Оборудование для перемещения и хранения горючих веществ и материалов. Трубопроводы, трубопроводная арматура, температурные компенсаторы.

Производственные процессы невозможно представить без перемещения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, для чего применяются насосы, компрессоры, конвейеры, различные продуктопроводы и другое оборудование. Для хранения горючих газов на производствах и складах используются баллоны, ресиверы, газгольдеры; жидкостей – сборники, баки, резервуары; твердых сыпучих и пылевидных материалов – бункеры, хранилища, силосы и тому подобное оборудование.

Перемещение газов по трубопроводам осуществляется благодаря созданию избыточного давления или разрежения с помощью специальных машин: компрессоров, газодувок, вентиляторов и др. В зависимости от степени сжатия, то есть от соотношения конечного (рк) и начального (рн) давления (степень сжатия ε = р к/ рн), различают следующие машины:

- компрессоры, ε = 3–1000; конечное давление доходит до 0, 3–100 МПа и более;

- газодувки, ε = 1, 1–3; давление находится в пределах 0, 11–0, 3 МПа;

- вентиляторы, ε = 1–1, 1; давление не превышает 0, 11 МПа;

- эксгаустеры – вентиляторы и газодувки, создающие разрежение не ниже 0, 01 МПа;

- вакуум-насосы; остаточное давление 0, 005–0, 00005 МПа.

Перемещение жидкостей по трубопроводам осуществляется в основном с помощью насосов, которые сообщают жидкости необходимый напор для преодоления гидравлических сопротивлений в трубопроводах и аппаратах и создания необходимого расхода. В производственных установках стараются осуществить принцип самотека, когда движение жидкости происходит от высшего уровня к низшему под действием силы тяжести.

Насосы: объемные, лопастные или центробежные насосы, вихревые, струйные насосы. Также оборудование: газлифты, монтежю (монжусы) – устройства для передавливания жидкостей сжатым воздухом, газом или водяным паром, а также сифоны.

Простейшие транспортные устройства для твердых материалов – самотечные трубопроводы и лотки, которые можно использовать для перемещения материалов сверху вниз вертикально или под уклоном, значительно большим угла естественного откоса сыпучего материала.

Для транспортирования сыпучих или компактных материалов в горизонтальном или наклонном направлении применяются транспортеры, а для перемещения сыпучих материалов в вертикальном направлении или под большим углом к горизонту – элеваторы, или нории.

Трубопроводы классифицируют по различным признакам, в частности, по территориально-производственному признаку, по роду транспортируемой среды, рабочим параметрам, конструкции и конструкционным материалам. По территориально-производственному признаку различают магистральные и технологические трубопроводы (общезаводские, межцеховые и внутрицеховые). В зависимости от величины рабочего давления стальные технологические трубопроводы бывают низкого давления (с условным давлением до 10 МПа включительно) и высокого давления (с условным давлением свыше 10 МПа до 320 МПа).

Для управления работой и обеспечения нормальных условий эксплуатации трубопроводы снабжаются приборами для измерения температуры и давления среды, указателями расхода, запорной, регулирующей, предохранительной арматурой и, при необходимости, компенсаторами.

В зависимости от назначения арматура подразделяется на следующие группы:

- запорную, предназначенную для полного перекрытия потока среды;

- предохранительную, обеспечивающую частичный выпуск среды при повышении давления в аппаратах сверх допускаемого и предотвращающую создание прямого или обратного потоков среды при повреждении оборудования;

- регулирующую, применяемую для автоматического регулирования расхода или давления в системах управления процессами.

К запорной арматуре относятся: задвижки клиновые, вентили, краны.

К предохранительным устройствам относятся: клапаны предохранительные, предохранительные мембранные устройства, дыхательные клапаны, клапаны обратные и скоростные.

К регулирующей арматуре относятся редукционные и регулирующие клапаны,

Наиболее важными эксплуатационными параметрами арматуры являются давление, температура и коррозионная активность среды. Поэтому материалы для изготовления арматуры должны обладать высокой прочностью, выносливостью, пластичностью и полной герметичностью.

Для компенсации температурных напряжений на технологических трубопроводах во избежание их деформации и разгерметизации применяют компенсаторы. Трубопроводы, как правило, прокладываются с изгибами. При этом происходит самокомпенсация напряжений. При недостаточной величине самокомпенсации применяют температурные компенсаторы, которые бывают П-образные (Ω -образные), линзовые, волнистые и сальниковые.

