МУ_ЛПЗ_ПиА. Методические указания по выполнению лабораторных работСоставитель А. В. Гербсоммер Омск бпоу 0 0 опэк 2018. с. 85
 Скачать 1.4 Mb.
|
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Процессы и аппараты для специальности 18.02.09 Переработка нефти и газа (базовой подготовки Методические указания по выполнению лабораторных работ//Составитель А.В. Гербсоммер - Омск БПОУ 0 0 ОПЭК 2018. - с.85 Методические указания для выполнения лабораторных работ являются частью программы подготовки специалистов среднего звена бюджетного профессионального образовательного учреждения Омской области Омский промышленно-экономический колледж в соответствии с требованиями ФГОС СПО по специальности 18.02.09 Переработка нефти и газа. Методические указания предназначены для студентов очной и заочной форм обучения. т Одобрено на заседании предметно-цикловой комиссии Химических технологий Протокол № 1 от «31» августа 2018г. Председатель ПЦК % Т.В. Первухина Содержание Пояснительная записка 1. Определение гидравлических сопротивлений. 8 2. Испытание центробежных насосов. 20 3. Изучение работы компрессора 4. Исследование комбинированного теплообмена горизонтальной трубы с окружающим воздухом в условиях свободной конвекции 5. Испытание различных конструкций теплообменников. 58 6. Изучение процесса ректификации. 69 7. Приложение А ................................................................................................... 82 8. Приложение Б ..................................................................................................... 83 9. Приложение В ....................................................................................................84 10. Библиографический список. 85 3 Пояснительная записка Методические указания предназначены для облегчения организации, подготовки и проведения лабораторных работ по дисциплине Процессы и аппараты для специальности 18.02.09 Переработка нефти и газа. Лабораторные работы направлены на- закрепление теоретических знаний по гидравлическим, тепловым, массообменным процессам- приобретения практических навыков по управлению и обслуживанию отдельных аппаратов и машин пуск, настройка заданного режима, обслуживание вовремя процесса, остановка. Процесс изучения учебной дисциплины направленна формирование общих компетенций (ОК), включающих в себя способность: ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. ОК 4. Осуществлять поиски использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности. ОК 6. Работать в коллективе ив команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями. ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды подчиненных, за результат выполнения заданий. ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации. ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. Процесс изучения учебной дисциплины направленна формирование профессиональных компетенций (ПК), соответствующих видам деятельно сти: ПК 1.1. Контролировать эффективность работы оборудования. ПК 1.2. Обеспечивать безопасную эксплуатацию оборудования и коммуникаций приведении технологического процесса. ПК 1.3. Подготавливать оборудование к проведению ремонтных работ различного характера. ПК 2.1. Контролировать и регулировать технологический режим с использованием средств автоматизации и результатов анализов. ПК 2.2. Контролировать качество сырья, получаемых продуктов. ПК 2.3. Контролировать расход сырья, продукции, реагентов, катализаторов, топливно-энергетических ресурсов ПК 3.1. Анализировать причины отказа, повреждения технических устройств и принимать меры по их устранению. ПК 3.2. Анализировать причины отклонения от режима технологического процесса и принимать меры по их устранению. ПК 3.3. Разрабатывать меры по предупреждению инцидентов на технологическом блоке. ПК 4.1. Организовывать работу коллектива и поддерживать профессиональные отношения со смежными подразделениями. ПК 4.2. Обеспечивать выполнение производственного задания по объему производства и качеству продукта. ПК 4.3. Обеспечивать соблюдение правил охраны труда, промышленной, пожарной и экологической безопасности. В результате освоения дисциплины студент должен уметь- читать, выбирать, изображать и описывать технологические схемы- выполнять материальные и энергетические расчеты процессов и аппаратов- выполнять расчеты характеристики параметров конкретного вида оборудования- обосновывать выбор конструкции оборудования для конкретного производства- обосновывать целесообразность выбранных технологических схем- осуществлять подбор стандартного оборудования по каталогами ГОСТам; В результате освоения дисциплины студент должен знать- классификацию и физико-химические основы процессов