указания составлены на основе рабочей программы
учебной дисциплины «Процессы и аппараты», которая является частью
основной профессиональной программы базовой подготовки в соответствии
с ФГОС СПО по специальности Переработка нефти и газа.
Целью методических указаний является реализация Федеральных
государственных образовательных стандартов по специальности 240134
Переработка нефти и газа (базовый уровень подготовки) при заочной форме
обучения.
Рабочая программа учебной дисциплины «Процессы и аппараты»
предусматривает изучение студентами теоретических основ технологических
процессов нефтегазопереработки, устройства и работы основных аппаратов и
оборудования, методов их расчета.
Современные процессы переработки нефти отличаются большим
многообразием технологических приемов и аппаратурного оформления, а
также ассортимента выпускаемой продукции. Еще в большей степени это
относится к нефтехимии. Однако разнообразные технологические приемы,
применяющиеся в различных процессах переработки, основываются на
использовании ряда однотипных процессов, подчиняющихся некоторым
общим закономерностям, и соответствующих аппаратов. Так, в самых
разнообразных производствах применяются такие общие процессы, как
нагревание
и
охлаждение,
перегонка
и
ректификация,
абсорбция,
перемешивание, отстаивание, фильтрация и т.д.
Аппараты, применяемые для каждого из этих процессов, также
являются однотипными, хотя их конструкция может существенно отличаться
в зависимости от специфических особенностей различных производств. Для
правильного
аппаратурного оформления
различных
производств
необходимо
и
выбора режимов работы
глубокое
знание
общих
закономерностей работы аппаратов и процессов, протекающих в них.
4
В результате освоения учебной дисциплины студент должен
уметь:
 читать, выбирать, изображать и описывать технологические схемы;
 выполнять материальные и энергетические расчеты процессов и
аппаратов;
 выполнять расчеты характеристик и параметров конкретного вида
оборудования;
 обосновывать выбор конструкции оборудования для конкретного
производства;
 обосновывать целесообразность выбранных технологических схем;
 осуществлять подбор стандартного оборудования по каталогам и
ГОСТам.
знать:
 классификацию и физико-химические основы процессов химической
технологии;
 характеристики основных процессов химической технологии:
гидромеханических, механических, тепловых, массообменных;
 методику расчетов материального и теплового балансов процессов и
аппаратов;
 методы расчета и принципы выбора основного и вспомогательного
технологического оборудования;
 типичные технологические системы химических производств и их
аппаратурное оформление;
 основные типы, устройство и принцип действия основных машин и
аппаратов химических производств;
 принципы
выбора
аппаратов
с
различными
конструктивными
особенностями.
5
1 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1 ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Процессы и аппараты
1.1.1 Область применения рабочей программы
Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной
профессиональной образовательной программы углубленной подготовки в
соответствии с ФГОС по специальности СПО 240134 Переработка нефти и
газа (базовый уровень).
Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в
дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения
квалификации и переподготовки) и профессиональной подготовке по рабочим
профессиям: аппаратчик хемосорбции; аппаратчик перегревания; аппаратчик
осушки газов; аппаратчик димеризации; оператор технологических установок
1.1.2 Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной
образовательной программы: дисциплина входит в профессиональный цикл
и относится к числу общепрофессиональных дисциплин.
1.1.3 Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам
освоения учебной дисциплины.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
 читать, выбирать, изображать и описывать технологические схемы;
 выполнять материальные и энергетические расчеты процессов и
аппаратов;
 выполнять расчеты характеристик и параметров конкретного вида
оборудования;
 обосновывать выбор конструкции оборудования для конкретного
производства;
 обосновывать целесообразность выбранных технологических схем;
 осуществлять подбор стандартного оборудования по каталогам и
ГОСТам.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:
 классификацию и физико-химические основы процессов химической
технологии;
 характеристики основных процессов химической технологии:
гидромеханических, механических, тепловых, массообменных;
 методику расчетов материального и теплового балансов процессов и
аппаратов;
 методы расчета и принципы выбора основного и вспомогательного
технологического оборудования;
6
 типичные технологические системы химических производств и их
аппаратурное оформление;
 основные типы, устройство и принцип действия основных машин и
аппаратов химических производств;
 принципы выбора аппаратов с различными конструктивными
особенностями.
1.1.4 Количество часов на освоение рабочей программы учебной
дисциплины:
максимальная учебная нагрузка обучающегося 359 часов, в том числе:
обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося 246 часа;
лабораторно-практические занятия 58 часов;
курсовой проект 40 часов
самостоятельная работа обучающегося 54 часа.
7
1.2 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.2.1 Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Максимальная учебная нагрузка (всего)
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
в том числе:
лабораторные работы
практические занятия
курсовой проект
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
в том числе:
работа с учебно-справочной литературой, интернетресурсами
повторение и обобщение учебного материала, изученного на
занятиях, решение задач
Итоговая аттестация в форме экзамена
Объем
часов
359
246
8
50
40
54
20
34
8
1.2.2 Тематический план и содержание учебной дисциплины Процессы и аппараты
Наименование
разделов и тем
1
Раздел 1
Гидромеханические
процессы
Введение
Тема 1.1
Основы гидравлики
Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия,
самостоятельная работа обучающихся
2
Объем часов
Значение и содержание дисциплины «Процессы и аппараты», связь ее с другими
дисциплинами.
Исторические этапы развития дисциплины.
Основные направления в развитии нефтеперерабатывающих и нефтехимических
производств. Значение дисциплины в решении задач по рациональному
использованию сырья, оптимизации ведения технологических процессов
нефтепереработки и нефтехимии, внедрению малоотходных и безотходных
производств.
Классификация основных процессов и аппаратов.
1 Жидкости капельные и упругие, их основные свойства: плотность, вязкость,
поверхностное натяжение. Свойства нефтепродуктов: средняя температура
кипения, средняя молекулярная масса, энтальпия, теплоемкость,
теплопроводность. Нахождение свойств по справочной литературе и расчет по
формулам.
2 Гидростатическое давление. Давление: абсолютное, избыточное, вакуум.
Гидравлические элементы потока: живое сечение, смоченный периметр,
гидравлический радиус, эквивалентный диаметр. Определение гидравлических
элементов для различных аппаратов. Расход жидкости, средняя скорость,
уравнение расхода.
Материальный баланс потока. Уравнение Бернулли. Режимы движения жидкости.
3 Потери напора и давления на трение по длине потока и в местных сопротивлениях.
Уравнение Дарси-Вейсбаха. Расчет простого трубопровода
Практическое занятие 1. Гидравлические характеристики потока, режим движения
жидкости, потери напора при ламинарном и турбулентном режимах
Лабораторная работа 1. Определение потерь напора на трение по длине
трубопровода.
2
1
6
1
4
2
4
2
3
60
Уровень
освоения
4
4
4
9
1
Тема 1.2
Насосы и
компрессоры
Тема 1.3
Гидравлика сыпучих
материалов
Тема 1.4
Разделение
неоднородных систем
2
1 Основные виды насосов и компрессоров. Схемы насосных установок.
Параметры работы насосов. Принципы выбора насосов и компрессоров для
решения конкретных технологических задач
Практическое занятие 2. Расчет параметров работы насоса
Практическое занятие 3. Подбор насоса по каталогу
1 Движение жидкости и газа в слое сыпучего материала. Характеристики слоя
сыпучего материала: гранулометрический состав, порозность, удельная
поверхность, подвижность частиц.
3
8
4
2
2
4
2
2
2 Псевдоожиженные системы. Потеря напора в слое сыпучего материала.
Критические скорости. Кривые псевдоожижения. Неоднородное
псевдоожижение
3 Катализаторопроводы и бункеры, принцип их расчета. Конструкция и расчет
газораспределительных решеток. Дозаторы и захватывающие устройства.
Пневматический транспорт
1 Понятие и классификация гетерогенных систем. Основные методы
разделения. Конструкции отстойников. Расчет. Осаждение под действием
центробежных сил: циклоны, центрифуги. Фильтры. Уравнение
фильтрования. Конструкции и расчет фильтров
2 Выбор аппаратов для разделения неоднородных систем. Методы ускорения и
повышения эффектовности процессов разделения неоднородных систем
Самостоятельная работа:
- решение задач по разделу 1;
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Понятие теории
подобия. Критерии подобия гидравлических процессов»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Истечение жидкости
из отверстий и насадков»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Истечение жидкости
через водосливы»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Насосы специальных
типов: осевой, ротационный, вихревой, струйный»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Основные
требования безопасности при эксплуатации насосов и компрессоров»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Конструкции
газораспределительных устройств»
2
3
6
2
6
2
6
2
20
10
1
Раздел 2
Тепловые процессы
Тема 2.1
Основы
теплопередачи
Тема 2.2
Теплообменные
аппараты
Тема 2.3
Трубчатые печи
2
3
66
4
1 Способы проведения тепловых процессов. Виды передачи тепла. Тепловой баланс.
Определение тепловой нагрузки для различных случаев теплообмена. Основное
уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи. Уравнение
теплопродности. Передача тепла через стенку. Определение температуры стенки.
Выбор рациональной схемы движения теплоносителей.
2 Конвекция. Влияние различных факторов на величину коэффициента
теплоотдачи. Критерии подобия. Критериальные уравнения.
3 Лучеиспускание. Законы Стефана-Больцмана и Кирхгофа. Совместная передача
тепла конвекцией и лучеиспусканием. Потери тепла в окружающую среду.
Теплоизоляция.
Практическое занятие 4 Определение тепловых нагрузок для различных случаев
теплообмена. Расчет температурного напора, поверхности теплообмена и критериев
подобия.
1 Классификация теплообменных аппаратов. Технологический, тепловой и
гидравлический расчеты теплообменных аппаратов. Выбор теплообменных
аппаратов. Виды нагревающих и охлаждающих агентов. Сравнительная оценка
различных теплоносителей.
Практическое занятие 5. Технологический расчет теплообменника «труба в трубе»
Практическое занятие 6. Технологический и гидравлический расчет кожухотрубного
теплообменника, холодильника-конденсатора.
Лабораторная работа 2. Определение коэффициента теплопередачи теплообменника
«труба в трубе»
1 Назначение трубчатых печей, их классификация. Наиболее распространенные типы
печей, их особенности и детали конструкций (змеевики, гарнитура, каркас,
обмуровка, устройства для сжигания топлива).
2 Основные показатели работы трубчатых печей: производительность печи,
тепловая мощность, теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб,
конвекционных тру, теплонапряженность топочного пространства, КПД трубчатой
печи, температура дымовых газов на перевале и на выходе из печи, коэффициент
прямой отдачи.
Классификация и состав топлив. Реакции горения топлив. Теплота сгорания
топлива (низшая и высшая). Расход воздуха. Максимальная температура горения.
6
1
4
2
2
2
4
8
3
4
6
4
4
2
8
2
11
1
Раздел 3
Массообменные
процессы
Тема 3.1
Основы теории
массопередачи
Тема 3.2
Теория перегонки
2
3 Тепловой расчет камеры радиации и камеры конвекции. Определение
коэффициента теплоотдачи конвекцией и радиацией. Выбор скорости продукта на
входе в печь. Особенности гидравлического расчета трубчатой печи.
Практическое занятие 7. Расчет радиантной камеры трубчатой печи
Практическое занятие 8. Расчет конвекционной камеры трубчатой печи
Практическое занятие 9. Гидравлический расчет трубчатой печи. Расчет дымовой
трубы
Самостоятельная работа:
- решение задач по разделу 2;
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Критериальные
уравнения для конденсации паров и для кипения жидкости»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Конструкции
теплообменных аппаратов :оросительные, пластинчатые, АВО»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Расчет
сопротивления газового тракта трубчатой печи. Расчет дымовой трубы.
Гидравлический расчет змеевика печи. Расчет массы дымовых газов»
3
6
4
3
4
2
4
15
74
1 Общие признаки массообменных процессов. Виды массообменных процессов.
Способы выражения состава фаз. Равновесие между фазами. Молекулярная и
конвективная диффузии. Уравнения и коэффициенты молекулярной диффузии,
массоотдачи. Основное уравнение массопередачи, коэффициент массопередачи.
Средняя движущая сила процесса массопередачи.
2 Материальный баланс процессов массообмена. Уравнение оперативной линии.
Число единиц переноса, число теоретических тарелок, методы их определения.
Практическое занятие 10. Расчет составов фаз смесей. Пересчет одних концентраций
в другие
1 Испарение и конденсация бинарных и многокомпонентных систем. Однократное и
многократное испарение бинарных систем. Однократное испарение сложных
смесей. Построение кривых однократного испарения нефтепродуктов на основе
кривых ИТК, при помощи графиков Обрядчикова и Смидович. Кривые равновесия
фаз нефтяных фракций. Перегонка в присутствии водяного пара. Построение
кривых равновесия фаз и изобарных кривых.
4
2
4
2
2
6
2
12
1
2
Практическое занятие 11. Расчеты по уравнениям Рауля, Дальтона, Рауля-Дальтона.
Построение кривых равновесия фаз и изобарных кривых. Постоение кривых ИТК и
линий ОИ
3
6
4
Тема 3.3
Ректификация
1 Сущность и проведение процесса ректификации. Материальный баланс колонны,
флегмовое число. Построение линий концентраций. Тепловой баланс колонны.
2 Расчет числа теоретических тарелок. Определение режима работы колонны.
Методы образования орошения и парового потока.
3 Устройство колонн. Виды ректификационных тарелок, их сравнительная
характеристика
4 Определение основных размеров колонны. Гидравлический расчет тарелок.
Порядок расчета ректификационной колонны.
Практическое занятие 12. Технологический расчет тарельчатой
ректификационной колонны.
Практическое занятие 13. Гидравлический расчет тарелок
4
2
4
1
4
3
6
3
1 Абсорбция. Равновесие между фазами. Закон Генри. Материальный баланс
абсорбера. Расчет процесса абсорбции по кривой равновесия фаз по
абсорбционному фактору. Тепловой баланс абсорбции. Определение высоты
слоя насадки и количества тарелок в абсорбере. Расчет диаметра.
Гидравлический расчет.
2 Абсорберы. Конструкции абсорберов, их сравнительная характеристика.
Достоинства и недостатки.
8
1
4
2
3 Десорбция. Методы проведения процесса. Определение числа тарелок
десорбера. Тепловой баланс десорбера
2
1
1 Сущность и проведение процесса экстракции. Стадии процесса. Материальный
баланс. Конструкции экстракторов. Принципы расчета экстракторов.
Экстрагирование
1 Сущность процесса адсорбции. Требования, к адсорбентам. Сравнительная
характеристика различных адсорбентов. Изотерма адсорбции. Устройство
адсорберов. Принципы работы адсорберов.
6
1
6
1
Тема 3.4
Абсорбция и
десорбция
Тема 3.5
Экстракция
Тема 3.6
Адсорбция
6
2
13
1
2
Самостоятельная работа:
- решение задач по разделу 3;
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Число единиц
переноса. Число теоретических тарелок»;
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Материальный
баланс отгонной части колонны»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Построение линии
концентрации отгонной части колонны»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Назначение и
конструкция распыливающего абсорбера»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Назначение и
конструкция гравитационных экстракторов и механических экстракторов»
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Адсорберы с
псевдоожиженным слоем адсорбента»
Раздел 4
Химические
процессы
Тема 4.1
Основы ведения
химических
процессов
Тема 4.2
Реакторные
устройства
3
15
4
6
1 Классификация химических процессов. Примеры химических процессов,
применяемых в нефтегазопереработке и нефтехимии. Основные кинетические
зависимости. Особенности гетерогенных химических реакций.
2
1
1 Классификация реакторных устройств: кожухотрубчатых, змеевиковых,
колонного типа, с перемешивающими устройствами. Устройство реакторов
каталитического крекинга, алкилирования, полимеризации, каталитического
риформинга.
2
2
2 Принципы расчета реакторных устройств. Расчет реакторов идеального
смешения и идеального вытеснения. Расчет реакторов для каталитического
процесса
2
3
Самостоятельная работа:
- работа с источниками литературы и интернет-ресурсами: тема «Особенности
непрерывных процессов». «Устройство реакторов различных типов»
4
14
1
2
3
40
Курсовое проектирование
4
3
Темы курсовых проектов:
Абсорбер барботажный
Абсорбер насадочный
Адсорбер
Теплообменник «труба в трубе»
Теплообменник кожухотрубный
Теплообменник спиральный
Аппарат воздушного охлаждения
Холодильник-конденсатор
Испаритель горизонтальный
Пленочный испаритель с падающей пленкой
Пленочный испаритель с восходящей пленкой
Выпарной аппарат
Ректификационная колонна
Трубчатая печь
Всего:
246
15
1.3 УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.3.1 Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета; лаборатории
процессов и аппаратов.
Оборудование учебного кабинета: посадочные места по количеству
обучающихся, рабочее место преподавателя; комплект моделей оборудования для
гидравлических, тепловых и массообменных процессов.
Технические средства обучения: мультимедиа-проектор, ноутбук, колонки, набор
ЦОР по дисциплине (презентации к лекциям, анимационные схемы и модели работы
аппаратов и установок, модели процессов)
Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории: установка для
исследования тепловых процессов; установка для исследования гидравлических
процессов; установка для исследования массообменных процессов (ректификация);
установка для исследования псевдоожиженного слоя; компрессор; установка для
исследования гидравлических сопротивлений; насосная установка. Приборы:
термометры спиртовые, вискозиметр, секундомер. Мини-лаборатории «Капелька»:
«Режимы движения жидкости», «Свойства нефтепродуктов», «Иллюстрация уравнения
Бернулли», «Потери напора на трение», «Потери напора в местных сопротивлениях».
Ноутбуки; комплект виртуальных лабораторий.
1.3.2 Информационное обеспечение обучения.
Перечень учебных изданий, интернет-ресурсов, дополнительной литературы.
Основные источники:
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.:
Альянс, 2009.- 753 с.
2. Игнатович Э. Химическая техника. Процессы и аппараты. - М.: Техносфера,
2007. – 656 с.
Дополнительные источники:
1. Пилипенко Н.И.. Процессы и аппараты.-М.:Академия, 2008-336 с.
2. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов
химической технологии.- М.:Химиздат, 2010- 544 с.
3. Захарова А.А. Процессы и аппараты химической технологии // Под редакцией
Захаровой А.А. учеб.пособие.-М.:Академия, 2007 – 528 с.
4. Айнштейн Общий курс процессов иаппаратов химической технологии. Том 1.М.:Академия, 2007 – 910 с.
5. Айнштейн Общий курс процессов иаппаратов химической технологии. Том 2.М.:Академия, 2007 – 1758 с
6. Леонтьева А.А. Оборудование химических производств.-М.:КолосС, 2008- 479 с.
16
Интернет-ресурсы:
1. Каталог образовательных Интернет-ресурсов http://www.edu.ru
2. Электронная библиотека по химии и технике http://rushim.ru
17
1.4 КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется
преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ,
тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий.
Результаты обучения
(освоенные умения, усвоенные знания)
Умение:

