Методические указания к выполнению контрольных работ. ГАОУ СПО «Уфимский топливно-энергетический колледж» УТВЕРЖДАЮ Зам.директора УТЭК по УР ___________Е.В.Борисова «___»_________2010 г
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
ГАОУ СПО «Уфимский топливно-энергетический колледж»
| УТВЕРЖДАЮ Зам.директора УТЭК по УР ___________Е.В.Борисова «___»_________2010 г. |
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ НЕФТЕГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА
Методические указания и задания домашней контрольной работы
для студентов заочного отделения
для студентов заочного отделения спец. 240404 Переработка нефти и газа
Курс
| СОГЛАСОВАНО Зав.заочным отделением ___________Э.З.Яхина «___»______2010 г. | РАССМОТРЕНО на заседании ПЦК протокол № ____ от _____2010 г. Председатель ПЦК ____________ Л.Ф.Пономарева | |
| Разработчик ___________ А.Л.Лукманова |
Пояснительная записка
В курсе «Процессы и аппараты нефтегазоперерабатывающего производства» изучаются теоретические основы технологических процессов нефтегазопереработки, рассматриваются принципы устройства и методы расчета аппаратов, в которых эти процессы протекают.
Для студентов специальности 240404 «Переработка нефти и газа» курс «Процессы и аппараты» является одним из основных.
Усвоение его необходимо для изучения дисциплины «Химия технологии нефти и газа», для выполнения курсового проекта как по дисциплине «процессы и аппараты», так и по дисциплине «Химия и технология нефти и газа», а также для выполнения дипломного проекта.
В результате изучения этой дисциплины студенты должны усвоить методику расчета и выбора основных аппаратов нефтегазопереработки.
Освоение дисциплиной позволяет технику-технологу осуществлять в производственных условиях оптимальные технологические режимы, повышать производительность аппаратуры, улучшать качество продукции.
Курс «Процессы и аппараты» состоит из следующих разделов:
- гидравлические процессы,
- тепловые процессы,
- массообменные процессы,
- химические процессы.
Изучение каждого из процессов целесообразно начинать с рассмотрения теории процесса, закономерностей его протекания. Затем необходимо ознакомиться с устройством типовых аппаратов и машин методикой их расчета. Усвоив устройство аппаратов, нужно уметь сделать технико-экономическое сравнение их и выбрать наиболее рациональную конструкцию.
Изучение курса «Процессы и аппараты» связано с выполнением большого объема расчетов. Важным условием правильного быстрого выполнения расчетов является свободное владение размерностями основных величин.
Студенты специальности 240404 выполняют две домашние контрольные работы. После изучения всех разделов, выполнения контрольных работ, лабораторных работ и получения зачетов по ним, студенты сдают экзамен, а затем выполняют курсовую работу.
Литература
Основная:
1. Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки
-М.: ХИМИЯ, 1987.
2. Адельсон С.Б. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии -М.: Гостоптехиздат, 1963.
3. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности - М.: Химия, 1982.
4. Плановский А.Н., Рамм В.Н., Каган G.S. Процессы и аппараты
химической технологии - М.: Химия, 1968.
Дополнительная:
1. Кузнецов А.А., Кагермаков СМ., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности -
Л.: Химия, 1974.
2. Рудин М.Г:, Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика -Л.: Химия, 1980.
3. Сарданашвилли А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа.: Химия, 1980.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии Л.: Химия, 1981.
Методические указания к выполнению контрольных работ
Студенты специальности 240404 выполняют две домашние контрольные работы.
Выполнять контрольную работу необходимо в строгом соответствии со своим шифром. Например, шифр студента 029. Для выбора варианта берутся две последние цифры шифра. Для данного выбора варианта необходимо дать ответы на №№ 5,32,37,49,85,99,147,168 (См.табл. № 1) .