Вопрос

Тепловые процессы Связаны с передачей тепла от одной среды к другой (нагрев, охлаждение, испарение, конденсация, плавление, кристаллизация и другие процессы). Оборудование для проведения тепловых процессов: теплообменники (общее название аппаратов для проведения процессов нагрева, охлаждения, испарения, конденсации), печи (трубчатые, плавильные и другие печи), котлы и тому подобное оборудование

Тепловые процессы являются одними из наиболее распространенных процессов во всех без исключения отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и быту. Например, нагревание необходимо для ускорения химических реакций, концентрирования (выпаривания) растворов, перегонки, сушки и других процессов; охлаждение применяется для конденсации паров, кристаллизации, разделения газовых смесей, сжижения газов и в тому подобных процессах.

Для нагревания веществ и материалов могут использоваться как прямые источники тепла, так и промежуточные теплоносители. Прямой нагрев в технике осуществляют с использованием тепла химических и ядерных реакций, электрической и солнечной энергий. Косвенный нагрев производят с использованием теплоносителей, к которым относятся: горячая вода; водяной пар; горячий воздух; топочные газы; нагретые зернистые материалы и насадки; высокотемпературные теплоносители; горячие продукты производства. Прямое охлаждение веществ осуществляется с помощью холодильных агентов (хладагентов), которые используются в рабочих циклах холодильных машин (пары воды, аммиак, пропан, фреоны и другие хладагенты). Для охлаждения веществ широко применяются следующие хладоносители: атмосферный воздух; вода; холодильные рассолы и антифризы; охлажденные насадки; холодные продукты производства.

В каждом теплообменном процессе, реализующем косвенные способы теплообмена, принимают участие как минимум два агента: теплоноситель и хладоноситель. Теплоноситель отдает избыточное тепло и сам при этом охлаждается, хладоноситель, принимая тепло, охлаждает вещества и материалы.

Подвод тепла к нагреваемым продуктам в технике осуществляют теплопроводностью, конвективным и радиационным теплообменом, индукцией, а чаще – комбинацией указанных способов. Отвод тепла от охлаждаемых продуктов осуществляют, в основном, теплопроводностью и конвективным теплообменом.

Общее название аппаратов, используемых для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями, – теплообменники. В зависимости от основного назначения теплообменного процесса

Более часто встречающиеся в промышленности теплоиспользующие аппараты имеют следующие названия:

- нагреватели, подогреватели (нагревание);

- испарители (испарение);

- кипятильники (кипячение);

- выпарные аппараты (выпаривание);

- плавильные печи (плавление);

- холодильники (охлаждение);

- морозильные камеры (замораживание);

- конденсаторы, дефлегматоры (конденсация);

- кристаллизаторы (кристаллизация). В современной технике и технологии часто применяются аппараты, в

Которых одновременно протекает несколько процессов. Например, холодильники-конденсаторы (охлаждение и конденсация паров), паровые котлы (нагревание, кипячение и испарение) и другие аппараты.

Диффузионные, или массообменные, процессы Связаны с переходом вещества из одной фазы в другую за счет диффузии (ректификация, газофракционирование, экстракция, абсорбция, адсорбция, сушка и другие процессы). Оборудование для проведения диффузионных процессов: ректификационные колонны, экстракторы, абсорберы, адсорберы, сушилки и другие аппараты.

Химические процессы Связаны с химическими превращениями участвующих в производстве веществ с получением новых соединений. К этому виду относится большая группа химических процессов в различных отраслях народного хозяйства: в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности – крекинг, пиролиз, риформинг, алкилиро-вание, изомеризация, полимеризация, дегидрирование и др.; в энергетической, топливной и металлургической – окисление, газификация, гидроге-нолиз, коксование, восстановление, электролиз и др.; в пищевой, текстильной и бумажной – гидрогенизация, омыление, ксантогенирование, гидролиз и т. д. Номенклатура оборудования для проведения химических процессов также разнообразна: реакторы и печи различных видов, колонны синтеза и варочные котлы, автоклавы и электролизеры и другое оборудование.

Приведенная классификация в определенной мере условная, т. к. в технологическом оборудовании может одновременно протекать два и более процессов. Например, в реакторах наряду с химическими протекают тепловые и диффузионные процессы; в кристаллизаторах – тепловые и гидромеханические и т. д. Практически во всех аппаратах и машинах происходит перемещение или смешивание веществ и материалов, то есть осу­ществляются гидромеханические и механические процессы.