читать, выбирать, изображать
и описывать технологические
схемы;

выполнять материальные и
энергетические расчеты процессов
и аппаратов;

выполнять расчеты
характеристик и параметров
конкретного вида оборудования;

обосновывать выбор
конструкции оборудования для
конкретного производства;

обосновывать
целесообразность выбранных
технологических схем;

осуществлять подбор
стандартного оборудования по
каталогам и ГОСТам.
Знание:

классификации и физикохимических основ процессов
химической технологии;

характеристик основных
процессов химической технологии:
гидромеханических, механических,
тепловых, массообменных;

методики расчетов
материального и теплового
балансов процессов и аппаратов;

методов расчета и принципы
выбора основного и
вспомогательного технологического
оборудования;

типичных технологических
систем химических производств и
Формы и методы контроля и оценки
результатов обучения
Письменная проверочная работа
При выполнении письменных
проверочных работ, практических
работ
Письменная проверочная работа
Выполнение курсового проекта
Выполнение
проекта
и
защита
курсового
Письменная проверочная работа
Письменная проверочная работа
Устный опрос, тестовый контроль
Письменная проверочная работа
Тестовый контроль
Письменная проверочная работа,
тестовый контроль, устный опрос
Тестовый контроль
Устный опрос
18
их аппаратурное оформление;

основных типов, устройства и Тестовый контроль, устный опрос
принципа действия основных
машин и аппаратов химических
производств;

принципов выбора аппаратов Устный опрос
с различными конструктивными
особенностями.
19
2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ УЧЕБНОГО
МАТЕРИАЛА
Раздел 1 Гидромеханические процессы
Введение
Студент должен:
знать:
- сущность и задачи дисциплины «Процессы и аппараты»;
- основные единицы величин Международной системы единиц (СИ);
- основные направления в развитии нефтеперерабатывающих и нефтехимических
производств;
- классификацию основных процессов и аппаратов;
- общие принципы расчета нефтеперерабатывающиего и нефтехимического
оборудования: материальный и тепловой балансы, кинетику и статику процессов.
уметь:
- применять основные законы физики при составлении материальных и тепловых
балансов;
- переводить единицы измерения СИ в единицы других систем и наоборот.
При изучении данной темы следует обратить внимание на изучение сущности и
задач дисциплины, основные единицы величин Международной системы единиц (СИ).
Необходимо уметь применять основные законы физики при составлении материальных
и тепловых балансов, переводить единицы измерения СИ в единицы других систем и
наоборот.
Практика показывает, что большая часть ошибок при решении задач по курсу
связана именно с размерностями физических величин, поэтому размерностям
физических величин нужно уделить большое внимание.
Вопросы для самоконтроля
1. Значение нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности в
экономике Российской Федерации.
2. В чем заключается сущность и задачи дисциплины.
3. Приведите классификацию основных процессов и аппаратов.
4. Каковы достижения в области нефтяного аппаратостроения в России и за
рубежом?
5. Какие основные физические законы применяются при изучении дисциплины?
6. Что является основой материального баланса, как его составляют?
7. Что является основой теплового баланса, как его составляют?
8. В чем заключается расчет аппарата?
9. Каково значение Международной системы единиц (СИ)?
10. Какие основные и дополнительные единицы входят в систему СИ?
20
Литература :[1], с. 6-18; [2], с. 3-8, с. 22-33; [3] с. 3-22.
Тема 1.1. Основы гидравлики
Студент должен:
знать:
- основные свойства жидкостей (плотность, вязкость, поверхностное
натяжение) зависимость этих свойств от температуры и давления;
- свойства нефтепродуктов, зависимость этих свойств от температуры и давление;
- определение гидростатического давления, абсолютного, избыточного и
вакуумметрического давления;
- уравнение расхода и материальный баланс потока;
- физическую сущность уравнения Бернулли для идеальной и реальной
жидкостей;
- принципы измерения скоростей и расходов;
- критерии подобия гидравлических процессов;
- потери напора и давления при движении жидкости;
- особенности истечения жидкостей из отверстия и через водосливы;
- порядок расчета трубопроводов.
уметь:
- определять свойства жидкостей в зависимости от температуры и давления
- находить свойства нефтепродуктов по справочникам и рассчитывать по
формулам;
- определять давление в назначенных точках системы;
- определять массовый и объемный расход, линейную и массовую скорость и
производить их взаимный перерасчет;
- применять уравнение Бернулли при решении задач;
- определять режим движения жидкости;
- определять критические скорости потоков;
- определять потери напора и давления по формулам;
- определять коэффициенты трения и местного сопротивления по формулам,
графикам, таблицам;
- определять основные расходные характеристики, диаметры трубопровода.
При изучении материала данной темы следует обратить внимание на размерность
величин основных свойств жидкостей (капельных и упругих).
Для нефтепродуктов часто встречается понятие относительной плотности.
Относительной плотностью  называется отношение плотности вещества при 20 0С к
плотности
дистиллированной
воды
при
температуре
0
4 С.
Известно, что плотность жидкости с повышением температуры уменьшается.
21
Плотность газов зависит от температуры и давления: с увеличением температуры
плотность газов понижается, а с увеличением давления -плотность увеличивается.
Плотность газов при любых температурах и давлении определяется по уравнению
г 
М 273  Р
,