Прежде чем выполнить контрольную работу, студент должен проработать теоретическую часть курса, охватывающую данный круг вопросов. Ответы на теоретические вопросы должны быть четкими, конкретными, по существу поставленного вопроса. Если к ответу на вопрос требуется выполнить эскиз аппарата или схему, то их нужно выполнять карандашом четко и аккуратно с соответствующими надписями.
При решении задачи необходимо вначале выписать все заданные величины и проставить их размерность. Недостающие величины найти по справочной литературе, выразив единицы измерения в системе СИ, сделать ссылки на использованную литературу. Ссылку делать так:
Например, 
Такое обозначение показывает, что плотность ацетона при 283 К равна 746 кг/м3, чтобы найти эту величину необходимо в перечне использованной литературы под № 4 поставить учебник Плановского А.Н. и т.д.
Процессы и аппараты химической технологии – М.: Химия,1968.
В примерах, приведенных в разделах, ссылки даны на основную и дополнительную литературу.
При выполнении расчетов необходимо вначале написать расчетное уравнение, подставить числовое значение величины (в системе СИ), вычислить полученный результат и поставить его размерность.
Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена. В начале работы нужно обязательно указать номера выполняемых вопросов (согласно шифру), текст должен быть четко написан чернилами или шариковой ручкой.
В конце работы необходимо привести список использованной литературы. Выполненная контрольная работа своевременно высылается в колледж. После получения проверенной работы студент-заочник должен внимательно изучить рецензию и другие замечания преподавателя, обратить внимание на допущенные ошибки и доработать учебный материал.
Незачтенная работа по указанию преподавателя выполняется вновь или переделывается частично.
При сдаче экзамена контрольные работы обязательно предъявляются преподавателю.
Таблица № 1
выбора вариантов домашней контрольной работы № 1
(номер варианта соответствует двум последним цифрам шифра студента)
| вариант | номер контрольных заданий | вариант | номер контрольных заданий |
| 1,26,37,44,57,95,119,155 | 4,32,38,47,69,97,133 | ||
| 2,27,38,45,58,96,120,156 | 5,33,39,48,70,98,134 | ||
| 3,28,39,46,59,97,121,157 | 6,34,40,49,71,99,135 | ||
| 4,29,40,47,60,98,122,158 | 7,35,41,44,72,100,136 | ||
| 5,30,41,48,61,99,123,159 | 8,36,42,45,73,101,137 | ||
| 6,31,42,49,62,100,124,160 | 9,26,43,46,74,102,138 | ||
| 7,32,43,50,63,101,125,161 | 10,27,37,47,75,103,139 | ||
| 8,33,37,51,64,102,126,162 | 11,28,38,48,76,104,140 | ||
| 9,34,38,52,65,103,127,163 | 12,29,39,49,77,105,141 | ||
| 10,35,39,53,66,104,128,164 | 13,30,40,50,78,106,142 | ||
| 11,36,40,54,67,105,129,165 | 14,31,41,51,79,107,143 | ||
| 12,26,41,55,68,106,130,166 | 15,32,42,44,80,108,144 | ||
| 13,27,42,44,69,107,131,167 | 16,33,43,45,81,109,145 | ||
| 14,28,43,45,70,108,132,168 | 17,34,37,46,82,110,146 | ||
| 15,29,37,46,71,109,133,169 | 18,35,38,47,83,111,147 | ||
| 16,30,38,47,72,110,134,155 | 19,36,39,48,84,112,148 | ||
| 17,31,39,48,73,111,135,156 | 20,26,40,49,85,113,149 | ||
| 18,32,40,49,74,112,136,157 | 21,27,41,50,86,114,150 | ||
| 19,33,41,50,75,113,137,158 | 22,28,42,51,87,115,151 | ||
| 20,34,42,51,76,114,138,159 | 23,29,43,52,88,116,152 | ||
