Стиральные машины это химическое машиностроение

Обновлено: 29.04.2024

1. Задачи, стоящие перед будущим инженером-механиком химической промышленности.

2. Общие перспективы развития химического аппарато- и машиностроения

1. Задачи, стоящие перед будущим инженером-механиком химической промышленности

В химической промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Несмотря на разнообразие методов химической технологии, получение различных химических продуктов связано с проведением однотипных химических и физико-механических процессов, являющихся общими для большинства химических производств. Аппаратное оформление современных химико-технологических процессов также весьма разнообразно, однако для одних и тех же целей в различных отраслях химической технологии в большинстве случаев применяются сходные по конструкции машины и аппараты.

Целью изучаемой дисциплины является ознакомление с основными типовыми машинами и аппаратами, составляющими основу современных химических и нефте-газоперерабатывающих производств. На основе типовых стандартизированных машин и аппаратов рассматриваются конструкции и принцип работы машин и аппаратов, их узлов и деталей, основные принципы комплексных расчетов и конструирования, выбора оптимальных режимов работы, тенденции и перспективы их развития.

В курсе машин и аппаратов нефтегазопереработки рассматриваются расчеты, имеющие инженерный характер, доводимые до определения основных размеров аппаратов и их элементов, потребляемых мощностей и возникающих усилий.

В качестве машин и аппаратов для изучения в данном курсе выбраны такие, которые нашли широкое применение в химической и нефте-газоперерабатывающей промышленности, на примере которых можно показать комплексные методы расчета, объединяющие вопросы гидродинамики, тепломассообмена, энергетики и динамики механизмов, а также методы монтажа, транспортировки и ремонта оборудования, испытаний и его эксплуатации.

За последние 10-15 лет произошли большие изменения как в науке о химической технологии, так и в самой химической и нефтехимической промышленности. Обусловлено это прежде всего развитием теории процессов, созданием принципиально новой аппаратуры и внедрением во все области деятельности общества, в том числе и в промышленности, электронно-вычислительных машин.

Все это предъявляет повышенные требования к подготовке инженеров-механиков по машинам и аппаратам нефтегазопереработки.

Современное нефтегазоперерабатывающее предприятие – это сложный комплекс машин и оборудования, в который входят: аппараты машины химического производства, предназначенные для химических и физико-химических процессов; емкостное оборудование для хранения жидкостей и газов, трубопроводы с соответствующей арматурой, машины для перемешивания жидкостей и газов; машины для транспортирования твердых материалов, расфасовки и затаривания сыпучих продуктов; КИП и автоматика, электрооборудование.

Несмотря на разнообразие продукции химических предприятий, для производства всего ее ассортимента достаточно сравнительно небольшого числа типов химических и физических процессов:

1) химические процессы , осуществляемые в реакционных аппаратах различного типа;

2) процессы массообмена – ректификация, перегонка, абсорбция, …, проводимые преимущественно в аппаратах колонного типа;

3) гидравлические процессы – отстаивание, центрифугирование, фильтрация, протекающие в различных отстойниках, центрифугах, фильтрах;

4) процессы теплообмена – нагревание, охлаждение, испарение, конденсация, проводимые в теплообменниках различных типов;

5) механические процессы – измельчение, рассев, транспортирование жидких, газообразных и твердых материалов и пр.

Конструкции аппаратов и способы проведения процессов в значительной степени зависят от агрегатного состояния реагирующих веществ.

В технологических аппаратах возможны следующие фазовые системы (6 шесть):

2) жидкость + газ;

3) жидкость + жидкость;

4) жидкость + твердое вещество;

5) газ + твердое вещество;

6) твердое вещество + твердое вещество.

В системе 1 (газ + газ) проводят высокотемпературные химические процессы, для которых применяют змеевиковые и контактные аппараты и конвертеры различных систем, а также процессы газоочистки (циклоны).

В системе 2 (газ + жидкость) производят ректификацию, абсорбцию, мокрую газоочистку, а также многие химические реакции. При этом применяют колонные и башенные аппараты с устройствами, обеспечивающими хороший контакт между жидкостью и газом. Для газов, хорошо растворимых в жидкости, когда достаточно небольшая поверхность контакта, процесс проводят в простейших аппаратах барботажного типа или в поверхностных абсорберах (контакт по поверхности раздела фаз).