22,4 Т 105
где М - молекулярная масса газа, кг/моль;
Т - абсолютная температура системы. К;
Р - давление системы, МПа.
С изменением температуры изменяется и вязкость жидких веществ с увеличением
температуры уменьшается, газообразных – увеличивается, что объясняется различными
причинами ее возникновения.
При изучении гидростатики необходимо понять, что гидростатическое давление это давление внутри жидкости, размерность его в системе СИ-
Н
 Па .
м2
Свойства гидростатического давления являются очень важными для изучения
дальнейшего материала. Обратите внимание на то, что:
- гидростатическое давление внутри жидкости распространяется во все стороны с
одинаковой силой;
- гидростатическое давление всегда действует по нормали к поверхности,
воспринимающей это давление.
Важным понятием, часто встречающимся в практике, является расход. Расходом
называется количество жидкости, проходящее через поперечное сечение потока в
единицу времени.
Объемный расход
Q    ,
где Q - объемный расход, м3/с;
 - площадь живого сечения потока, м2;
 - средняя скорость потока, м/с.
Массовый расход, связан с объемным расходом соотношением
G  Q ,
где G – массовый расход, кг/с;
 - плотность жидкости, кг/м3.
Очень важным является изучение уравнения неразрывности потока и уравнения
Бернулли. Этот материал является основным при изучении теоретических основ
гидромашин.
Уравнение неразрывности потока (при установившемся движении жидкости)
позволяет определить расход жидкости и выразить скорость движения жидкости в
одном сечении через скорость движения жидкости в другом сечении
22
Q  1 1  2 2  const .
Уравнение Бернулли (энергетический баланс потока) справедливо только для
установившегося движения жидкости.
Согласно уравнению Бернулли, при движении идеальной жидкости, сумма
геометрического, пьезометрического и скоростного напоров во всех сечениях потока
является постоянной величиной, т.е.
p1 12
p2 22
z1 

 z2 

 const ,
g 2 g
g 2 g
где z – геометрический напор, м;
p
- пьезометрический напор, м;
g
2
2g
- скоростной напор, м.
Для реальной жидкости уравнение Бернулли имеет вид
z1 
p1 12
p 2

 z2  2  2  hпот  const ,
g 2 g
g 2 g
где hпот – потерянный напор, м.
Таким образом, при установившемся движении реальной жидкости сумма
геометрического, пьезометрического, скоростного и потерянного напоров в любом
сечении потока является величиной постоянной.
Студентам необходимо знать режимы движения жидкости, критерий Re, которые
характеризует режим движения жидкости.
Вопрос определения потерь напора на трение по длине потока и в местных
сопротивлениях практически очень важен, поэтому должен быть изучен с большим
вниманием. Необходимо обратить внимание, что при определении потерь напора
имеют дело с коэффициентом трения .
При ламинарном движении значение  зависит только от величины критерия Re и
определяется по уравнению Стокса