| 21,35,43,52,77,115,139,160 | 24,30,37,53,89,117,153 | ||
| 22,36,37,53,78,116,140,161 | 3,36,40,54,90,118,154 | ||
| 23,26,38,54,79,117,141,162 | 4,32,41,55,91,95,119 | ||
| 24,27,39,44,80,118,142,163 | 5,33,42,46,92,96,120 | ||
| 25,28,40,45,81,95,143,164 | 6,34,43,47,93,97,121 | ||
| 2,29,41,46,82,96,144,165 | 7,35,37,48,94,98,122 | ||
| 3,30,42,47,83,97,145,166 | 8,26,38,49,57,99,123,178 | ||
| 4,31,43,48,84,98,146,167 | 9,27,39,50,58,100,124,177 | ||
| 5,32,37,49,85,99,147,168 | 10,28,40,51,59,101,125,176 | ||
| 6,33,38,50,86,100,148,169 | 11,29,41,52,60,102,126,175 | ||
| 7,34,39,51,87,101,149,170 | 12,30,42,53,61,103,127,174 | ||
| 8,35,40,44,88,102,150,171 | 13,31,43,54,62,104,128,173 | ||
| 9,36,41,45,89,103,151,172 | 14,32,37,55,63,105,129,172 | ||
| 10,26,42,46,90,104,152,173 | 15,33,38,44,64,106,130,171 | ||
| 11,27,43,47,91,105,153,174 | 16,34,39,45,65,107,131,170 | ||
| 12,28,37,48,92,106,154,175 | 17,35,40,46,66,108,132,169 | ||
| 13,29,38,49,93,107,119,176 | 18,36,41,47,67,109,133,168 | ||
| 14,30,39,50,94,108,120,173 | 19,26,42,48,68,110,134,167 | ||
| 15,31,40,51,57,109,121,174 | 20,27,43,49,69,111,135,166 | ||
| 16,32,41,44,58,110,122,175 | 21,28,37,50,70,112,136,165 | ||
| 17,33,42,45,59,111,123,176 | 22,29,38,51,71,113,137,164 | ||
| 18,34,43,46,60,112,124,177 | 23,30,39,44,72,114,138,163 | ||
| 19,35,37,47,61,113,125,178 | 24,31,40,45,73,115,139,162 | ||
| 20,36,38,48,62,114,126,155 | 25,32,41,46,74,116,148,161 | ||
| 21,26,39,49,63,115,127,156 | 2,33,42,47,75,117,149,160 | ||
| 22,27,40,50,64,116,128,157 | 3,34,43,48,76,118,150,159 | ||
| 23,28,41,51,65,117,129,158 | 4,35,37,49,77,100,151,158 | ||
| 24,29,42,44,66,118,130,159 | 5,36,38,50,78,101,152,157 | ||
| 2,30,43,45,67,95,137,160 | 6,26,39,51,79,102,153,156 | ||
| 3,31,37,46,68,96,132,161 | 7,27,40,45,80,103,154,155 |
Контрольные вопросы к работе N 1
1. Значение и содержание предмета. 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 упругими жидкостями? Дайте определение свойствам жидкости, укажите размерности их в системе СИ.
3. Каково соотношение между динамической и кинематической вязкостями? Как изменится вязкость жидкости и газа с изменением температуры?
4. Что понимается под гидростатическим давлением? Его размерность. Как определяется давление жидкости на дно сосуда?
5. Что такое абсолютное и избыточное давление? Какое из этих давлений дает показание манометра? Что такое вакуум и как производится его измерение?
6. Что называется расходом жидкости. Дайте определение линейной, массовой скорости. Единицы измерения объёмного и массового расходов.
7. Какова зависимость между линейной и массовой скоростями? Размерность их. Выведите уравнение неразрывности потока жидкости.
8. Выведите уравнение Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости. В чем их отличие?
9.Дайте определение критического значения критерия Рейнольдса. Как по величине численного значения критерия Re можно определить характер движения жидкости?
10. Как определить потери напора и давления на трение между двумя любыми сечениями? Отчего зависит и как определяется коэффициент трения?
11. Как определить потери напора и давления в местных сопротивлениях? Какие существуют виды местных сопротивлений?