В системе 3 (жидкость + жидкость) осуществляются физико-химические и различные химические процессы. Для этого применяют емкостные аппараты с мешалками или без них и аппараты змеевикового типа. Для обработки взаимно нерастворимых жидкостей с различным удельным весом иногда используют аппараты колонного типа с противоточным движением жидкостей. Сепарацию проводят в сепараторах центробежного типа.

Химические и физико-химические процессы в системе 4 (жидкость + твердое вещество) осуществляют в емкостных аппаратах с мешалками или в проточных камерах, заполняемых твердым продуктом. Фильтрацию, отстаивание и центрифугирование проводят соответственно в фильтрах, отстойниках и центрифугах.

В фазовой системе 5 (газ + твердое вещество) проводят газоочистку, сушку, адсорбцию, а также ряд химических процессов, в основном высокотемпературных. Простейший аппарат для сушки, обжига или химического взаимодействия – камера, заполненная твердым продуктом, омываемым потоком газа. Для интенсификации процесса применяют аппараты гребкового типа, аппараты в виде вращающихся барабанов и аппараты с псевдоожиженным слоем.

Систему 6 (твердое вещество + твердое вещество) в химической технологии применяют сравнительно редко в (основном при переработке резин и полимеров). Для обработки используют аппараты гребкового типа, валковые машины, червячные смесители, пластификаторы и т.п.

Периодический или непрерывный способ проведения процесса существенно влияет на конструкцию аппарата, так как определяет конфигурацию, способ загрузки и разгрузки компонентов и другие конструктивные особенности.

Все оборудование химических производств можно разделить на три класса:

3. Транспортные средства.

Аппарат – устройство, имеющее рабочий объем, в котором протекают определенные процессы (тепловые, диффузионные, химические, физические, гидромеханические и т.п.). Аппараты в большинстве случаев лишены движущихся узлов и деталей (но не всегда).

Машины – механизм или сочетание механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для преобразования энергии или производства работы. Существует 2 класса машин:

1) Машины – двигатели , с помощью которых один вид энергии преобразуется в другой удобный для эксплуатации: тепловые, гидравлические, ветровые, электрические, пневматические и т.п.

2) Рабочие машины , с помощью которых производится изменение формы, свойств, состояния и положения объекта труда (последнее – транспортные средства ).

Это машины технологические (станки, центрифуги, дробилки), транспортирующие (насосы, компрессоры, вентиляторы), транспортные (автомобили, транспортеры)

Всякая машина состоит из трех основных механизмов: двигательного, передаточного и исполнительного.

Четкого разделения между аппаратом и машиной провести можно не всегда (фильтры, сушилки и т.п.).

В зависимости от назначения химическое оборудование делится на:

К универсальному относят оборудование общего назначения или общезаводское. Его можно применять без каких-либо изменений в различных химических производствах. Сюда относятся насосы, компрессоры, вентиляторы, калориферы, центрифуги, сушилки, экстракторы, сепараторы, а также газоочистное и пылеулавливающее оборудование и транспортные средства.

К специализированному относят оборудование для использования одного процесса различных модификаций: теплообменники, колонны ректификационные, абсорберы и др.

К специальному относят оборудование, предназначенное только для проведения одного процесса: каландры, вулканизационные прессы, хлораторы, сублиматоры и др.

Технологическое оборудование делят на:

2) Вспомогательное (емкости, резервуары, хранилища и т.п.).

К основному технологическому оборудованию относят аппараты и машины, в которых осуществляют различные технологические процессы – химические и физико-химические и др., в результате чего получают целевые продукты. К основному технологическому оборудованию можно отнести следующую аппаратуру: ректификационную – контактные аппараты, реакторы, конверторы, колонны синтеза и другие аппараты, в которых протекают химические реакции, а также аппараты и машины для физико-химических процессов – абсорберы, экстракторы, ректификационные колонны, сатурационные башни, сушилки, выпарные и теплообменные аппараты, вальцы, каландры, прессы и т.п.

Продукты обычно получают на ряде установок, связанных единым технологическим процессом; при этом физическое состояние или химический состав, перерабатываемого продукта, будет меняться и соответственно аппараты и машины, входящие в состав каждой установки, будут работать в различных рабочих условиях. Поэтому аппарат по своей конструкции – форме, размерам и внутреннему устройству – должен соответствовать свойствам обрабатываемых веществ, условиям и требования проводимого в нем процесса. Важнейшими факторами , определяющими тип аппарата, является агрегатное состояние веществ, участвующих в процессе, их химические свойства, температура, давление, тепловой эффект, а также способ проведения процесса (периодический или непрерывный).