64
.
Re
При турбулентном режиме движения жидкости  зависит от критерия Re и
шероховатости стенок трубопровода. Существует очень много формул, с помощью
которых можно определить . Обратите внимание на то, что каждая формула имеет
свои границы применения.
Коэффициенты местного сопротивления , обычно определяются опытным
путем. При расчетах значения коэффициентов местных сопротивлений можно брать из
таблиц учебников.
Для расчета трубопроводов используются ранее изученные закономерности
гидродинамики. Правильность расчета проверяется по величине потери давления в
23
трубопроводе, потери должны быть умеренными: примерно 5-15% от давления
нагнетания.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем состоит различие между капельными и упругими жидкостями?
2. Дайте определение основных свойств жидкостей.
3. Как изменяется плотность с изменением температуры?
4. Как изменяется вязкость с изменением температуры?
5. Какова зависимость между плотностью и удельным весом?
6. Что называется относительной плотностью?
7. Как определить плотность вещества, если известна его относительная
плотность?
8. Что такое гидростатическое давление? Его свойства, размерность.
9. Что такое абсолютное давление, избыточное, вакуум?
10. Как производится измерение избыточного давления и вакуума?
Литература :[1], с. 19-67; [2], с. 9-22;[3], с. 121-171;с. 184-187
Тема 1.2 Насосы и компрессоры
Студент должен:
знать:
- классификацию гидравлических машин;
- назначение насосов и их типы;
- основные параметры работы насосов;
- схемы насосных установок;
- принцип действия центробежного насоса;
- определение кавитации, влияние на кавитацию рабочих условий;
- законы пропорциональности;
- характеристику центробежного насоса;
- устройство центробежного насоса;
- пуск и остановку центробежного насоса;
- особенности совместной работы центробежных насосов;
- классификацию и принцип действия поршневых насосов;
- независимость напора от подачи для поршневых насосов;
- основные параметры работы поршневых насосов;
- тип специальных насосов, применяемых в нефгегазопереработке;
- устройство осевого, ротационного, вихревого, струйного насосов;
- назначение и типы компрессоров;
- процессы сжатия газов;
- классификацию и принцип работы поршневого компрессора;
- назначение многоступенчатого сжатия;
- классификацию центробежных компрессоров;
- устройство и правили эксплуатации вентиляторов;
24
- основные требования техники безопасности при эксплуатации насосов и
компрессоров;
уметь:
- выбирать тип насоса для заданных условий;
- определять производительность, напор, мощность насоса;
- выбирать схему насосной установки;
- определять допустимую высоту всасывания насоса;
- определять условия работы насосной установки без кавитации;
- находить производительность, напор и мощность при изменении числа
оборотов;
- построить зависимости центробежного насоса: H=f(Q); =f(Q); N=f(Q);
- построить характеристику поршневого насоса;
- изучить устройство насоса, используя техническую литературу;
- выбирать насос по каталогу в зависимости от условий работы и рабочих
параметров;
- рассчитывать и определять параметры работы компрессоров;
- по индикаторной диаграмме анализировать работу компрессора;
- выбирать компрессор в зависимости от условий работы.
На предприятиях нефтепереработки и нефтехимии применяется большое
количество различных насосов и компрессоров. Изучив данную тему, студенты
должны уметь произвести правильный выбор насосов и компрессоров для конкретных
условий работы.
Центробежные насосы получили широкое распространение благодаря
существенным преимуществам по сравнению с другими типами насосов.
Нужно разобраться в принципе действия центробежного насоса, хорошо
представлять, за счет чего и каким образом происходит прирост энергии в
центробежном насосе.
Нужно запомнить, что при пуске насоса всасывающий трубопровод и корпус
должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью.
Следует изучить материал о высоте всасывания, которая оказывает большое
влияние на нормальную работу насоса
Разберитесь в сущности явления кавитации, которая приводит к разрушению
деталей насоса. Нужно запомнить меры по предотвращению кавитации.
Изучите правила пуска, остановки и регулирования производительности
центробежных насосов.
Поршневые насосы, хотя и имеют ряд недостатков перед центробежными
насосами, бывают незаменимыми при перекачке вязких, быстро застывающих
жидкостей и сжиженных газов, а также при перекачке небольших количеств жидкости
при высоких давлениях. Вначале необходимо разобраться в принципе действия
поршневого насоса, затем изучить различные виды поршневых насосов.
Обратите внимание на неравномерность подачи поршневых насосов, изучите
способы выравнивания подачи.
25
Студенту необходимо разобраться в теории поршневых насосов, в вопросах,
связанных с эксплуатацией поршневых насосов.
Технику следует хорошо разбираться в вопросах пуска насосов в работу,
регулирования работы насосов и уметь устранять неполадки в работе насосов. Эти
знания и навыки являются необходимыми и приобретаются только на производстве.
Специальные насосы применяются ограниченно. К специальным насосам
относятся: осевые, вихревые, ротационные, струйные и др. Применяются они для
подачи топлива к форсункам печей, масла в гидравлические системы, уплотняющей
жидкости в сальники больших насосов и для других целей.
Разберите принципы действия специальных насосов.
Ознакомьтесь с назначением и областью применения компрессоров, с их
классификацией и основными параметрами работы. Обратите внимание, что работа,
затрачиваемая на изотермическое сжатие, меньше, чем работа, затрачиваемая на
адиабатическое сжатие газа.
Поршневые компрессоры по устройству и принципу действия мало отличаются от
поршневых насосов.
Студенты должны понять назначение, необходимость и устройство системы
многоступенчатого сжатия, ознакомиться со способами регулирования поршневых
компрессоров.
Нужно ознакомиться с принципом действия и основами теории
турбокомпрессоров. Следует изучить центробежные вентиляторы, их характеристику.
Сравните ее с характеристикой центробежных насосов.
Вопросы для самоконтроля
1. Каково назначение насосов?
2. Какие существуют схемы установки насосов?
3. Объясните принцип действия центробежного насоса.
4. Как классифицируют центробежные насосы?
5. Как определяется высота всасывания в центробежных насосах?
6. В чем сущность явления кавитации?
7. Как определяется мощность центробежного насоса?
8. Что называется характеристикой центробежного насоса?
9. Как пустить центробежный насос?
10. Как регулируется подача центробежного насоса?
Литература :[1], с. 68-116; [3], с. 187-238
Тема 1.3 Гидравлика сыпучих материалов
Студент должен:
знать:
- характеристику слоя сыпучего материала;
- гранулометрический состав, пористость
эквивалентный диаметр частиц;
26
слоя,
подвижность
частиц,
- понятие о псевдоожиженных системах;
- критическую скорость;
- конструкцию катализаторопроводов и бункеров, газораспределительных
решеток, область применения и назначение пневмотранспорта;
- скорость витания твердых частиц;
- конструкцию дозаторов и захватывающих устройств;
уметь:
- определять характеристику слоя сыпучих материалов;
- рассчитывать критическую скорость;
- определять потерю напора в слое сыпучего материала и рассчитывать бункеры и
газораспределительные решетки, используя техническую литературу.
При изучении данной темы обратите внимание на то, что за последние годы
увеличивается применение зернистых материалов в процессах нефтепереработки и
нефтехимии, поэтому знание закономерностей их поведения в различных аппаратах
необходимо.
Обратите внимание на структуру сыпучего материала и на расчет
катализаторопроводов и бункеров.
Особое внимание следует обратить на псевдоожиженные системы, которые
находят все более широкое применение в различных областях химической технологии.
Пневматический транспорт сыпучих материалов, который тоже нашел широкое
применение, основан на перемещении по трубопроводу материала во взвешенном
состоянии в потоке воздуха, водяного пара или любого другого газа.
При изучении пневмотранспорта обратите внимание на такие понятия, как
скорость витания, скорость скольжения.
Вопросы для самоконтроля
1. Какова область применения различных зернистых материалов?
2. Как определяется гранулометрический состав сыпучего материала?
3. Что называется пористостью сыпучего материала?
4. Как определяется эквивалентный диаметр частиц?
5. Каково назначение определения потери напора в слое сыпучего материала?
6. В чем заключается расчет катализаторопроводов?
7. Какова область применения псевдоожиженных систем?
8. Что собой представляют псевдоожиженные системы?
9. От чего зависит состояние слоя и какие состояния слоя Вы знаете?
10. Что такое критическая скорость псевдоожижения?
Литература :[1], с. 322-338; [2], с. 58-87 ; [3], с. 175-183,
Тема 1.4 Разделение неоднородных систем
Студент должен
27
знать:
- понятие и классификацию гетерогенных систем;
- основные методы разделения гетерогенных систем;
- конструкции отстойников; циклонов, центрифуг, фильтров
- основные законы и уравнения процессов разделения;
- методы ускорения и повышения эффективности процессов разделения
неоднородных систем.
уметь
- выбирать аппараты для разделения гетерогенных систем на основе
проведенных расчетов.
При изучении темы необходимо обратить внимание на методы интенсификации
процессов разделения и области применения каждого из методов.
Вопросы для самоконтроля
1. Какая гетерогенная система называется суспензией?
2. От каких факторов зависит скорость осаждения частиц?
3. Каковы способы разделения водо-нефтяных эмульсий?
4. Устройство электродегидратора.
Раздел 2 Тепловые процессы
Тема 2.1 Основы теплопередачи
Студент должен
знать:
- тепловые свойства нефти и нефтепродуктов;
- равнения для расчета теплоемкости и теплопроводности;
- способы проведения тепловых процессов;
- виды передачи тепла;
- передачу тепла теплопроводностью, конвекцией и лучеиспусканием;
- основное уравнение теплопередачи;
- уравнение для перечисленных выше частных случаев передачи тепла;
- критерии теплового подобия;
- схемы движения теплоносителей;
уметь:
- определять по справочной литературе и рассчитывать по формулам тепловые
свойства индивидуальных веществ и сложных смесей,
- составлять тепловой баланс;
- определять тепловую нагрузку дом различных случаев теплообмена;
28
- выбирать рациональную схему движения теплоносителей;
- определять средний температурный напор для различных случаев теплообмена;
- рассчитывать критерии подобия;
- выбирать критериальное уравнение для расчета коэффициентов теплоотдачи;
- определять средний температурный напор для различных случаев теплообмена;
- определять коэффициент теплопередачи и термические сопротивления
загрязнения по таблицам;
- рассчитывать коэффициент теплопередачи на основе частных коэффициентов
теплопередачи, теплопроводности материала стенки, термических сопротивлений;
- рассчитывать тепловую нагрузку аппарата;
- определять неизвестный параметр на основании уравнения теплового баланса
теплообменного аппарата.
Прежде чем приступить к изучению тепловых процессов, нужно повторить
основные понятия: теплоемкость, энтальпия жидкости, энтальпия паров, теплота
парообразования, теплота конденсации.
Тепловые расчеты аппаратов основаны на законах теплопередачи
теплопроводностью, конвекцией и радиацией. Поэтому необходимо усвоить уравнения,
по которым определяются: количество тепла, передаваемого теплопроводностью (Закон
Фурье), конвекцией и радиацией (Закон Стефана-Больцмана), Надо уяснить физический
смысл коэффициент теплопроводности, который определяется по эмпирическим
формулам в зависимости от плотности и температуры.
При изучении теплопередачи конвекцией особое внимание надо обратить на
теорию подобия. Разберитесь, как зависит коэффициент теплоотдачи  от критериев
подобия: Nu, Re, Pr, Gr. Коэффициент  для каждого случая определяется по
эмпирической формуле, куда входят вышеуказанные критерии подобия. Вначале
определяют режим движения жидкости, т.е. определяют критерий Рейнольдса, а затем в
зависимости от режима движения и условий теплопередачи подбирают
соответствующее уравнение для определения .
Особое внимание обратите на коэффициент теплопередачи К. Он зависят от
частных коэффициентов теплоотдачи и резко снижается от загрязнения поверхности
теплопередачи. Повышение коэффициента теплопередачи К приводит к уменьшению
требуемой поверхности теплопередачи.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие виды передачи тепла Вы знаете? Дайте их определение.
2. Что называется коэффициентом теплопередачи? Какова его размерность?
3. Что называется коэффициентом теплопроводности? Какова его размерность?
4. От чего зависит коэффициент теплопроводности?
5. Напишите уравнение передачи тепла конвекцией. Проанализируйте его.
6. Какие факторы влияют на величину коэффициента теплоотдачи?
7. Какие виды движения теплоносителей вы знаете?
8. Как определяется средний температурный напор?
9. Сформулируйте законы Стефана-Больцмана и Кирхгофа. Напишите их
математическое выражение.
29
10. Как рассчитывают потери тепла в окружающую среду?
Литература :[1], с. 116-143; [3], с. 363-410
Тема 2.2 Теплообменные аппараты
Студент должен
знать:
- виды нагревающих и охлаждающих агентов;
- устройство теплообменных аппаратов: кожухотрубчатых, «труба в трубе»,
погруженного типа, с паровым пространством, воздушного охлаждения, оросительных,
пластинчатых, с рубашкой;
- последовательность расчета теплообменного аппарата;
- сущность процесса кристаллизации, устройство кристаллизатора;
уметь:
- выбирать тип аппарата по ГОСТу и др. нормативным документам;
- выбирать теплоносители для движения по трубному пространству или
межтрубному пространству теплообменников;
- производить сравнительную оценку различных теплообменных аппаратов;
- рассчитывать теплообменные аппараты;
- составлять материальный и тепловой балансы кристаллизации;
- выбирать кристаллизатор по результатам расчета.
Вначале надо изучить, какие продукты используются в качестве теплоносителей в
теплообменных аппаратах, какой процесс является регенерацией тепла.
Внимательно изучите конструкцию различных типов теплообменных аппаратов,
разберитесь в достоинствах и недостатках каждой конструкции. Обратите внимание на
конденсаторы и холодильники воздушного охлаждения. Надо уметь рисовать эскизы
теплообменных аппаратов по памяти. В этой теме следует усвоить расчет
теплообменных аппаратов. Для кожухотрубчатых теплообменников расчет
осуществляется в следующей последовательности:
1 .Определить тепловую нагрузку теплоносителя;
2. Найти неизвестную температуру теплоносителя;
3. Определить средний температурный напор;
4. Выбрать по справочнику (или рассчитать) коэффициент теплопередачи К;
5. Найти необходимую поверхность теплообмена.
6. Выбрать тип теплообменника по ГОСТу и определить число теплообменников.
При расчете конденсаторов-холодильников обратите особое внимание, что при
конденсации нефтяных фракций температуры начала конденсации и конца конденсации
не равны.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие нагревающие и охлаждающие агенты используются в процессах
30
нефтегазопереработки и нефтехимии?
2. Каково значение регенерации тепла на нефтегазоперерабатывающих заводах?
3. Виды кожухотрубных теплообменников.
4. Каковы достоинства и недостатки теплообменников с плавающей головкой?
5. Каковы достоинства и недостатки кожухотрубных теплообменников жесткой
конструкции?
6. Как устроены теплообменники «труба в трубе»? В чем их достоинства и
недостатки?
7. Какие типы кипятильников вы знаете?
8. Как крепятся трубы в трубных решетках?
9. В чем достоинства и недостатки конденсаторов и холодильников погружного
типа?
10. В чем достоинства и недостатки аппаратов воздушного охлаждения?