12. Дайте классификацию трубопроводов. Какая арматура применяется в нефтеперерабатывающей промышленности? Как соединяются трубопроводы, трубы с арматурой?
13. Выведите формулу скорости и расхода идеальной жидкости при истечении через отверстие при постоянном уровне. Что называется коэффициентов сжатия струи?
14. Выведите формулу скорости и расхода идеальней жидкости при истечении через отверстие при постоянном уровне. Что называется коэффициентом скорости и расхода?
15. Перечислите основные параметры насосов. Дайте определение производительности насоса. Выведите уравнение для напора насоса.
16. Нарисуйте эскиз, опишите устройство и принцип действия центробежного насоса. Пуск насоса.
17. Опишите явление кавитации. Что необходимо предусмотреть для избежания этого явления?
18. Что является характеристикой насоса? Нарисуйте характеристику центробежного насоса. Проанализируйте ее.
19. Как классифицируются поршневые насосы? Приведите принципиальную схему насоса простого действия.
20. Что собой представляет струйный насос? Приведите принципиальную схему. Где он применяется?
21. Каково назначение компрессора? Как они классифицируются?
22. Объясните, как получается индикаторная диаграмма поршневого компрессора. В чем отличие теоретической индикаторной диаграммы от действительной?
23. Как производится регулирование производительности поршневого компрессора?
24. Перечислите типы центробежных компрессоров. Приведите их достоинства и недостатки.
25. Техника безопасности при эксплуатации насосов и компрессоров. Роль сальниковых устройств и торцевых уплотнений в сокращении вредных выбросов в атмосферу.
26. Перечислите основные способы передачи тепла. Дайте определения и приведите примеры.
27. Виды движения теплоносителей, их сравнение.
28. Средняя разность температур (средний температурный напор) теплоносителей. Как определяется при разных схемах движения теплоносителей?
29. Передача тепла теплопроводностью. Закон Фурье. Размерность коэффициента теплопроводности l.
30. Определение коэффициента с помощью критериев подобия.
31. Тепловой баланс теплообменного аппарата. Приведите пример.
32. Напишите и объясните уравнение для определения поверхности теплообменного аппарата.
З3. Выведите уравнение для определения коэффициента теплопередачи К. Как зависит коэффициент теплопередачи от частных коэффициентов теплоотдачи и загрязнения поверхности?
34. Какие существуют схемы движения теплоносителей? В чем преимущества противотока перед прямотоком?
35. Как определяется энтальпия паров при повышенном давлении?
36. Написать уравнение для определения тепловой нагрузки теплообменника для случаев:
а) нагрева жидкости; б) конденсации паров и охлаждения конденсата.
37. Устройство, достоинства, недостатки теплообменников типа "труба в трубе" жесткой конструкции и разборных (эскиз).
38. Устройство, достоинства и недостатки аппаратов воздушного охлаждения (их разновидности) (эскизы).
39. Нарисуйте эскиз и опишите устройство конденсаторов смешения.
40. Эскиз, назначение и устройство рибойлеров.
41. Устройство, эскиз погружных холодильников. Их достоинства и недостатки.
42. Охрана окружающей среды при работе теплообменник аппаратов.
43. Назначение трубчатых печей, их классификация.
44. Наиболее распространенные типы печей, их особенности. (эскизы).
45. Детали конструкции печи.
46. Приведите схему обвязки шатровой печи.
47. Классификация и состав топлива, теплотворная способность. Реакции горения топлива. Расход кислорода и воздуха на сжигание топлива. Максимальная температура горения.
48. Основные показатели работы трубчатых печей.
49. Тепловой баланс трубчатой печи.
50. Устройство, эскиз приборов для сжигания топлива.
51. Тепловой расчет камеры радиации. (Цель расчета и основные формулы).
52. Тепловой расчет камеры конвекции (Цель расчета и основные формулы).
53. Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи.
54. Техника безопасности при эксплуатации и пуске трубчатых печей.
55. Мероприятия по сокращению загрязнения атмосферы и прилегающих территорий продуктами сгорания.