Для учебных целей наиболее удобно использовать классификацию химических машин и аппаратов по основному процессу, протекающему в аппарате.

Химические производства имеют ряд особенностей, обуславливающих специфику оборудования цехов и заводов. К ним относятся:

1) большинство обрабатываемых жидкостей и газов являются горючими и легко воспламеняющимися веществами;

2) большинство исходных продуктов в смеси с воздухом способны образовать взрывоопасные смеси;

3) многие продукты являются токсичными, ядовитыми и агрессивными к различным материалам;

4) многие процессы протекают при большом давлении и высокой температуре.

Такие жесткие специфические условия работы требуют создания такой аппаратуры, которая исключала бы попадание вредных веществ в воздух помещения, и предъявляют следующие требования к машинам и аппаратам химической промышленности:

1) Механическая прочность – способность выдерживать рабочие нагрузки – обеспечивается соблюдением при конструировании соответствующих расчетных нормативов. Прочность является главным условием безопасной эксплуатации оборудования.

2) Устойчивость – способность аппаратов сохранять в рабочем состоянии свою первоначальную форму – достигается тем, что при расчетах учитывают силовые факторы, способствующие потери устойчивости (например, опрокидывающий момент от ветровых нагрузок для вертикальных колонных аппаратов).

3) Долговечность – расчетный срок службы аппарата или машины; обычно при расчетах его принимают равным 10 – 15 годам.

4) Герметичность – способность оборудования не пропускать находящуюся в них под давлением рабочую среду, так как ее утечка может привести к аварии или отравлениям. Герметичность достигается в результате изготовления цельносварных конструкций или установки уплотнений в разъемных соединениях.

5) Простота устройства, обслуживания и ремонта.

6) Технологичность конструкции – простота и невысокая стоимость изготовления, стандартизация и нормализация узлов и деталей, правильный выбор доступов.

7) Надежность и безопасность во время эксплуатации – наличие оградительных и предохранительных устройств.

8) Транспортабельность – возможность транспортирования оборудования по железной дороге к месту монтажа. К перевозке железнодорожным транспортом допускаются по согласованию с МПС аппараты, имеющие следующую массу (М), диаметр (D), и длину (L) не более чем:

9) Экономичность – минимальная стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации.

10) Высокие производительность и КПД.

11) Стабильное обеспечение требуемых технологических режимов в условиях непрерывного автоматизированного производства.

12) Удовлетворение требованиям технической эстетики.

Конструирование аппарата начинают с выбора его устройства, определения формы и его размеров. Размеры аппарата определяют с помощью технологических, массообменных, тепловых и гидравлических расчетов.

Форма аппарата и машины определяется их технологическим назначением и конструкцией их рабочих элементов, в значительной степени зависящими от гидродинамики процесса. Существенное влияние на форму аппарата оказывают свойства конструкционных материалов и возможности машиностроения (например, аппараты высокого давления делают малого диаметра и большой длины, чтобы уменьшить толщину стенки).

Химическое машиностроение — отрасль машиностроения, обеспечивающая функционирование базовых отраслей экономики, в том числе, топливно-энергетического, химико-лесного и агропромышленного комплексов. Это одна из самых развивающихся международных отраслей, которая обеспечивает работоспособность таких отраслей, как топливная, лесная, энергетическая. Химическое машиностроение входит в состав тяжелого машиностроения.

Специализация этой подотрасли машиностроения — разработка и производство химического, нефтегазоперерабатывающего, полимерного, резинотехнического, бумагоделательного, газоочистного и криогенного оборудования, а также других видов оборудования, которые применяются в общей промышленности.

Процент отечественного оборудования профиля химического и нефтяного машиностроения составляет до 75-90 %. Эта подотрасль насчитывает около 100 промышленных предприятий, 90 % которых акционированы, и более 30 НИИ и КБ, из которых лишь шесть являются государственными. Машины и аппараты химической промышленности разделяются на две группы:

типовые, те, которые широко применяются во всех химических производствах;
специальные, те, которые применяются только в отдельных производствах.