Литература :[1], с. 143-156, с 17-190; [2], с. 145-167; [3], с. 411-466, с. 512-522.
Тема 2.3 Трубчатые печи
Студент должен
знать:
- назначение трубчатых печей и их устройство;
- основные показатели работы трубчатых печей;
- классификационный состав топлив, теплотворную способность:
- реакции горения, максимальную температуру горения;
- сущность теплового расчета камеры радиации,
- сущность гидравлического расчета змеевика печи;
- порядок расчета трубчатой печи;
- основные требования техники безопасности при эксплуатации
пуске печей;
и
уметь:
- разбираться в конструкции печей, отдельных устройств, используя каталоги или
другую техническую литературу;
- определять расход кислорода, воздуха на сжигание топлива, массу и объем
продуктов сгорания;
- задаваться коэффициентом избытка воздуха для топлива различного состава,
печей различных конструкций;
- определять коэффициент прямой отдачи, величину эффективной
лучевоспринимающей поверхности, поверхность нагрева радиантных труб;
- определять коэффициент теплоотдачи конвекцией и радиацией, поверхность
нагрева конвекционных труб, выбирать скорость продукта на входе в печь;
- определять потери напора и давления при движении продукта в змеевике печи;
- пользоваться требованиями технического регламента и инструкциями по
эксплуатации печей.
31
При изучении темы нужно хорошо усвоить устройство печей. Определить, где
находятся камера радиации, камера конвекции, как располагаются змеевики печи, как
соединены между собой трубы, как устроен каркас печи. Разобрать устройство
приборов для сжигания топлива и др. особое внимание следует обратить на устройство
двухскатных печей, с двухсторонним облучением экрана, с беспламенным горением.
Важным является вопрос об основных показателях работы печей. Нужно понять и
запомнить все определения основных показателей и знать численные значения этих
величин. Понять связь между температурой дымовых газов над перевалом, тепловой
напряженностью поверхности радиантных труб и коэффициентом прямой отдачи.
При изучении процесса горения надо научиться выводить уравнения для расчета
количества воздуха, необходимого для горения топлива и
уравнения для определения состава продуктов сгорания (в молях), знать
уравнение перевода мольной теплоемкости дымовых газов в массовую. Обратить
внимание на определение максимальной температуры горения и уметь ее рассчитывать.
При изучении расчета камеры радиации надо усвоить допущения, принимаемые
при расчете, хорошо разобраться в таких понятиях, как эквивалентная абсолютно
черная поверхность, эффективная лучевоспринимающая поверхность, плоская
поверхность, заменяющая трубы. Обратите внимание на то, как эти величины
определяются и как между собой связаны. При изучении расчета камеры конвекции
обратите внимание на расчет коэффициента теплопередачи.
Вопросы для самоконтроля
1. Как классифицируют трубчатые печи?
2. Начертите принципиальную схему двухскатной печи с наклонным сводом и
назовите ее составные части.
3. Что называется коэффициентом прямой отдачи. Напишите формулу для
определения коэффициента прямой отдачи.
4. Какое значение имеет температура дымовых газов над перевалом?
5. Что называется тепловой напряженностью поверхности нагрева радиантных и
конвекционных груб? В каких пределах они допускаются?
6. Что называется коэффициентом избытка воздуха? От чего он зависит? Значения
его.
7. Написать уравнение для расчета действительного расхода воздуха,
необходимого для сжигания 1 кг топлива.
8. Написать уравнение теплового баланса печи.
9. По какому уравнению определяется расход топлива в печи?
10. Что называется максимальной температурой горения?
Литература :[1], с. 156-182; [2], с. 88-144.
32
Раздел 3 Массообменные процессы
Тема 3.1 Основы теории массопередачи
Студент должен
знать:
- виды массообменные процессов
- способы выражения состава фаз;
- уравнение молекулярной и конвективной диффузии;
- движущую силу процесса массопередачи;
- материальный баланс процессов массообмена;
- уравнение оперативной линии;
- число единиц переноса;
уметь :
- рассчитывать состав фаз смесей;
- производить пересчет мольных концентраций в массовые и наоборот
рассчитывать молекулярную массу смеси по известным массовым и мольным
концентрациям;
- рассчитывать среднюю плотность смеси по известным массовым, мольным и
объемным концентрациям;
- определять число теоретических тарелок графоаналитическим методом.
При изучении данной темы необходимо уделить особое внимание выражению
состава фаз в различных концентрациях и пересчёту одних концентраций в другие.
Проведите аналогию между уравнениями массопередачи и теплопередачи, между
уравнениями массоотдачи и теплоотдачи.
Познакомьтесь с основами составления материального баланса массообменных
процессов, с понятием числа единиц переноса, теоретической тарелкой. Эти понятия
понадобятся вам при изучении последующих тем.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие процессы называются массообменными? Для чего они применяются?
2. Каково математическое выражение уравнения равновесия в общем виде?
3. Какая концентрация называется массовой?
4. Какая концентрация называется мольной?
5. Какая концентрация называется объёмной?
6. Напишите уравнение, выражающее связь между массовой и мольной
концентрациями.
7. Напишите уравнения для определения средней молекулярной массы через
мольные и массовые концентрации.
8. Напишите уравнение массопередачи. Объясните каждую величину, входящую
в уравнение.
9. Каков принцип составления материального баланса массообменного процесса?
10. Как вывести из уравнения материального баланса уравнение оперативной
33
линии?
Литература [1], c.191-204; [2], с. 170-180; [3], с. 560-589.
Тема 3.2 Теория перегонки
Студент должен:
знать:
- определение равновесной системы;
- закон Рауля-Дальтона;
- кривые равновесия фаз, изобарные кривые;
- сущность константы фазового равновесия;
- сущность однократного и многократного испарения бинарных и сложных
смесей;
- уравнения, используемые при расчете однократного испарения (ОИ) бинарных
и сложных смесей;
уметь:
- строить изобарные кривые, кривые равновесия фаз;
- определять константу фазового равновесия и упругость паров для
индивидуальных углеводородов и нефтяных фракций;
- строить кривые ОИ нефтепродуктов на основе истинных температур кипения
(ИТК), используя график Обрядчикова и Смидовича;
- рассчитать ОИ сложных смесей.
При изучении данной темы следует уяснить разницу между простой перегонкой и
ректификацией.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем физический смысл перегонки?
2. Каков физический смысл закона Рауля-Дальтона?
3. Что позволяют определить изобарные кривые?
4. В чем сущность константы фазового равновесия?
5. В чем сущность однократного и многократного испарения бинарных и
сложных смесей?
Литература :[1], с.229-268; [2], с. 210-240.
Тема 3.3 Ректификация
Студент должен
знать:
- сущность и проведение процесса ректификации;
- понятие флегмового числа;
34
- методы образования орошения и парового потока;
- устройство колонн;
- виды контактных устройств, их характеристики.
уметь:
- составлять материальный баланс колонны;
- строить линий концентраций;
- определять тепловой баланс колонны;
- производить расчет числа теоретических тарелок
- определять режимы работы колонны;
- определять основных размеры колонны;
- проводить гидравлический расчет тарелок и насадок.
При изучении материального баланса колонны надо хорошо понять, для чего
составляется материальный баланс всей колонны и отдельных частей колонны.
Необходимо уяснить физический смысл уравнения материального баланса всей
концентрационной части колонны, баланса по сечению концентрационной части, а
также материального баланса всей отгонной части и баланса по сечению отгонной
части, графическое изображение уравнений концентраций для концентрационной и
отгонной частей колонны.
Необходимо понять влияние флегмового числа на процесс ректификации. Нужно
разобраться в методах определения числа теоретических тарелок, понять связь между
числом теоретических тарелок и количеством орошения.
При изучении методов создания орошения и парового потока обратите внимание
на уравнение для подсчёта количества тепла, снимаемого орошением и количество
тепла, вводимого в нижнюю часть колонны паровым потоком. Надо знать
преимущества и недостатки всех видов орошения.
Обратите особое внимание на определение температурного режима колонны, на
расчёт ректификационной колонны, т.к. это потребуется при выполнении курсового и
дипломного проектов.
Вопросы для самоконтроля
1. Чем отличается простая перегонка от ректификации?
2. Дайте определение процесса ректификации.
3. Перечислите условия ректификации.
4. Объясните работу тарелки.
5. Какова роль орошения в процессе ректификации?
6. Назовите основные части простой колонны?
7. Начертите схему сложной колонны.
8. Какие способы создания орошения и парового потока вы знаете?
9. Напишите уравнение материального баланса для всей колонны.
10. Как изменится положение рабочих линий концентрационной и отгонной
частей колонны с изменением количества жидкого и парового орошения?
35
Тема 3.4 Абсорбция и десорбция
Студент должен
знать:
- сущность процесса абсорбции;
- закон Генри;
- материальный и тепловой балансы абсорбера:
- сущность и методы проведения десорбции.
уметь:
- рассчитывать процесс по кривой равновесия фаз абсорбционному фактору;
- определять число теоретических тарелок десорбера.
При изучении данной темы необходимо уяснить физические основы процесса
абсорбции. При рассмотрении материального баланса абсорбции обратите внимание на
то, что при разделении нефтяных газов пользуются понятием абсорбционного фактора,
коэффициента извлечения. Следует разобраться в этих понятиях. Обратите внимание на
график Кремсера, используемый при расчете материального баланса абсорбции.
Обратите внимание на то, что расчет абсорбции и десорбции газов ведется по
ключевому компоненту. При абсорбции в качестве ключевого компонента выбирается
самый легкий из извлекаемых компонентов, а при десорбции - самый тяжелый из
десорбируемых компонентов.
Обратите внимание на то, что при расчете десорбера пользуются также
уравнениями Кремсера. Вместо абсорбционного фактора при десорбции используют
понятие фактора отпаривания
Вопросы для самоконтроля
1. В чем сущность и назначение процесса абсорбции?
2. Напишите уравнение материального баланса абсорбции.
3. Что такое абсорбционный фактор и от чего он зависит?
4. Как влияют температура, давление, качество абсорбента, количество
абсорбента на процесс абсорбции?
5. Как определить число теоретических тарелок при абсорбции?
6. Как рассчитывается диаметр абсорбера?
7. Как определить количество тепла, выделяемого при абсорбции?
8. Что называется дифференциальной теплотой растворения?
9. В чем сущность процесса десорбции?
10. Как подсчитать расход водяного пара при десорбции? Выведите уравнение.
Литература :[1], с.268-277; [2], с. 241-251; [3], с. 590-630.
Тема 3.5 Экстракция
Студент должен
знать:
- сущность и методы проведения процесса экстракции;
36
- конструкции экстракторов;
- стадии процесса.
При изучении данной темы обратите внимание на факторы экстракции. К ним
относятся: расход экстрагента, температура, качество растворителя, в отдельных
случаях - давление. Обратите внимание на закон распределения. Изучите все методы
экстрагирования. Особое внимание уделите противоточной экстракции.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем сущность и назначение процесса экстракции?
2. В каких процессах нефтепереработки применяется экстракция?
3. Какие экстрагенты Вы знаете?
4. Как температура влияет на процесс экстракции?
5. Перечислите методы экстрагирования. Каковы их достоинства и недостатки?
6. Как устроены роторно-дисковые экстракторы?
7. В чем достоинства и недостатки распылительных и насадочных экстракторов?
Литература :[1], с. 278-284; [2], с. 252-255; [3], с. 631-652.
Тема 3.6 Адсорбция
Студент должен
знать:
- сущность процесса адсорбции;
- свойства различных адсорбентов.
При изучении этой темы обратите внимание на то, что при адсорбции достигается
очень точное разделение смесей. Методом адсорбции можно выделить такие
компоненты, которые другими методами из-за малой концентрации в смеси не
выделяются. Обратите внимание на новые адсорбенты - цеолиты (молекулярные сита).
Изучая изотерму адсорбции, хорошо уясните, что выражают данные кривые.
Необходимо изучить все имеющиеся методы проведения процесса адсорбции. Следует
обратить внимание на устройство адсорберов со стационарным слоем адсорбента, с
движущимся слоем адсорбента и с псевдоожиженным слоем адсорбента.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем заключается сущность и назначение процесса адсорбции?
2. В каких процессах нефтепереработки применяется адсорбция?
3. Перечислите известные Вам адсорбенты.
4. Какие требования предъявляют к адсорбентам?
5. Какие уравнения описывают равновесие при адсорбции?
6. В чем отличие физической адсорбции от хемосорбции?
7. Как температура и давление влияют на процесс адсорбции?
8. Какие методы проведения процесса адсорбции Вы знаете?
37
9. Как устроен и работает адсорбер с движущимся слоем адсорбента?
Литература :[1], с. 284-289; [2], с. 256-261; [3], с.712-730.
Раздел 4 Химические процессы
Тема 4.1 Основы ведения химических процессов
Студент должен
знать
- классификацию химических процессов;
- основные кинетические зависимости;
- особенности гетерогенных химических реакций;
- особенности непрерывных процессов;
уметь:
- характеризовать химический процесс.
При изучении этой темы нужно особое внимание уделить основным
кинетическим зависимостям, изучить, как влияет температура на скорость химических
реакций. Нужно разобраться, как определяется необходимый объем реактора при
помощи кинетических кривых. Изучите связь между массовой и объемной скоростью
подачи сырья. Обратите внимание на определение температурного коэффициента
скорости реакции, от каких факторов зависит его величина.
Вопросы для самоконтроля
1. Приведите примеры химических процессов, применяемых в нефтепереработке.
2. Как классифицируются химические реакции по своему механизму, по тепловым
характеристикам. Приведите примеры.
3. Как классифицируются химические реакции по способам подвода и отвода
тепла? Приведите примеры.
4. На какие две группы делятся реакторы непрерывного действия?
5. Как рассчитать необходимый реакционный объем, если известно время
реагирования?
6. Что называется глубиной превращения, скоростью реакции?
7. Что называется массовой, объемной скоростью подачи сырья?
8. Связь между массовой и объемной скоростями.
9. Что называется фиктивным временем реагирования?
10. Как влияет температура на скорость химической реакции?
Литература :[1], с. 338-344; [2], с. 262-270.
38
Тема 4.2 Реакторные устройства
Студент должен
знать:
- классификацию и устройство реакторов каталитического
алкилирования, полимеризации, каталитического риформинга;
- особенности конструкции реакторов различного назначения;
- принципы расчета реакторов.
крекинга,
уметь:
- рассчитывать реакторы идеального смешения и идеального вытеснения;
- рассчитывать реактор каталитического крекинга.
При изучении данной темы обратите внимание на то, что теплообмен в
промышленных реакторах может быть непрерывным или ступенчатым. Он может
осуществляться через поверхность теплообмена и с применением теплоагентов
смешения. Нужно уяснить, что если проводимая реакция экзотермична, и необходим
отвод тепла или, наоборот, эндотермична и требуется подвод тепла, то последний
осуществляется рециркуляцией не превращенного сырья или же промежуточным
охлаждением или нагревом. Подвод или отвод тепла может также осуществляться путем
смешения с катализаторами и теплоносителями или теплоотводящими агентами, а