Задачи № 57-70 [пр. № 1]
Определить режим движения жидкости при массовом расходе G кг/с. Данные для расчета: среда, ее средняя температура tср (˚С), размеры и форма сечения, число труб n, относ. плотность, вязкость кинем-кая ν(м²/с), приведены в табл..
| вариант | ||||||||||||||
| среда | бензин | керосин | диз.топливо | гудрон | нефть | |||||||||
| G | ||||||||||||||
| 0,75 | 0,83 | 0,85 | 0,95 | 0,86 | |||||||||
| t, оC | ||||||||||||||
| ν.106 | 0,36 | 0,22 | 0,25 | 0,35 | 0,33 | 0,32 | 0,45 | 0,56 | 0,47 | 2,5 | 2,8 | 2,5 | ||
| Сечение | трубное пространство кожухотрубчатого теплообменника | круг | кольцевое | |||||||||||
| Dхσ, мм | 38х2 | 57х4 | 108х4 | |||||||||||
| dхσ, мм | 20х2 | 25х2 | 76х4 | |||||||||||
| n |
Задачи № 71-82 [пр. № 2]
Определить диаметр штуцера для подачи в аппарат G (кг/с) газа или жидкости со скоростью W (м/с) при средней температуре tср (˚С), и давления Р (МПа).
| Вариант | ||||||||||||
| среда | газ | жидкость | ||||||||||
| М | ||||||||||||
| G | 0,8 | 0,6 | 0,9 | 0,75 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 |
| W | 0,5 | 0,8 | 0,7 | 0,9 | 1,2 | 1,4 | ||||||
| 0,72 | 0,75 | 0,7 | 0,85 | 0,82 | 0,8 | ||||||
| Р | 1,2 | 1,0 | 0,2 | 1,5 | 1,8 | 2,0 | ||||||
| tср |
М – молекулярная масса газа; 
- относительная плотность жидкости
Задачи № 83-94 [пр. № 3]
Определить потерю давления на трение при протекании жидкости по трубе d (мм) длиной L (м) со скоростью W (м/с) при температуре t (оC).
| Вариант | ||||||||||||||
| L | ||||||||||||||
| dxσ | 50х2 | 80х2 | 100х2 | 80х2 | 125х2 | 150х2,5 | 25х2 | 50х2,5 | ||||||
| W | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 2,2 | 1,8 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | |||
| 0,75 | 0,8 | 0,7 | 0,82 | ||||||||||
| t | ||||||||||||||
| ν.106 | 0,6 | 0,5 | 0,9 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,52 | 0,45 | 0,4 | 1,4 | 1,2 | 1,0 | ||
| Материал трубы | Стальные новые | Чугунные новые | Стальные старые | Чугунные загрязненные | ||||||||||
σ - толщина стенки трубы; - относительная плотность жидкости
Задачи № 95-106 [пр. № 4]
Насос перекачивает жидкость плотностью ρ кг/м3 из резервуара с давлением Р1, МПа в аппарат, давление в котором Р2, МПа. Высота подъема Н, м. общее сопротивление всасывающей и нагнетательной линии 
H,м
Определить полный напор, развиваемый насосом.
| Вариант | ||||||||||||
| ρ | ||||||||||||
| Р1 | 0,1 | 0,2 | 0,15 | 0,3 | 0,1 | 0,25 | 0,2 | 0,18 | 0,1 | 0,3 | 0,2 | 0,15 |
| Р2 | 3,7 | 3,0 | 3,2 | 4,0 | 2,5 | 1,4 | 1,6 | 2,0 | 2,2 | 3,0 | 3,8 | 4,1 |
| Н | ||||||||||||
|
| 65,6 |
Задачи № 107-118 [пр. № 5]
Определить объемный КПД поршневого насоса прямого действия, если диаметр поршня D, мм; длина хода поршня L, мм, число оборотов в минуту n; производительность Q м3/ч.