К первой группе (типовые) относятся: компрессоры и насосы для сжатия и транспорта газов и жидкостей; емкостная аппаратура; фильтры; центрифуги и сепараторы для разделения двухфазных и трехфазных систем, эмульсий и суспензий; теплообменники для нагревания, охлаждения и конденсации; выпарные аппараты для концентрирования разбавленных растворов путём упаривания; холодильные агрегаты для умеренного и глубокого охлаждения; ректификационная аппаратура для разделения жидких смесей на индивидуальные составляющие; сушилки для обезвоживания влажных материалов путём испарения влаги; дробилки для измельчения твердых материалов; циклоны и электрофильтры для очистки газов от различных взвесей.

Ко второй группе (специальные) относятся: реакторы, предназначенные для проведения химических процессов; экстракторы, аппаратура для сорбционных, электрохимических и электротермических процессов и другие.

Так как эта отрасль машиностроения должна удовлетворять сложному комплексу требований, из-за многообразных процессов химической технологии, то конструкции машин и аппаратов химических производств обладают специфическими особенностями. В некоторых случаях аппаратура при работе должна выдерживать низкие температуры, близкие к абсолютному нулю; в других случаях должна обеспечить работу при высоких температурах, до 3000°С. Минимальным давлением в машинах и аппаратах химической промышленности является остаточное давление 10 −6 −10 −9 мм.рт.ст. При таком давлении в системах могут проходить некоторые процессы. Максимальным же давлением является давление в 1000 атм. Машины, которые применяются в данной отрасли машиностроения, должны быть стойкие к воздействию кислот и щелочей различных концентраций, окислителей и восстановителей и эрозионно-активных сред.

В связи с решением этих требованием, появилась необходимость применения новых неметаллических материалов. Из этих неметаллических материалов изготавливают как отдельные детали, так и металлозащитные конструкции.

Химическое машиностроение многопрофильная отрасль машиностроения, сочетает в себе природные и экспериментальные науки (например, физика и химия), вместе с науками о жизни (например, биология, микробиология и биохимия). Математику и экономику вокористовують для разработки, преобразования, транспортировки, управления производственными процессами, которые превращают сырье в ценные продукты.

Достижения в области компьютерных наук нашли применение разработки и управления растений, упрощая расчеты и чертежи, которые раньше приходилось делать вручную. Завершение проекта Human Genome также рассматривается как важное событие, не только наступающего химического машиностроения, но генной инженерии и геномики.

Химическая промышленность включает в себя процессы и условия управления заводами, чтобы обеспечить оптимальную работу установки.

Блок операции первым шагом в процессе индивидуального химического машиностроения. Эксплуатация установки (например, кристаллизации, фильтрации, сушки и испарения) используются для приготовления реагентов, очистка и сепарации продукции, переработка неизрасходованных реагентов и управления передачей энергии в реакторах.

Разработка технологического процесса требует определения типов и размеров оборудования, а также, как они связаны между собой.

Химическое машиностроение занимает первое место среди всех отраслей промышленности. Структура химического машиностроения видиляюе электрическое, общее, транспортное. В развитых странах состав машиностроения относят виробнитцтво оборудования и станкостроение.

Производство несложного оборудования и сельскохозяйственных машин относят к развивающихся стран. В основную задачи химического машиностроения положено зебезпечиты всю химическую промышленность нужным оборудованием.

Также химическое машиностроение имеет широкий спектр оборудования. Такие как, химические аппараты котельно-резервуарного типа, их строят для различных выполнили и с разными размерами. Их относят к главным установок не только в химической, а также в пищевой промышленности и в других отраслях.

Аппаратное строительство и химыческое строительство очень разные как по наименованию так и по размеру, и типу выпуска аппаратов и оборудования.

Химическое машиностроение - это самочтийна отрасль производства, которая производит обдалнання для химической промышленности и похожих на нее отраслях, таких как: газовые, целлюлозно-бумажной, нефтехимической.

На сегодняшний день, химическое машиностроение является крупной отраслью народного господарства, страна имеет определенные заводы, лабораторную и исследовательскую базу.

В химическом машиностроении применяют оловянистые и алюминиево-железомарганцовые бронзы, которые имеют высокие механические и литейные свойства. Они используються для изготовления очень нагруженных и важных деталей, работающих в условиях эрозии. Некоторые бронзы с включениями кремния и бериллия имеют упругие свойства и используются при изготовления рабочих органов пружины мономерви и других деталей, работающих в коррозионных средах.