иногда путем испарения в зоне реакции части сырья или других агентов.
Вопросы для самоконтроля
1. Как можно классифицировать реакторы?
2. Как устроены реакторы с перемешивающими устройствами?
3. Какие процессы называются сменно-циклическими? Приведите примеры.
4. Как устроен реактор каталитического крекинга с движущимся шариковым
катализатором?
5. Нарисуйте схему реакторного блока с соосным расположением реактора и
регенератора.
6. Как устроен и как работает реактор риформинга с радиальным вводом сырья?
7. Каково устройство и принцип работы змеевикового реактора полимеризации?
8. Объясните устройство и принцип работы вертикального реактора
сернокислотного алкилирования.
9. Объясните устройство и принцип работы каскадного реактора сернокислотного
алкилирования.
39
3. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Заключительным этапом изучения дисциплины "Процессы и аппараты" является
выполнение курсового проекта. Во время курсового проектирования студенты
закрепляют навыки самостоятельной работы по расчёту нефтезаводского оборудования,
выбору эффективно действующего на данном производстве аппарата. При расчёте
курсового проекта студенты должны пользоваться действующими ГОСТами,
каталогами и другой нормативно-справочной литературой. Все расчёты выполняются в
Международной системе единиц (СИ).
Курсовой проект включает в себя расчетно- пояснительную записку (15 - 20
листов) и чертежи (1 лист формата А1). Состав текстовой и графической частей
определяется выданным заданием на курсовое проектирование. Содержание и объём
расчётов определяются заданием на курсовое проектирование. В задании указывается
наименование проектируемого аппарата и процесса, производительность аппарата и
исходные данные для проектирования (среда, теплоноситель, параметры процесса и
т.п.).
Цель проектирования – выполнение расчета, на основании которого производится
окончательный выбор типа и конструкции аппарата, определение его размеров и
выполнение чертежа аппарата.
В расчётно-пояснительной записке приводятся теоретические основы процесса,
физико-химические свойства сырья и продуктов, показывается место аппарата в
технологической схеме или описывается технологическая схема блока, даётся
обоснование конструкции выбранного аппарата на основании сравнительных данных,
приводятся технологический и гидравлический расчёты аппарата. Для аппаратов
массообменных процессов выполняется также тепловой расчет.
Необходимо помнить, что существует два вида технологических расчетов:
конструкторский (проектный) и поверочный.
Конструкторский расчет производится при проектировании аппарата. Его цель
определить конструктивные размеры.
Поверочные расчет выполняется для выявления возможности использования
имеющихся или стандартных аппаратов для технологического процесса.
В данном курсовом проекте необходимо выполнить конструкторский
(проектный) расчет.
Графическая часть включает в себя общий вид аппарата с разрезами, сечениями,
изображаются детали и узлы аппарата. При необходимости выполняется
технологическая схема узла, где установлен проектируемый аппарат.
Расчётная часть проекта должна составлять не менее 2/3 общего объёма проекта.
Для расчёта в курсовом проекте могут предложены аппараты:
- абсорбер барботажный;
- абсорбер насадочный;
- адсорбер;
- теплообменник «труба в трубе»;
- теплообменник кожухотрубный;
- теплообменник спиральный;
- аппарат воздушного охлаждения;
40
- холодильник-конденсатор;
- испаритель горизонтальный;
- пленочный испаритель с падающей пленкой;
- пленочный испаритель с восходящей пленкой;
- выпарной аппарат;
- ректификационная колонна;
- трубчатая печь и другие.
Оформление пояснительной записки осуществляется в соответствии с
требованиями стандартов ЕСКД и Стандарта колледжа. Расчетно-пояснительную
записку оформляют на листах формата 210х297 мм; запись ведут на одной стороне
листа. Первая страница записки является титульным листом; вторым листом
оформляется задание, а на следующем (являющемся вторым листом пояснительной
записки) – содержание. Затем следует технологическая часть, а за ней расчетная.
При оформлении расчетной части необходимо: выписать расчетное уравнение,
все обозначения величин, входящих в уравнение; подставить числовые данные и
дать расчет; поставить размерность величин окончательного результата.
Пояснительная записка завершается краткими выводами, которые включают
техническую характеристику проектируемого аппарата, оценку его эффективности и
преимуществ. В конце записки приводится список использованных источников.
Список рекомендуемой литературы для курсового проектирования:
1. Кувшинский М.Н., Соболева А.П. Курсовое проектирование по предмету
«Процессы и аппараты химической промышленности».-М.:Высшая школа, 2012.223 с.
2. Леонтьева А.И. Оборудование химических производств.- М.: Химия КолосС,
2010.-479с.
3. Адельсон С.В. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. –
М.:Химия, 2010.-310 с.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии.- Л.: Химия, 2013.-576 с.
5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.М.:Химия, 2012.-816 с.
6. Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 2013. - 768 с.
7. Дытнерский Ю.И. Основыне процессы и аппараты химической технологии.М.:Химия, 2011.-427 с.
41
4 ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
4.1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению контрольных работ студент должен приступить после того, как
будет изучен материал данного раздела в соответствии с программой.
Контрольные работы следует выполнять в строгом соответствии со своим
вариантом, иначе работы будут возвращены без проверки.
В ответах на вопросы, где надо описать какую-либо схему или график, кроме
письменного ответа, надо дать чертеж этой схемы или графика. Условия задачи должны
быть переписаны в тетрадь. Все схемы, графики должны быть выполнены аккуратно.
Решения задач должны сопровождаться краткими логическими пояснениями всех
действий. Значения обозначений, входящих в ту или иную формулу следует
расшифровать.
Особое внимание следует обратить на соблюдение одинаковой размерности
величин, входящих в ту или иную формулу. Обязательно все величины выражать в
системе СИ.
Следует критически оценивать полученные результаты с точки зрения
практической их возможности, сравнения с практическими данными. Вопросы, на
которые затрудняетесь дать ответ, надо выяснить путем консультации у преподавателя
колледжа.
В тетради, в которой выполняются контрольные работы, должны быть оставлены
поля для заметок преподавателя.
В конце контрольных работ следует указать учебную литературу, которой вы
пользовались, поставить дату и подпись.
Контрольная работа состоит из 3 вопросов и 3 задач. Для выбора варианта к
контрольному заданию прилагается таблица. Задание для контрольной работы
включает в себя наиболее важные теоретические вопросы.
Ответы на вопросы контрольной работы необходимо давать в том порядке, в
каком они поставлены в задании. Ответы на поставленные вопросы должны быть
конкретными и ясными.
4.2 УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ ВАРИАНТА И ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЗАДАНИЙ
ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Выбор вопросов и заданий к контрольной работе определяется по порядковому
номеру в журнале
42
Таблица 1 – Выбор заданий контрольной работы
№
по
журналу
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
Номера вопросов контрольной работы
2
3
4
5
51.
101.
151.
201.
52.
102.
152.
202.
53.
103.
153.
203.
54.
104.
154.
204.
55.
105.
155.
205.
56.
106.
156.
206.
57.
107.
157.
207.
58.
108.
158.
208.
59.
109.
159.
209.
60.
110.
160.
210.
61.
111.
161.
211.
62.
112.
162.
212.
63.
113.
163.
213.
64.
114.
164.
214.
65.
115.
165.
215.
66.
116.
166.
216.
67.
117.
167.
217.
68.
118.
168.
218.
69.
119.
169.
219.
70.
120.
170.
220.
71.
121.
171.
221.
72.
122.
172.
222.
73.
123.
173.
223.
74.
124.
174.
224.
75.
125.
175.
225.
76.
126.
176.
226.
77.
127.
177.
227.
78.
128.
178.
228.
79.
129.
179.
229.
80.
130.
180.
230.
81.
131.
181.
231.
82.
132.
182.
232.
83.
133.
183.
233.
84.
134.
184.
234.
85.
135.
185.
235.
86.
136.
186.
236.
87.
137.
187.
237.
88.
138.
188.
238.
89.
139.
189.
239.
90.
140.
190.
240.
43
6
251.
252.
253.
254.
255.
256.
257.
258.
259.
260.
261.
262.
263.
264.
265.
266.
267.
268.
269.
270.
271.
272.
273.
274.
275.
276.
277.
278.
279.
280.
281.
282.
283.
284.
285.
286.
287.
288.
289.
290.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
141.
142.
143.
144.
145.
146.
147.
148.
149.
150.
191.
192.
193.
194.
195.
196.
197.
198.
199.
200.
241.
242.
243.
244.
245.
246.
247.
248.
249.
250.
291.
292.
293.
294.
295.
296.
297.
298.
299.
300.
4.3 ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Значение и содержание дисциплины. Достижения отечественных и зарубежных
ученых в области нефтяного и химического машиностроения. Каковы перспективы
дальнейшего развития нефтяного и химического машиностроения и аппаратостроения.
2. В чем заключается разница между капельными и другими жидкостями? Дайте
определение основным свойствам жидкости, укажите размерности их в системе СИ.
3. Каково соотношение между удельным весом и плотностью? Как изменяется
плотность жидкости и газа с изменением температуры? Решите пример: Удельный вес
сероуглерода 1290 Н/м3. Определить его плотность.
4. Каково соотношение между динамической и кинематической вязкостями? Как
изменится вязкость жидкости и газа с изменением температуры? Решите пример:
293
Вязкость жидкости при 20 0С равна 15сПз. Относительная плотность ее  277
=0,900.
0
Найти кинематическую вязкость жидкости при 20 С.
5. Что понимается под гидростатическим давлением? Его размерность. Какие
свойства гидростатического давления вы знаете?
6. Что такое абсолютное и избыточное давление? Какое из этих давлений
показывает манометр? Что такое вакуум и как проводится его измерение?
7. Как определяется давление жидкости на дно сосуда?
8. Что называется расходом жидкости? Дайте определение линейной и массовой
скорости. Единицы измерения объемного и массового расходов скоростей.
Решите пример: В трубе с внутренним диаметром dBН=52 мм течет жидкость со
средней скоростью =4 M/C. Определить объемный расход, выразив его в м3/с, м3/ч.
9. Какова зависимость между линейной и массовой скоростями? Размерность их.
Выведите уравнение неразрывности потока жидкости. Решите пример: По
трубопроводу внутренним диаметром d=150 мм перекачивается нефть плотностью
=890 кг/м3. Массовый расход равен 1200 т/сутки. Вычислить среднюю линейную
скорость в трубопроводе.
10. Какие виды движения жидкости существуют? От каких величин зависит
режим движения жидкости? Как называется комплекс этих величин. Напишите
выражение критерия Re.
44
Решите пример: Определить режим движения мазута, имеющего вязкость
=0,725 CT И плотность =900 кг/м3, при его движении в трубе диаметром d=25 мм.
Расход равен 0,5 кг/с.
11. Дайте определение критического значения критерия Re. Как по величине
численного значения критерия Re можно определить режим движения жидкости?
Решите пример: По трубе диаметром 100 мм течет вода при температуре t=20 0С.
Определить режим движения, если расход равен 20 л/с.
12. Выведите уравнение удельной энергии жидкости. Дайте определение
внутренней энергии, потенциальной энергии давления и положения, кинетической
энергии. Укажите размерность удельной энергии.
13. Как зависит диаметр трубопровода и потери давления от скорости движения
жидкости?
Решите пример: Как изменится скорость движения жидкости, если площадь
сечения трубопровода уменьшилась в два раза?
14. Выведите уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости. В чем
заключается отличие уравнения Бернулли для потока реальной жидкости от уравнения
Бернулли для потока идеальной жидкости.
Решить пример: Вычислить необходимый диаметр трубопровода для подачи 18
3
м /ч воды при средней скорости в трубе 1,1 м/с.
15. Как определить потери напора и давления на трение между двумя любыми
сечениями? От чего зависит и как определяется коэффициент трения? Решите пример:
Определить потерю давления на трение при протекании воды по латунной трубе 19x2
мм, длиной 10 м. Скорость воды 2 м/с. Температура t=60 0C.
16. Как определить потери напора и давления в местных сопротивлениях? Какие
существуют виды местных сопротивлений? Решите пример: Вычислить потерю напора
при внезапном расширении трубы диаметром 36 мм до диаметра 76 мм. По трубе течет
вода со средней скоростью в широком сечении 0,62 м/с.
17. Выведите формулы, по которым можно определить полный потерянный напор
и потери давления в трубопроводе.
18. выведите формулу скорости и расхода реальной жидкости при истечении
через отверстие при постоянном уровне. Что называется коэффициентом скорости и
расхода?
19. Дайте классификацию трубопроводов. Какая арматура применяется в
нефтегазоперерабатывающей промышленности? Как соединяются трубопроводы, трубы
с арматурой? Решите пример: Определить необходимый диаметр трубы для перекачки
200 л/ч уксусной кислоты при t=20°C со скоростью =0,02 м/с.
20. Какая запорная арматура и какие фасонные части используются на
трубопроводах? Выполните их эскизы.
21. Нарисуйте общие схемы установки насосов и поясните их.
22. Под действием какого перепада происходит всасывание жидкости насосом?
Выведите уравнение высоты всасывания насоса. Перечислите факторы, влияющие на
величину всасывания.
23. Опишите сущность гидравлического удара в трубопроводах. Каковы меры
борьбы с гидравлическим ударом?
45
24. Перечислите основные параметры насосов. Даете определение
производительности насоса, размерность. Выведите уравнение для напора насоса.
Решите пример: Насос перекачивает жидкость плотностью =960кг/м3 из
резервуара с атмосферным давлением в аппарат, давление в котором р=3,7 МПа. Высота
подъема 16 м. Определить полный напор, развиваемый насосом.
25. Дайте определение и формулы полезной мощности насоса. Выведите формулу
для определения мощности, потребляемой насосом. Размерность ее. Что представляет
собой полный КПД насоса?
Решите пример: Определить КПД поршневого насоса. Насос подает 380 л/мин
мазута р=900кг/м3. Полный напор Н=30,8м. Потребляемая двигателем мощность
Nп=2,5кВт
26. Приведите сравнение насосов различных типов. Когда и почему применяются
те или иные типы насосов? Достоинства и недостатки центробежных и поршневых
насосов.
27. Как классифицируются центробежные насосы? Нарисуйте схему, опишите
устройство и принцип действия центробежного насоса простого действия.
28. 0пишите правила эксплуатации центробежных насосов.
29. Дайте характеристику ротационных и струйных насосов. Где они
применяются?
30. Объясните явление кавитации. Какие существуют меры борьбы с кавитацией?
31. Опишите, как производятся пуск, остановка и регулирование центробежных
насосов? Почему при выборе центробежного насоса необходимо, кроме собственной
характеристики насоса, учитывать характеристику сети? Нарисуйте совместную
характеристику насоса и трубопровода
32. Дайте характеристику осевых и вихревых насосов. Где они применяются?
33. Дайте характеристику ротационных и струйных насосов. Где они
применяются?
34. Поясните, в чём принципиальное отличие поршневых насосов от
центробежных.
35. Как классифицируются поршневые насосы? Приведите схему действия насоса
простого действия. В чем отличие насоса двойного действия?
36. Что является характеристикой насоса? Нарисуйте характеристику поршневого
насоса. Как производится регулирование, пуск и остановка поршневого насоса?
37. Как определить производительность поршневого насоса? Напишите формулу
для определения теоретической и фактической производительности насосов простого и
двойного действия.
Решите пример: Определить объемный КПД поршневого насоса простого
действия, если диаметр поршня d=200 мм, длина хода поршня l=480 мм. Число