химической технологии- характеристики основных процессов химической технологии гидромеханических, механических, тепловых, массообменных; - методику расчета 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. К занятиям в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и пожарной безопасности. Инструктаж регистрируется в журнале по технике безопасности. Прежде чем приступить к пуску учебной установки, необходимо изучить содержание работы. Для этого студентам следует ознакомиться с оборудованием, относящимся к данной работе, схемой установки и изучить порядок работы. Ответив на контрольные вопросы и получив разрешение у преподавателя, студенты приводят установку в действие и приступают к необходимым замерами записям показаний контрольно-измерительных приборов в соответствии с полученным заданием. О всех замеченных неполадках и неисправностях студенты обязаны немедленно сообщать преподавателю. По окончании проведении лабораторной работы необходимо оформить отчет. Отчет о проделанной лабораторной работе должен содержать- тема и цель работы- схема лабораторной установки и принцип работы ее работы (кратко- результаты эксперимента и их обработка (расчет, построение графических зависимостей и тд); - вывод о проделанной работе. Отчет является техническим документом и выполняется письменно в соответствии с ГОСТ 2.104-95 и 2.105-95 ЕСКД на листах формата Ас рамкой и основной надписью разборчивым почерком чернилами черного цвета. Поясняющий текст и расчёты помещаются на одной стороне листа. Текст пишется аккуратно и разборчиво, сокращение слов не допускается. При заполнении граф основной надписи указывается обозначение документа (ЛР - лабораторная работа, шифр специальности (18.02.09), далее через точку номер группы, номер работы. Например ЛР 18.02.09.БХ-36.03. Рисунки и схемы должны выполняться карандашом с использованием чертёжных инструментов. Отчет и своей работе студент должен по возможности закончить в лаборатории, что является показателем его организованности и дисциплинированности. Техника безопасности Вход в помещение лаборатории посторонним лицам, непосредственно несвязанным с работой в лаборатории, воспрещается. К выполнению лабораторной работы студенты допускаются только после прохождения инструктажа по охране труда и пожарной безопасности в лаборатории и на рабочем месте. При работе в лаборатории Процессы и аппараты возможно воздействие следующих опасных и вредных производственных факторов- термические ожоги при неаккуратном пользовании приборами и нагревании жидкостей- порезы рук при небрежном обращении с лабораторной посудой возникновение пожара при неаккуратном обращении с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями; Обучающиеся обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения огнетушитель, ведро с песком и накидка из огнезащитной ткани В процессе лабораторной работы обучающиеся должны пользования средствами индивидуальной и коллективной защиты, соблюдать правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место. О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец обязан немедленно сообщить преподавателю. Правила работы на лабораторной установке. Любые подготовительные работы на установке и работы по её техническому обслуживанию производить только при отключенном питании. Нельзя оставлять без присмотра работающие электроустановки, нагревательные приборы. Не допускается попадание влаги на контакты разъемов и внутренних элементов установки. Не подключать стенд в неисправную розетку, или розетку, где нет заземления. При обнаружении повреждений или дефектов оборудования - немедленно поставить в известность преподавателя. На столе лабораторного стенда не должно быть лишних предметов, а также сосудов с жидкостью. Соблюдать аккуратность и чистоту при работе со стендом Лабораторная работа Тема Определение гидравлических сопротивлений Цель лабораторной работы экспериментальное определение коэффициентов местных гидравлических сопротивлений Оборудование, приборы и материалы. Лабораторная установка по определению гидравлических сопротивлений ГД-СП; 2. Ноутбук с установленным программным обеспечением «Measlab» для работы с установкой по определению гидравлических сопротивлений ГД-СП. Инструкция по выполнению лабораторной работы. Ознакомиться с целью работы. Повторить ранее изученный теоретический материал. Ознакомится с заданием и изучить принцип работы лабораторной установки. Ответить на контрольные вопросы (устно. Получить допуск к работе у преподавателя. Произвести замеры на лабораторном стенде в соответствии с методическими указаниями (измерить потери давления при минимальном и максимальном расходе жидкости. Рассчитать гидравлическое сопротивление. Оформить