Также в данном машиностроении используют хромирование, для того, чтобы продлить срок службы изделий, которые подвергаются воздействию высоких температур и маханического износа, а также для восстановления наружных поверхностей изделий.

Данная промышленность является многопрофильной, которая производит оборудования для отраслям народного хозяйства. Основной задачей научно-технического прогресса в данной промышленности является увеличение выпуска разнообразной продукции, экономия материалов и снижения трудоемкости изделий основного производства.

Хотите стать инженером химического машиностроения?

Кафедра ХПСМ готовит инженеров химического машиностроения высокой квалификации как на очной, так и на заочной форме обучения. Вы можете заполнить анкету предварительной регистрации, что позволит Вам своевременно получать важную информацию о поступлении в НТУУ "КПИ". Для дополнительной информации нажмите кнопку:

Машиностроение входит в состав промышленности под названием "Машиностроение и металлообработка". Машиностроение создает машины и оборудование, аппараты и приборы, различного рода механизмы для материального производства, науки, культуры, сферы услуг. Металлообработка занимается производством металлических изделий, ремонтом машин и оборудования. В настоящее время машиностроение России состоит из ряда самостоятельных отраслей, куда входят свыше 350 подотраслей и производств.

Машиностроение производит средства труда - машины и оборудование, приборы и вычислительную технику, передаточные устройства, транспортные средства - для всех отраслей народного хозяйства. Оно производит предметы потребления, в основном длительного пользования (легковые автомобили, телевизоры, часы и др.). К середине 80-х годов в общем объеме продукции машиностроения средства производства составляли 88,9%, предметы потребления - всего лишь 11,1%, что свидетельствовало о не ориентированности отечественного машиностроения на запросы массового потребителя.

Целью данного исследования является показать не только отраслевую структуру машиностроительного комплекса и факторы размещения его отраслей и подотраслей, но и охарактеризовать современное состояния комплекса, перспективы и варианты выхода из создавшейся сегодня сложной экономической ситуации. В частности затронуты проблемы инвестирования, экспортно-импортной политики, использования научно-технического потенциала, социальные проблемы.

С учетом специфики данной темы и круга затронутых вопросов структура исследования позволяет последовательно осветить в первой главе теоретические вопросы (роль и значение, специфика размещения, отраслевая структура) машиностроительного комплекса, во второй - сложившуюся на сегодняшний момент неблагоприятную экономическую ситуацию в комплексе, и практические предпосылки выхода из нее.

Машиностроительный комплекс - основа научно-технического прогресса и материально-технического перевооружения всех отраслей народного хозяйства

Машиностроительный комплекс - это совокупность отраслей промышленности, производящих разнообразные машины. Он ведущий среди межотраслевых комплексов. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, машиностроительный комплекс - крупнейший из промышленных комплексов, на его долю приходится почти 20% производимой продукции и всех работающих в хозяйстве России. Машиностроение и металлообработка характеризуются более крупными размерами предприятий, чем промышленность в целом (средний размер предприятия в отрасли составляет по численности рабочих около 1700 человек, по сравнению с менее чем 850 по промышленности в целом ), большей фондоёмкостью, капиталоёмкостью и трудоёмкостью продукции; конструктивно-технологическая сложность продукции машиностроения требует разнообразной по профессиям и квалифицированной рабочей силы.

Среди всех отраслей промышленности машиностроение занимает первое место по доле в валовой продукции (в 1990 г. - 30%) и промышленно-производственном персонале, второе место (после топливно-энергетического комплекса) по доле в промышленно-производственных фондах, а также в структуре экспорта (18%).

Во-вторых, машиностроение создает машины и оборудование, применяемые повсеместно: в промышленности, сельском хозяйстве, в быту, на транспорте. Следовательно, научно-технический прогресс во всех отраслях народного хозяйства материализуется через продукцию машиностроения, в особенности таких ее приоритетных отраслей как станкостроение, электротехническая и электронная промышленность, приборостроение, производство электронно-вычислительной техники. Машиностроение, таким образом, представляет собой катализатор научно-технического прогресса, на основе которого осуществляется техническое перевооружение всех отраслей народного хозяйства. Поэтому основное экономическое назначение продукции машиностроения - облегчить труд и повысить его производительность путем насыщения всех отраслей народного хозяйства основными фондами высокого технического уровня.

Читайте также: