ОПИСАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Приложение № 1.1 к приказу ректора № 52/од от «10» 07 2007 г.
ОПИСАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА: Специальность: 170500 - Машины и
аппараты химических производств. Направление: 655400
“Энерго- и
ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и
биотехнологии
ДИСЦИПЛИНА: Расчет и конструирование основного оборудования
отрасли
СЕМЕСТР: 9.
1. УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ (КОД) В УЧЕБНЫХ ПЛАНАХ: СД.10
2. ПРЕРЕКВИЗИТЫ:
2.1. Начертательная геометрия и инженерная графика ОПД.Ф.01.
2.2. Материаловедение Технология конструкционных материалов ОПД.Ф.11.
2.3. Метрология, стандартизация и сертификация ОПД.Ф.04.
2.4. Процессы и аппараты химической технологии: ОПД.05
2.5. Машины и аппараты химических производств: СД.08
2.6. Технология химического машиностроения. СД.Ф.03.
2.7. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли. СД.01
3. КРЕДИТНАЯ СТОИМОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ: ??? кредитов.
4. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:
В данном курсе рассматриваются вопросы конструктивного и прочностного
расчета химических машин и аппаратов и их отдельных элементов, а также
вопросы поверочного механического расчета создаваемых конструкций.
Практические занятия предполагают широкое использование современной
вычислительной техники для выполнения указанных расчетов с целью научить
студента, на основе ранее пройденного материала, заниматься проектированием
машин и аппаратов химических производств; привить студенту вкус к
использованию вычислительной техники при проведении расчетов.
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ:
Конечной целью изучения дисциплины является получение студентами
основополагающих сведений по вопросам проектирования технологического
оборудования химических и смежных с ними производств, овладение навыками
работы с отраслевыми стандартами, имеющимися САПР и пакетами прикладных
программ.
6. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ:
Объем
и
содержание
дисциплины
определены
на
основании
Государственных Образовательных Стандартов № 220 тех\дс от 27.03.2000 г., и
Образовательного Стандарта Томского политехнического университета.
1
Семестр
Общее число часов на дисциплину
Аудиторные занятия, часов
Лекции, часов
Практические занятия, часов
Самостоятельная работа, часов
Формы контроля
9
189
81
41
40
108
экзамен
6.1. Теоретический курс
Лекция № 1 (2 часа)
Место и значение курса «Расчёт и конструирование основного оборудования
отрасли» в ряду ранее изученных дисциплин. Задачи курса.
Основное химическое оборудование. Общие сведения.
Основные принципы проектирования.
Нормативная и справочная литература.
Лекция № 2 (2 часа)
Классификация теплообменных аппаратов (ТОА).Типы конструкций ТОА.
Преимущества и недостатки ТОА типа Н и К.
Последовательность проектирования ТОА.
Исходные данные для проектирования ТОА.
Лекция № 3 (4 часа)
Элементы конструкций теплообменников.
Требования к конструированию и изготовлению кожуха ТОА.
Основные размеры труб, используемых в ТОА, и способы их размещения и
крепления.
Конструкция трубных решеток, перегородок, стяжек и распорок в ТОА.
Способы крепления трубных решеток.
Конструкции крышек и патрубков ТОА.
Конструкция фланцевых соединений и прокладок для ТОА.
Лекция 4 (4 часа)
Технологический расчет ТОА.
Выбор пространства для теплоносителя в ТОА
Деформации и нагрузки в кожухотрубчатых теплообменниках.
Конструкция компенсаторов в ТОА и основы определения их числа.
Механический расчет ТОА.
Гидравлический расчет ТОА.
Лекция 5 (4 часа)
Расчет теплообменных аппаратов с неподвижными трубными решетками,
компенсатором или расширителем на кожухе по ОСТ 26-1185:
- Порядок расчета элементов кожухотрубчатых теплообменников
2
- Расчет на прочность элементов корпуса
- Поверочный расчет на прочность и жесткость решетки
- Поверочный расчет на прочность и устойчивость кожуха:
- Проверка прочности и устойчивости труб
- Проверка крепления труб в решетке
Лекция 6 (2 часа)
Колонные массообменные аппараты (КМА) и основные требования к их
конструкции.
Опорные узлы колон. Конструкции. Требования к проектированию.
Требования к конструкции узлов ввода и вывода материальных потоков в
КМА.
Лекция 7 (2 часа)
Основные этапы расчета КМА, их краткая характеристика.
Основные части КМА, их влияние на расчетные механические нагрузки.
Основные расчетные механические нагрузки на корпус КМА.
Лекция 8 (2 часа)
Происхождение эксцентрических нагрузок и их определение.
Основные расчетные сечения корпуса КМА.
Конструкция опорной обечайки и её расчетные сечения.
Критерии надежности корпуса и опорной обечайки КМА.
Конструкция нижнего опорного узла КМА и его расчетные размеры.
Лекция 9 (4 часа)
Расчетная схема КМА для определения ветровой нагрузки, основные
требования к ней.
Расчет колонных аппаратов на прочность и устойчивость.
Лекция 10 (2 часа)
Аппараты с механическими мешалками.
Области применения и особенности конструкций.
Рекомендации по выбору конструкции аппаратов с мешалками.
Лекция 11 (4 часа)
Технологический расчёт.
Материальный и тепловой балансы. Подбор стандартного оборудования.
Лекция 12 (4 часа)
Конструирование и расчет устройств для перемешивания и теплообмена.
Гидродинамический и тепловой расчёт.
Лекция 13 (4 часа)
Механический расчёт перемешивающего устройства. Расчёт мощности на
перемешивание. Диаметр вала.
Выбор конструкции вала.
Расчет однопролетного вала с сосредоточенными массами на
виброустойчивость, жесткость и прочность.
3
Расчет
консольного
вала
с
сосредоточенными
массами
виброустойчивость, жесткость и прочность.
Лекция 14 (2 часа)
Прочностной расчёт корпусных элементов аппаратов с рубашками.
на
6.2. Практические занятия
Практическое занятие 1 (2 часа)
Классификация теплообменных аппаратов (ТОА).Типы конструкций ТОА.
Работа с ГОСТами. Выбор исполнения теплообменника по характеристикам
теплоносителей (коррозионная устойчивость).
Практическое занятие 2 (2 часа)
Формирование исходных данных на проектирование теплообменника.
Обоснование выбора направления взаимного движения теплоносителей.
Технологический расчёт теплообменника. Выбор ТО по ГОСТ.
Практическое занятие 3 (4 часа)
Механический расчёт теплообменника.
Расчёт толщин (по ГОСТ) кожуха, распределительных камер
(цилиндрических обечаек, плоских и эллиптических крышек). Расчёт толщин
стенок штуцеров.
Практическое занятие 4 (4 часа)
Расчёт теплообменника по ОСТ 26-1185. Подбор линзового компенсатора.
Механический расчёт линзового компенсатора.
Практическое занятие 5 (4 часа)
Расчёт укрепления отверстий теплообменника. Расчёт фланцевых
соединений (крепления распределительных камер) на прочность и герметичность.
Расчёт опор и строповых устройств.
Практическое занятие 6 (2 часа)
Технологический расчёт ректификационной колонны с принятием
конструктивных решений.
Практическое занятие 7 (2 часа)
Расчёт на прочность корпусных элементов колонны. Расчёт опорной
обечайки. Расчёт на прогиб тарелки.
Практическое занятие 8 (4 часа)
Расчёт колонны на устойчивость от действия ветровой нагрузки по ГОСТ.
Практическое занятие 9 (2 часа)
Формирование исходных данных на проектирование реактора с мешалкой и
подогревом. Выбор типа аппарата. Технологический расчёт реактора. Подбор
реактора по ГОСТ (ОСТ).
Практическое занятие 10 (4 часа)
Выбор конструкции мешалки. Расчёт гидродинамического режима и
тепловой расчёт реактора. Определение мощности необходимой для
перемешивания. Подбор стандартного привода.
4
Практическое занятие 10 (4 часа)
Расчёт толщины вала. Расчёт вала на на виброустойчивость, жесткость и
прочность.
Практическое занятие 11 (4 часа)
Расчёт корпусных элементов реактора на прочность и устойчивость.
Практическое занятие 12 (2 часа)
Сравнительный анализ типов основного оборудования отрасли.
7. ЛИТЕРАТУРА
7.1. Литература основная
7.1.1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 1-3. - М.:
Машиностроение, 1992.
7.1.2. Михалев М.Ф. и др. /Расчет и конструирование машин и аппаратов
химических производств. - Л.: Машиностроение, 1984.
7.1.3. Конструирование безопасных аппаратов для химических и
нефтехимических производств / Г.Г. Смирнов, А.Р.
Толчинский,
Т.Ф.
Кондратьева; под общ. Ред. А.Р. Толчинского - Л. Машиностроение. Ленингр.
отд - е, 1988.
7.1.4. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. /Аппараты для перемешивания жидких
сред: справочное пособие - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд - е, 1979.
7.1.5.Уплотнения и уплотнительная
техника:
Справочник/
Л.А.
Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др., под общ. ред. А.И. Голубева, Л.А.
Кондакова - М.: Машиностроение, 1986.
7.1.6. Машины и аппараты химических производств. /Под ред. И.И.
Чернобыльского.- М.: Машиностроение, 1984.
7.1.7. Лащинский А.А. /Конструирование сварных химических аппаратов:
Справочник. – Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1981. – 382 с., ил.
7.1.8. Стали и сплавы. Марочник. Справ. Изд. / В.Г.Сорокин и др., - М.:
«Интермед Инженеринг». 2001 – 608 с., ил.
7.1.9. ГОСТ 14249 - 80. Сосуды и аппараты. нормы и методы расчета на
прочность. - М.: Изд - во стандартов, 1980.
7.1.10. ОСТ26-1185-81. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на
прочность. Элементы теплообменных аппаратов.
7.1.11. ГОСТ 15118-79. Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с
неподвижными трубными решётками и кожухотрубчатые с температурным
компенсатором на кожухе. Размещение отверстий под трубы в трубных решётках
и перегородках. Основные размеры. - М.: Изд - во стандартов, 1979.
7.1.12. ГОСТ 24755-81. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на
прочность укрепления отверстий. - М.: Изд - во стандартов, 1981.
7.1.13. ГОСТ 14249 - 80. Сосуды и аппараты. нормы и методы расчета на
прочность. - М.: Изд - во стандартов, 1980.
7.1.14. ГОСТ 25859-83. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы
5
расчёта на прочность при малоцикловых нагрузках. - М.: Изд - во стандартов,
1985.
7.1.15. ГОСТ Р 52630-2006. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие
технические условия.- М. Стандартинформ, 2007
7.2. Литература дополнительная
7.2.1. Подшипники качения.Справочник-каталог/ Под ред. В.Н. Нарышкина и
Р.В. Коростошевского. – М., Машиностроение, 1984. – 280 с., ил.
7.2.2. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической
технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР П. Г.
Романкова. – 10 изд. Перераб. и доп. – Л., Химия, 1987. – 576 с., ил.
8. ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
Windows XP - Vista; Total Commander; AutoCAD2000 –2009; MathCad 12 MathCad 14; Office 2003 - 2007; Adobe Acrobat 8 - 9; MathType; Orfo v.9.0; Dr.Web;
WinRAR.
9. КУРСОВЫЕ ПРОЕКТЫ ИЛИ РАБОТЫ:
Объектами проектирования являются механические приводы, состоящие из
открытой передачи (ременной, цепной или зубчатой) и одноступенчатого зубчатого
(или червячного) редуктора.
10. КООРДИНАТОР:
Преподаватель______________________ Тихонов В.В.
Дата «___»_____________2009 г.
6