отчет. Защитить лабораторную работу. Теоретическая часть Трубопроводы предназначены для транспортирования жидких, газообразных или твёрдых сыпучих материалов как внутри предприятия между отдельными аппаратами и установками, таки вне его (магистральные трубопроводы). Конструктивно технологический трубопровод состоит из ряда элементов - труб, соединительных деталей (фитингов) и арматуры, соединённых между собой неразъёмными (сварка, пайка, склеивание) или разъёмными (фланцы, резьба) соединениями. Расчёт трубопровода проводят с целью определения напора, необходимого для преодоления гидравлических сопротивлений, а это в свою очередь необходимо для правильного подбора машины для перекачки жидкой или газообразной среды по трубопроводу. Для определения затрат энергии на перемещение жидкости по трубопроводу рассчитывается полное гидравлическое сопротивление трубопровода Арпол, Па: А р пол biibА р с к + Арт р ^ Ар мс. Ар р под Ар доп где Арск - потери давления при развитии потоком жидкости определённой скорости, Пас- потери давления на преодоление трения и местных сопротивлений, Па; Арпод - потери давления при подъёме жидкости на высоту h, Па; Ардоп - потери давления на преодоление разности давлений в приёмной ёмкости р и напорном резервуаре р, Па. После преобразования формулы 1 получаем А Р пола Р ' [ i + Л ' ^ + £ £ мс Р 2 - P i где I - длина трубопроводам- внутренний диаметр трубы, м - высота подъёма жидкости, м (если жидкость необходимо транспортировать вертикально); £м.с- коэффициенты местных сопротивлений, p 2 - давление на концах трубопровода, Па. При движении реальной жидкости в трубопроводе происходит потеря напора П, мили потеря давления Ар, Па которая расходуется на преодоление трения жидкости с шероховатой поверхностью трубы и на преодоление местных сопротивлений. Различают два вида потерь полного давления или напора в сети трубопроводов. Потери давления на трение (сопротивление трения) АРтр (Ятр). 2. Местные потери давления (местное сопротивление) АРм (Гидравлическое трение вызывается вязкостью (как ламинарной, таки турбулентной) реальных жидкостей и газов, возникающей при их движении по трубам, шероховатостью труби их длиной, и является результатом обмена количеством движения между молекулами (при ламинарном течении, а также и между отдельными частицами (при турбулентном течении) соседних слоев жидкости (газа, движущихся с различными скоростями. Местные потери полного давления (напора возникают при местном нарушении нормального течения, отрыве потока от стенок, вихреобразовании и интенсивном турбулентном перемешивании потока в местах изменения конфигурации трубопровода или при встрече и обтекании препятствий (вход жидкости в трубопровод расширение, сужение, изгиб, и разветвление потока протекание жидкости через отверстия, решетки, дроссельные устройства фильтрация через пористые тела обтекание различных препятствий и т. п.). Потери на трение АРтр (hTp) - это потери давления или напора, которые возникают в прямых трубах постоянного сечения, те. при равномерном течении возрастают пропорционально длине трубы, рассчитывается по формуле Дарси - Вейсбаха. L рш2 . л ЛР = А - — (1.3) тр d или ш p = х 1 ' г ^ где X - коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси); L - длина трубы, м - диаметр трубы, м; ш - скорость потокам сiрi - плотность жидкости, кг/м3; д - ускорение свободного падения = 9,81, м2/с. Скорость потока определяется по формуле Ш n d 2 где Q - расход жидкости, л/с Коэффициент гидравлического трения при ламинарном режиме (Re < 2300) зависит от режима течения жидкости и определяется по формуле: 64 Л = - При турбулентном движении (Re > 10000) коэффициент гидравлического трения зависит от режима течения жидкости от шероховатости труб, находят по формуле /6 ,8 1 \0’91 3J + \R e где £ - относительная шероховатость поверхности труб. Критерий Рейнольдса находится последующей формуле: ш • d • р = -------- - д где ц - динамическая вязкость, Па-с. Потери давления или потери напора на местные гидравлические сопротивления ЛРм (hM). Местные сопротивления вызывают изменение скорости движения жидкости по величине, направлению или величине и направлению одновременно. В практических расчетах местные потери определяют по формуле Вейсбаха, выражающей потери напора на местном сопротивлении пропорционально скоростному напору: р ^ 2 ( АРм = ^ 2 или = t - g С1.