оборотов в минуту n=55об/мин. Производительность равна 30 м3/ч.
38. Напишите и объясните основное уравнение центробежных машин. Что
оказывает влияние на уменьшение фактического напора центробежных машин? Как
оно учитывается?
39. Нарисуйте схему и объясните работу поршневого одноступенчатого
компрессора.
40. Каково назначение компрессоров? Как они классифицируются?
46
41. Опишите известные вам процессы сжатия газов.
42. Нарисуйте схему и объясните принцип действия двухступенчатого
поршневого компрессора с охлаждением. Почему при охлаждении газа в
многоступенчатых компрессорах получается уменьшение затраты работы на сжатие
газов?
43. 0бъясните, как получается индикаторная диаграмма поршневого компрессора
простого действия. В чем заключается отличие практической индикаторной диаграммы
от теоретической?
44. Как производится регулирование, пуск и остановка поршневого компрессора?
Дайте характеристику ротационных компрессоров. Какие типы ротационных
компрессоров существуют?
45. Перечислите типы центробежных компрессоров. Как классифицируются
вентиляторы? Как определяется полное давление, развиваемое вентилятором?
46. В чем заключается отличие турбогазодувки и турбокомпрессоров различных
типов? Достоинства и недостатки их. Объясните принцип выбора компрессоров.
47.Опишите правила техники безопасности при эксплуатации компрессоров.
48. Какую роль выполняют сальниковые устройства и торцевые уплотнители в
сокращении вредных выбросов?
49. Указать конструктивные особенности рабочего колеса центробежного
вентилятора низкого давления от центробежного вентилятора высокого давления.
50. Дайте характеристику слоя сыпучего материала
51-100 Задачи
Определить критерий Рейнольдса, толщину плёнки S [ м ] и скорость стекания
плёнки жидкости  [ м/с ] по внутренней поверхности трубы диаметром d [ мм ] при
массовом расходе жидкости G [ кг/с ] и средней температуре t [ °С]
Таблица 2 - Данные к задачам 51-100
№ задачи Среда
51.
Бензин
420 =0,750
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
Расход, G
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
Диаметр, dх
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
47
Температура, t
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
20
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
Керосин
420 =0,780
Дизельное
топливо
420 =0,800
0,30
0,32
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,32
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
38х2
57х3
76х4
25х2
108х4
25
30
35
40
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
101. Средняя разность температур теплоносителей. Как она определяется при
разных схемах движения теплоносителей?
102. Напишите и проанализируйте уравнение теплоотдачи. Физический смысл
коэффициента теплоотдачи, его размерность.
103. Передача тепла теплопроводностью. Закон Фурье, физический смысл
коэффициента теплопроводности . Размерность.
104. Напишите и проанализируйте уравнение теплопередачи. Физический смысл
коэффициента теплопередачи, его размерность.
48
105. Выведите и объясните уравнения для определения температуры
однослойной и многослойной стенок.
106. Напишите и поясните критериальные уравнения для определения критерия
Нуссельта для вынужденной конвекции при движении теплоносителя по трубам и
каналам.
107. Напишите и поясните критериальные уравнения для определения критерия
Нуссельта для вынужденной конвекции при движении теплоносителя в кольцевом
зазоре между двумя трубами и в межтрубном пространстве кожухотрубных
теплообменников.
108. Влияние различных факторов на величину коэффициента теплоотдачи.
Критерии подобия тепловых процессов.
109. Напишите уравнения для определения тепловой нагрузки теплообменника для
случаев: а) нагрева жидкости; б) конденсации паров и охлаждения конденсата.
110. Тепловой баланс теплообменника. Принцип составления теплового баланса
теплообменника. Приведите пример.
111. Напишите и объясните уравнение для определения поверхности
теплообменного аппарата.
112. Выведите уравнение для определения коэффициента теплопередачи К.
Приведите несколько примеров величин коэффициента теплопередачи из практических
данных.
113. Напишите математическое выражение законов Стефана-Больцмана и
Кирхгофа и поясните их.
114. Выведите уравнение, по которому определяется количество тепла,
передаваемое совместно конвекцией и лучеиспусканием. Для каких расчётов оно
обычно применяется?
115. Каково назначение тепловой изоляции? Какими материалами изолируют
аппараты и трубопроводы?
116. Нарисуйте эскизы и опишите устройство кожухотрубчатых теплообменников.
117. Нарисуйте и опишите способы расположения труб в трубных решётках
кожухотрубчатых теплообменников. Как крепятся трубки в трубных решётках?
118. Нарисуйте эскизы и опишите устройство теплообменников "труба в трубе" и
спиральных.
119. Выполните эскиз аппарата воздушного охлаждения. В чём его достоинства и
недостатки?
120. Выполните эскизы термосифонного и плёночного кипятильников. Сравните
их достоинства и недостатки.
121. Выполните эскиз пластинчатого теплообменника. В чём его достоинства и
недостатки?
122. Нарисуйте конденсатор погружного типа. Его достоинства и недостатки.
123. Опишите сущность и способы проведения процесса кристаллизации.
124. Выведите уравнение теплового баланса кристаллизации и поясните его.
125. Назначение трубчатых печей, их классификация.
126. Начертите схему двускатой трубчатой печи. Обозначьте основные части.
Объясните, как движутся в печи сырье и дымовые газы. Достоинства и недостатки
печей этого типа.
49
127. Нарисуйте схему печи с двусторонним облучением экрана. Достоинства и
недостатки печей этой конструкции.
128. Нарисуйте эскиз горелки беспламенного горения. Достоинства и недостатки
печей с горелками беспламенного горения.
129. Основные показатели работы трубчатых печей.
130. По каким признакам классифицируют топливо? Поясните, как
рассчитывается теплотворная способность топлива.
131. Энтальпия продуктов горения. Напишите и поясните формулы для её
определения.
132. Напишите и поясните формулы для расчёта количества воздуха на сгорание
топлива.
133. Опишите сущность явлений в камере конвекции. Как рассчитывается камера
конвекции?
134. Устройство змеевика трубчатых печей. Соединение труб, чистка труб.
135. Каркас и обмуровка печей. Гарнитура. Дайте описание, эскиз.
136. Устройство форсунок для сжигания топлива. Эскизы.
137. Расчет потери напора в змеевике трубчатой печи на участке нагрева.
138. Как определяется температура стенки при расчете теплообменных агрегатов?
139. Теплоемкость. Истинная, средняя. Размерность. Определите среднюю
теплоемкость нефтепродукта плотностью 420 =0,750 при температуре Т=473 К.
140. Способы передачи тепла. Дайте определение и приведите примеры.
141. Каковы особенности способа нагревания водяным паром?
142 Нагревание горячими жидкостями с использованием циркуляционного
способа обогрева.
143. Использование горячих газов в качестве теплоносителя.
144. нагревание электрическим током.
145. Теплообмен между газом и твердыми частицами.
146. Теплообмен между кипящим (псевдоожиженным) слоем и теплообменной
поверхностью.
147. Регенеративные теплообменные аппараты. Нарисуйте эскиз.
148. Смесительные теплообменные аппараты. Барометрический конденсатор. Нарисуйте
эскиз.
149. Пленочные выпарные аппараты. Достоинства, недостатки, примеры применения.
150. Особенности эксплуатации выпарных аппаратов.
151-200. Задачи
Определить тепловую нагрузку Q [Вт] и площадь поверхности теплообмена F [м2]
для охлаждения G [кг/с] жидкости от температуры ТН [°С] до температуры ТК с
помощью воды, температура которой изменяется от tН до tК. Коэффициент
теплопередачи К [Вт/(м2К)]. Движение теплоносителей - противоточное. Найти
требуемое количество охлаждающей воды g [ кг/с ].
50
Таблица 3 - Данные к задачам 151-200
№
задачи
151.
152.
153.
вещество
G
ТН, 0С
ТК, 0С
tН, 0С
tК, 0С
К
4
Ацетон
50
30
10
30
8
Бензол
75
35
15
35
7
80
50
18
40
200
250
300
60
45
20
30
350
90
55
5
35
100
60
35
10
40
150
100
45
55
30
15
18
30
35
154.
5,7
155.
6,2
156.
2,5
157.
158.
159.
160.
161.
6,8
7,5
Бутиловый
спирт
Метиловый
спирт
Уксусная
кислота
Этиловый
спирт
Толуол
Сероуглерод
5,5
Ацетон
45
30
20
40
7
9,2
80
60
35
40
5
10
30
35
162.
5,8
55
35
15
40
150
163.
6
100
60
18
30
200
164.
5,2
75
35
20
35
250
165.
166.
167.
168.
169.
6,5
Бензол
Бутиловый
спирт
Метиловый
спирт
Уксусная
кислота
Этиловый
спирт
Толуол
200
250
300
350
100
95
40
5
40
4,1
Сероуглерод
40
30
10
30
12
9
7
40
60
70
30
35
40
15
18
20
35
40
30
170.
8
50
30
5
35
250
171.
4,3
85
30
10
40
300
172.
7,5
70
35
15
30
350
173.
174.
175.
176.
177.
6,8
Ацетон
Бензол
Бутиловый
спирт
Метиловый
спирт
Уксусная
кислота
Этиловый
спирт
Толуол
300
350
100
150
200
90
40
18
35
5,5
7
Сероуглерод
Ацетон
45
55
35
30
20
5
35
30
9,2
Бензол
55
35
10
35
5,8
76
40
15
40
178.
6
57
45
18
30
350
179.
5,2
80
30
20
35
100
180.
6,5
60
35
5
40
150
181.
7
Бутиловый
спирт
Метиловый
спирт
Уксусная
кислота
Этиловый
спирт
Толуол
100
150
200
250
300
85
40
10
30
200
51
182.
183.
184.
185.
5,7
Сероуглерод
40
25
15
30
6,2
Ацетон
48
25
18
40
2,5
Бензол
65
35
20
30
6,8
90
40
5
35
186.
7,5
63
45
10
40
150
187.
12
75
30
15
30
200
188.
10
65
35
18
35
250
189.
190.
191.
9
Бутиловый
спирт
Метиловый
спирт
Уксусная
кислота
Этиловый
спирт
Толуол
250
300
350
100
80
40
20
40
8
6,2
45
63
25
45
5
10
25
40
192.
2,5
75
30
15
30
150
193.
6,8
65
35
18
35
200
194.
195.
196.
7,5
12
Сероуглерод
Метиловый
спирт
Уксусная
кислота
Этиловый
спирт
Толуол
Сероуглерод
300
350
100
80
45
40
25
20
5
40
25
63
45
10
40
197.
9
75
30
15
30
100
198.
8
65
35
18
35
150
199.
200.
2,5
6,8
Метиловый
спирт
Уксусная
кислота
Этиловый
спирт
Толуол
Сероуглерод
250
300
350
80
45
40
25
20
5
40
25
200
300
10
201. Какие процессы называются массообменными? Назначение массообменных
процессов. Приведите примеры.
202. Что является средней движущей силой процесса массопередачи? Напишите
уравнение и объясните его.
203. Какие концентрации называются массовой, мольной, объемной?
204. Выведите уравнение, выражающее связь между мольной и массовой
концентрациями.
205. Выведите уравнение для расчета средней молекулярной массы через
мольные концентрации.
206. Выведите уравнение для определения средней молекулярной массы через
массовые концентрации.
207. Принцип составления материальных балансов массообменных процессов.
Уравнение оперативной или рабочей линии.
208. Молекулярная диффузия. Определение. Закон Фика. Коэффициент диффузии,
его физический смысл, размерность.
209. Конвективная диффузия. Определение. Коэффициент массоотдачи.
Размерность. Физический смысл.
52
210. Уравнение массопередачи. Коэффициент массопередачи. Размерность.
Физический смысл. Выражение коэффициента массопередачи через коэффициенты
массоотдачи.
211. Расчеты процессов массопередачи методом единиц переноса. Что называется
единицей переноса? Что называется высотой, эквивалентной одной единице переноса?
212. Основные определения теории термодинамического равновесия: система,
фаза, компонент. Правило фаз Гиббса. Найдите число степеней свободы для системы,
состоящей из 3-х компонентов в паровой и жидкой фазах.
213. Закон Дальтона, закон Рауля. Напишите математическое выражение, дайте
определение, объяснение.
214. Объединенный закон Рауля-Дальтона. Константа фазового равновесия.
Физический смысл ее. Найдите константу фазового равновесия бензиновой фракции,
выкипающей в пределах 140-200°С при температуре t=300°С и давлении в системе
p=0,3 МПа.
215. Равновесное состояние бинарной системы. Выведите уравнение состава
жидкой и паровой фаз в состоянии равновесия. Найдите содержание бензола в смеси с
толуолом при температуре 70°С и при давлении в системе р=0,l МПа.
216. Графическая зависимость между составом паровой и жидкой фаз в
состоянии равновесия для бинарной системы. Кривая равновесия. Изобарные кривые.
217. Аналитическая зависимость между составом паровой и жидкой фаз в
состоянии равновесия для бинарной смеси. Коэффициент обогащения или коэффициент
относительной летучести.
218. Покажите графическую зависимость давления паров смеси от ее состава в
состоянии равновесия для бинарной системы,
219. Однократное испарение и однократная конденсация бинарных систем.
Вывести уравнение для определения доли испарения и доли конденсации.
220. Однократное испарение сложных смесей. Нахождение мольной доли отгона
сложной смеси при данных температуре и давлении. Пересчет мольной доли отгона в
массовую.
221. Как определяется температура начала однократного испарения?
222. Как определяется температура конца однократного испарения?
223. Приближенный метод построения кривых однократного испарения сложных
смесей по методу Обрядчикова-Смидовича.
224. Назначение водяного пара при перегонке. Выведите уравнение для
определения расхода водяного пара и уравнение для определения парциального
давления углеводородных паров в смеси с водяным паром
225. Сущность процесса ректификации. Работа тарелки. Условия ректификации.
226. Выведите и объясните уравнение материального баланса всей колонны,
разделяющей бинарную смесь.
227. Способы создания орошения. Нарисовать схемы. Написать уравнения для
определения количества тепла, снимаемого орошением.
228. Какие существуют способы подвода тепла в нижнюю часть колонны?
Изобразите схематично. Напишите уравнение для подсчета количества тепла.
229. Опишите и нарисуйте устройство желобчатой тарелки. Достоинства и
недостатки этой конструкции.
53
230. Описать и нарисовать устройство тарелки с S-образными элементами.
Достоинства и недостатки.
231. Описать и дать эскиз ситчатой тарелки. Достоинства и недостатки.
232. Описать устройство, привести эскиз клапанной тарелки. Достоинства и
недостатки.
233. Опишите устройство и нарисуйте эскиз колпачковой тарелки. Объясните,
когда применяются многосливные тарелки.
234. Графическое определение числа теоретических тарелок в колонне,
разделяющей бинарную смесь.
235. Расчет диаметра ректификационной колонны.
236. Расчет высоты ректификационной колонны.
237. Разделение смесей в простых и в сложных колоннах. Приведите схемы
разделения.
238. Гидравлический расчет тарелки.
239. Сущность процесса абсорбции. Закон Генри. Его применение в процессе
абсорбции.
240. Материальный баланс абсорбции. По какому уравнению строится
оперативная линия абсорбции.
241. Факторы, влияющие на процесс абсорбции. Тепловой баланс абсорбции.
242. Десорбция. Назначение, сущность процесса. Основные факторы процесса.
243. Адсорбция. Назначение. Физические основы адсорбции. Изотерма
адсорбции. Факторы процесса.
244. Применение адсорбции в нефтепереработке. Методы проведения процесса
адсорбции.
245. Применение процесса экстракции в нефтепереоаботке. Способы
экстрагирования.
246. Экстракция. Назначение. Сущность. Закон распределения. Факторы
процесса.
247. Как классифицируются химические реакции? Как классифицируются
химические процессы? Приведите примеры.
248. Как определить потребный реакторный объем, если время реагирования
поддается определению? Написать уравнение, объяснить.
249. Влияние температуры на скорость химической реакции. Температурный
коэффициент реакции, его зависимость от температуры.
250. Режимы гетерогенных химических реакций.
251-300. Задачи
Определить теоретическое и действительное число тарелок в ректификационной
колонне непрерывного действия для разделения бинарной (двойной) смеси. Найти
расходы дистиллята и кубового остатка. Производительность колонны G [кг/ч].
Содержание низкокипящего компонента в смеси XF [масс. доли], в дистилляте Хр
[масс. доли], в кубовом остатке Xw [масс. доли]. Коэффициент избытка флегмы - ,
к.п.д. тарелки - . Давление в колонне атмосферное. Для построения равновесной
кривой на диаграмме «х-у» воспользоваться справочными данными.
54
Таблица 4 - Данные к задачам 251-300
№
задачи
251.
G
Смесь
Хр
XF
Xw