| Вариант | ||||||||||||
| D | ||||||||||||
| L | ||||||||||||
| N | ||||||||||||
| Q | 76,3 | 549,4 | 723,6 |
Задачи № 119-142 [пр. № 6]
Рассчитать теплоемкость С (кДж/кгК) и теплопроводность (Вт/мК) жидких нефтепродуктов при средней температуре t(C) и относительной плотности
| Вариант | ||||||||||||
| среда | бензин | керосин | диз. топливо | мазут | ||||||||
| tcp | ||||||||||||
| 0,72 | 0,73 | 0,75 | 0,83 | 0,82 | 0,815 | 0,84 | 0,85 | 0,84 | 0,92 | 0,93 | 0,92 |
| Вариант | ||||||||||||
| среда | нефть | гудрон | масляный дистиллят | крекинг- остаток | ||||||||
| tcp | ||||||||||||
|
| 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,93 | 0,95 | 0,98 | 0,82 | 0,9 | 0,8 | 1,0 | 1,02 | 1,1 |
Задачи № 143-154 [пр. № 7]
Определить коэффициент теплоотдачи α (Вт/м2К) для жидкости, охлаждаемой в канале (сечение потока). Направление теплового потока не учитывать. Данные для расчета: среда плотность относительная ( 
), средняя температура tсp(оС), скорость движения W (м/с), сечение канала и его размеры приведены в таблице.
| Вариант | ||||||||||||||||||||||||
| среда | бензин | керосин | дизельное топливо | мазут | ||||||||||||||||||||
|
| 0,75 | 0,72 | 0,73 | 0,83 | 0,83 | 0,83 | 0,84 | 0,84 | 0,84 | 0,91 | 0,91 | 0,91 | ||||||||||||
| ν.106 | 0,47 | 0,43 | 0,4 | 0,58 | 0,63 | 0,6 | 0,92 | 0,85 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,43 | ||||||||||||
| tcp | ||||||||||||||||||||||||
| W | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | ||||||||||||
| Сечение | кольцевое | круг | кольцевое | круг | ||||||||||||||||||||
| Dхσ,мм | 76x4 | 108x4 | 16x4 | 108x4 | 76x4 | 108x4 | ||||||||||||||||||
| dxσ,мм | 38x2 | 76x4 | 38x2 | 25x2 | 38x2 | 57x2 | 76x4 | 38x2 | 76x4 | 38x2 | 57x3 | 25x2 | ||||||||||||
ν.106 - Кинематическая вязкость (м2/с)
D - наружный диаметр трубы (мм) σ - толщина стенки (мм)
Задачи №155-166 [пр. № 8]
Определить тепловую нагрузку Q (кВт), площадь поверхности F (м2) и расход насыщенного водяного пара G (кг/с) с давлением P (МПа) для подогрева q (кг/с) жидкости от температуры t1 (оС) до t2 (оС), если коэффициент теплопередачи от пара к жидкости α (Вт/м2К).
| вариант | ||||||||||||
| Среда | ацетон | бензол | толуол | метиловый спирт 100% | ||||||||
| G | ||||||||||||
| t1 | ||||||||||||
| t2 | ||||||||||||
| P | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,3 | ||||||||
| Α |
Принять схему движения теплоносителей – противоток.
Задачи № 167-178 [пр. №98]
Определить тепловую нагрузку Q (кВт), площадь поверхности F (м2) и расход охлаждающей воды q (кг/с) в холодильнике для охлаждения G (кг/с) жидкости от температуры τ1 (С) до τ2 (оС). Температура воды в процессе охлаждения изменяется t1 (оС) до t2 (оС).
| Среда | мазут | керосин | дизельное топливо | бензин | ||||||||
|
| 0,91 | 0,91 | 0,91 | 0,83 | 0,83 | 0,83 | 0,84 | 0,84 | 0,84 | 0,75 | 0,75 | 0,75 |
| G | ||||||||||||
| τ1 | ||||||||||||
| τ2 | ||||||||||||
| t1 | ||||||||||||
| t2 |
– относительная плотность охлаждаемой жидкости.