®.1) где £, - безразмерный коэффициент местных гидравлических сопротивлений T - 2 ' (fl (1.7) 10 Определено, что безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления зависит не только от вида местного сопротивления, но и от характера движения жидкости (ламинарного и турбулентного, которое характеризуется критерием Рейнольдса - Re. Установлено, что в этих случаях изменения коэффициента местного сопротивления от критерия Рейнольдса незначительны. Поэтому, при практических расчетах, принимают, что каждое местное сопротивление характеризуется своим значением £, которое приближенно считают постоянным для данной формы и конструктивного оформления элемента. Теоретические значения коэффициентов местного сопротивления приводятся в специальной литературе или рассчитываются по теоретическим формулам. Экспериментальные значения безразмерного коэффициента гидравлического сопротивления £ определяют последующим формулам АР р • w или = где АР, h - потери давления, напора на этом участке. При этом считают, что местные потери сосредоточены водном сечении, нов действительности они распространяются на довольно большую длину (за исключением выхода потока из сети, когда динамическое давление для нее теряется сразу). Эти два вида потерь складывают и получают суммарные потери давления. АРсумм = АРтр + АРм На данной лабораторной установке установлены датчики давления в местах гидравлических сопротивлений, а значит, что потери давления возможно определить по приборам. Зная потери давления на отдельных участках трубопровода, можно рассчитать экспериментальные значения коэффициентов местных гидравлических сопротивлений и сравнить их с теоретическими значениями. И далее выяснить, насколько они точны, а также какие лучше использовать при расчете трубопровода. Устройство установки по определению гидравлических сопротивлений Лабораторная установка по определению гидравлических сопротивлений (рисунок 1.1) состоит из бака с жидкостью, сливного крана, центробежного насоса, штуцера для заливки воды (также он играет роль клапана сброса воздуха, вентилей, импульсного расходомера воды, датчиков давления, труб с различными местными сопротивлениями. Находящаяся в баке жидкость (вода) поступает в нижнюю магистраль на высоте 0,25 мот поверхности стола в трубопровод с внутренним диаметром 13 мм, диаметром 26 мм на участке расширения и диаметром 5 мм в участке диафрагмы. Для измерения величины давления (напора) в магистралях установлен манометр и тензометрический преобразователь давления КРТ5. Расход, те скорость движения жидкости, регулируется вентилем верхней магистрали установленным перед баком. Для измерения расхода и последующего определения скорости движения жидкости в системе установлен модифицированный крыльчатый счетчик EKTI с диаметром условного прохода 15 мм. Счетчик комплектуется узлом импульсного выхода дистанционной передачи сигнала на компьютерную систему измерения с чувствительностью 1 л/импульс. На центробежном насосе есть переключатель регулирования нагнетания потока жидкости. Всего есть три ступени регулирования нагнетания. Параметры лабораторной установки гидравлических сопротивлений- параметры электропитания не менее 220±20 Вне более 50 Гц- температура окружающей среды не более чем от +10°C до +35°C; - относительная влажность не более чем от 20% до 80%; - максимальная потребляемая мощность не более 1 кВт- диаметр условный обычной трубы = м (13 мм- диаметр условный участка расширения трубопроводам мм- диаметр условный диафрагмы = м (5 мм- перекачиваемая жидкость - вода с плотностью р = 998 кг/см3 и с динамической вязкостью ц = 1,0 мПа*с (0,001 Па*с). В лабораторной установке имеются следующие участки трубопровода, где возникают гидравлические сопротивления- внезапное расширение трубопровода (поз.10),внезапное сужение трубопровода- поворот на 45 градусов, двойной поворот на 90 градусов со встроенным счетчиком- короткий патрубок постоянного сечения- диафрагма 5 4 3 Рисунок 1.1 - Лабораторная установка по определению гидравлических сопротивлений I - Кнопки включения установки- Автоматический выключатель - Вентили. 4 - Двойной поворот 90 градусов со встроенным счетчиком, диаметр трубы 13 мм (датчик P4) 5 - Диафрагма, диаметр 5 мм (датчик P6). 6-счетчик-расходомер. 7 - Штуцер заливания воды - Поворот 45 градусов, диаметр трубы 13 мм (датчик P5). 9 - Бакс жидкостью - Участки расширения и сужения трубопровода, диаметр участка расширения 26 мм и сужения 13 мм (датчики P2 и P3). II - Насос центробежный - Сливной кран. 13 - Кнопка регулирования нагнетания насоса - Короткий патрубок постоянного сечения, диаметром 13 мм (датчик Техника безопасности при работе с лабораторной установкой. Перед включением стенда проверить количество воды в мерном бачке. Если воды недостаточно, то нужное долить. Проверить положение вентилей. Они должны быть открыты. Вентили, при работе с установкой, нужно закрывать плавно для предотвращения полома. 4. Соблюдать аккуратность и чистоту при работе со стендом. По окончании работ очистить стенд. |