13000
0,98
0,35
0,02
1,5
0,55
252.
7000
0,95
0,4
0,05
1,8
0,7
253.
19000
0,9
0,5
0,08
1,9
0,6
254.
14000
0,85
0,6
0,02
2,0
0,65
255.
8000
0,8
0,35
0,05
2,1
0,55
256.
15000
0,98
0,4
0,08
1,5
0,7
257.
10000
0,95
0,5
0,02
1,8
0,6
258.
12000
0,9
0,6
0,05
1,9
0,65
259.
6000
0,85
0,35
0,08
2,0
0,55
260.
11000
0,8
0,4
0,02
2,1
0,7
261.
13000
0,98
0,5
0,05
1,5
0,6
262.
7000
0,95
0,6
0,08
1,8
0,65
263.
19000
0,9
0,35
0,02
1,9
0,55
264.
14000
0,85
0,4
0,05
2,0
0,7
265.
8000
0,8
0,5
0,08
2,1
0,6
266.
15000
0,98
0,6
0,02
1,5
0,65
267.
10000
0,95
0,35
0,05
1,8
0,55
268.
12000
0,9
0,4
0,08
1,9
0,7
269.
6000
0,85
0,5
0,02
2,0
0,6
270.
11000
0,8
0,6
0,05
2,1
0,65
271.
13000
0,98
0,35
0,08
1,5
0,55
272.
7000
ацетонбензол
ацетонвода
ацетонэтанол
бензолтолуол
водауксусная
кислота
метанолвода
метанолэтанол
ацетонбензол
ацетонвода
ацетонэтанол
бензолтолуол
водауксусная
кислота
метанолвода
метанолэтанол
ацетонбензол
ацетонвода
ацетонэтанол
бензолтолуол
водауксусная
кислота
метанолвода
метанолэтанол
ацетонбензол
0,95
0,4
0,02
1,8
0,7
55
273.
19000
274.
14000
275.
8000
276.
15000
277.
10000
278.
12000
279.
6000
280.
11000
281.
13000
282.
7000
283.
19000
284.
14000
285.
8000
286.
15000
287.
10000
288.
12000
289.
6000
290.
11000
291.
13000
292.
7000
293.
19000
294.
14000
295.
8000
296.
15000
297.
10000
ацетонвода
ацетонэтанол
бензолтолуол
водауксусная
кислота
метанолвода
метанолэтанол
ацетонбензол
ацетонвода
ацетонэтанол
бензолтолуол
водауксусная
кислота
метанолвода
метанолэтанол
ацетонбензол
ацетонвода
ацетонэтанол
бензолтолуол
водауксусная
кислота
метанолвода
метанолэтанол
ацетонбензол
ацетонвода
ацетонэтанол
бензолтолуол
вода-
0,9
0,5
0,05
1,9
0,6
0,85
0,6
0,08
2,0
0,65
0,8
0,35
0,02
2,1
0,55
0,98
0,4
0,05
1,5
0,7
0,95
0,5
0,08
1,8
0,6
0,9
0,6
0,02
1,9
0,65
0,85
0,35
0,05
2,0
0,55
0,8
0,4
0,08
2,1
0,7
0,98
0,5
0,02
1,5
0,6
0,95
0,6
0,05
1,8
0,65
0,9
0,35
0,08
1,9
0,55
0,85
0,4
0,02
2,0
0,7
0,8
0,5
0,05
2,1
0,6
0,98
0,6
0,08
1,5
0,65
0,95
0,35
0,02
1,8
0,55
0,9
0,4
0,05
1,9
0,7
0,85
0,5
0,08
2,0
0,6
0,8
0,6
0,02
2,1
0,65
0,98
0,35
0,05
1,5
0,55
0,95
0,4
0,08
1,8
0,7
0,9
0,5
0,02
1,9
0,6
0,85
0,6
0,05
2,0
0,65
0,8
0,35
0,08
2,1
0,55
0,98
0,4
0,02
1,5
0,7
0,95
0,5
0,05
1,8
0,6
56
298.
12000
299.
6000
300.
11000
уксусная
кислота
метанолвода
метанолэтанол
метанолвода
0,9
0,6
0,08
1,9
0,65
0,85
0,35
0,05
2,0
0,7
0,8
0,4
0,08
2,1
0,6
57
5 СПИСОК ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ
1. Сущность и задачи дисциплины «Процессы и аппараты» и его связь с другими
дисциплинами.
2. Классификация основных процессов химической, нефтехимической и
нефтеперерабатывающей промышленности.
3. Жидкости капельные и упругие, их основные свойства.
4. Расход жидкости и средняя скорость.
5. Материальный баланс потока (уравнение неразрывности).
6. Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости и его физическая
сущность.
7. Гидравлические элементы потока. Режимы движения жидкости
8. Потери напора на трение по длине потока. Потери напора в местных
сопротивлениях. Полная потеря напора и давления.
9. Приборы для измерения расходов и скоростей жидкостей.
10. Гидравлический удар в трубах. Движение жидкости по трубопроводу.
Классификация трубопроводов. Основные детали трубопроводов
11. Основные параметры работы насосов.
12. Общие схемы установки насосов. Обвязка насосов.
13. Устройство и принцип действия центробежного насоса. Характеристика
центробежного насоса.
14. Назначение и типы компрессоров. Поршневые компрессоры, их устройство,
работа.
15. Характеристики слоя сыпучего материала. Псевдоожиженные системы. Режимы
псевдоожижения.
16. Потери давления в слое сыпучего материала. Кривые псевдоожижения.
17. Катализаторопроводы. Расчет трубопроводов для сыпучих материалов.
18. Пневмотранспорт. Газораспределительные устройства.
19. Способы проведения тепловых процессов. Виды передачи тепла.
20. Определение тепловой нагрузки без изменения агрегатного состояния
теплоносителей.
21. Определение тепловой нагрузки при изменении агрегатного состояния
теплоносителей.
22. Тепловой баланс. Основное уравнение теплопередачи.
23. Уравнение
теплопроводности.
Физический
смысл
коэффициента
теплопроводности.
24. Уравнение теплоотдачи. Физический смысл коэффициента теплоотдачи.
25. Передача тепла через стенку. Определение температуры стенки.
26. Виды движения теплоносителей. Средний температурный напор.
27. Конвекция. Влияние различных факторов на величину коэффициента теплоотдачи.
28. Критерии теплового подобия.
29. Передача тепла лучеиспусканием между телами.
30. Совместная передача тепла конвекцией и лучеиспусканием.
31. Нагревающие агенты. Охлаждающие агенты.
32. Классификация теплообменньгх аппаратов и требования, предъявляемые к ним.
58
33. Устройство кожухотрубных теплообменников.
34. Устройство теплообменников "труба в трубе" и спиральных.
35. Назначение трубчатых печей и их классификация. Наиболее распространённые
типы печей. Детали конструкций трубчатых печей.
36. Основные показатели работы трубчатых печей.
37. Классификация и состав топлив, теплотворная способность топлива. Расход
воздуха на сгорание топлива.
38.Виды массообменных процессов. Физическая сущность процессов массообмена.
39.Способы выражения составов фаз. Связь между массовой и молярной
концентрациями.
40.Давление насыщенных паров. Фугитивность.
41. Закон Рауля. Закон Дальтона. Равновесные системы. Закон Рауля-Дальтона.
42.Материальный баланс процессов массообмена. Уравнение рабочей линии.
43. Однократное испарение бинарной смеси.
44. Сущность процесса ректификации и условия его протекания.
45.Материальный баланс процесса ректификации.
46.Уравнение рабочей линии для ректификационной колонны.
47.Число единиц переноса, число теоретических тарелок, методы их определения.
48.Определение диаметра колонны.
49.Определение высоты колонны.
50.Выбор давления в колонне.
51.Методы образования парового потока в колонне.
52. Методы образования орошения в колонне.
53.Гидравлический расчет тарелок.
54. Простые и сложные колонны.
55. Насадочные и тарельчатые колонны.
56.Общие сведения о процессе абсорбции.
57.Тепловой баланс абсорбции.
58.Десорбция. Методы проведения десорбции.
59.Сущность процесса адсорбции.
60. Требования, предъявляемые к адсорбентам. Активность адсорбентов.
61.Изотерма адсорбции.
62. Устройство и принцип работы адсорбентов с неподвижным слоем адсорбента.
63.Устройство и принцип работы адсорбера с движущимся слоем адсорбента.
64.Устройство и принцип работы адсорбера с кипящим слоем адсорбента.
65.Устройство тарельчатых и центробежных экстракторов.
66.Устройство распылительных и насадочных экстракторов.
67.Методы экстрагирования.
68.Классификация химических процессов.
69.Основные кинетические зависимости.
70. Режимы гетерогенных химических процессов.
71.Сменно-циклические процессы.
72. Особенности непрерывных химических процессов.
73. Устройство колонных и трубчатых реакторов.
74.Устройство реакторов с мешалками и змеевиковых.
59