UNSORTED / Лекции по ТОВ - YEFIMOV85 - 2005 / equipment / technocalc

6

3.5. Технологические расчеты оборудования

Назначение технологических расчетов – определение для всех стадий процесса производительности и числа единиц оборудования, необходимого для обеспечения заданной мощности по конечному продукту.

Исходные данные

1. Последовательность стадий процесса.

2. Данные материального баланса

3. Стандарты на оборудование

4. Мощность производства

5. Мощность оборудования

Мощность производства представляет собой годовую производительность, которую должно обеспечить оборудование в условиях нормальной эксплуатации. Мощность производства выражается в единицах массы готового технического продукта или в пересчете на 100%-ное вещество.

С учетом затрат времени на капитальный ремонт продолжительность работы оборудования составляет 330 суток. Для непрерывных процессов с учетом остановок оборудования на текущие и планово-предупредительные ремонты продолжительность работы сокращают до 300 суток. Таким образом, для периодических процессов можно определить суточную производительность:

Для периодических процессов вводят запас производительности, z(i), компенсирующий простои во время ремонтов и зависящий от типа оборудования. Этот коэффициент учитывается при расчете числа единиц оборудования на конкретной стадии процесса. Число единиц оборудования на i-ой стадии процесса определяется по формуле:

где z(i) = 0.1-0.2 – коэффициент, определяющий запас производительности;

g_c(i) – суточная производительность одного аппарата на i-ой стадии в пересчете на готовый продукт.

Для технологических расчетов оборудования периодических процессов необходимо знать общую продолжительность операции, _оп, которая определяется режимом работы аппарата. Данные по продолжительности процесса берут из регламентных данных и оставляют без изменения при установке аппаратуры с регламентной производительностью. Если при проектировании предусматривается изменение регламентной производительности (изменяется объем аппарата), то продолжительность операции необходимо пересчитывать. Это связано с изменением режима теплопередачи.

Для емкостных аппаратов суточная производительность может быть рассчитана также по формуле:

где V_c(i) – суточный объем реакционной массы, перерабатываемый на i-ой стадии;

V_т(i) – объем реакционной массы на 1 тонну готового продукта (берется из данных материального баланса).

Суточная производительность одного аппарата на i-ой стадии определяется по формуле:

где V_p(i) – объем реакционной массы в аппарате;

V_т(i) – объем реакционной массы на 1 тонну готового продукта;

β(i) – число операций в сутки в одном аппарате i-ой стадии;

_оп(i) – продолжительность операции на i-ой стадии.

Таким образом, число единиц оборудования на i-ой стадии может быть определено из следующего соотношения:

где V_c(i) – суточный объем реакционной массы, перерабатываемый на i-ой стадии;

z(i) = 0.1-0.2 – коэффициент, определяющий запас производительности;

_оп(i) – продолжительность операции на i-ой стадии;

V_ап(i) – объем аппарата;

(i) – коэффициент заполнения.

Число операций в одном аппарате i-ой стадии определяется по формуле:

Число операций на i-стадии во всех аппаратах этой стадии:

Для периодических производств число операций в сутки  рекомендуется сохранять постоянным на всех стадиях производства. В этом случае облегчается контроль за процессом и учет расходуемого сырья. Кроме того, при получении на одной из стадий недоброкачественного продукта исключается возможность смешения испорченной партии с остальными партиями.

Вообще, для периодических процессов следует исключать как укрупнение, так и дробление операции в ходе процесса, так как при этом возможно смешение бракованный операций с хорошими операциями (в случае укрупнения), либо может возрастать число единиц оборудования (при дроблении операции).

3.5.1. Последовательность выполнения технологического расчета

Периодический процесс

1. Выбирают объем основного аппарата V_ап(1), используя промышленные данные об объемах аппаратов, используемых для проведения аналогичных стадий. Рассчитывают число аппаратов для основной стадии:

где

Полученное значение n(1) округляют до целого числа в сторону увеличения.

2. Определяют число операций в сутки на основной стадии

3. Определяют число операций в одном аппарате на любой другой стадии процесса:

4. Рассчитывают необходимое число аппаратов на всех стадиях:

Полученное значение округляют до целого числа в большую сторону.

5. Определяют объем аппаратов, которые необходимо установить на i-ой стадии:

где

При этом в уравнение подставляют значение n(i), полученное в разделе 4, без округления до целого числа.

6. Подбирают равный или ближайший больший по объему аппарат по существующим ГОСТам или каталогам на емкостное оборудование.

При наличии выпускаемых аппаратов только меньших размеров приходится увеличивать число операций на стадии, что приводит к дроблению первоначальной операции и осложнениям в организации процесса.

Непрерывный процесс

Регламентируются следующие данные:

n – число аппаратов в каскаде;

 – время пребывания в одном аппарате;

G – годовая производительность

Определяется часовая производительность, G_час, объемный расход, W, и объем аппарата.

3.5.2. Расчет хранилищ

При расчете хранилищ устанавливаются нормы запаса сырья, промежуточных и готовых продуктов. Так как общезаводские склады в большинстве случаев работают в дневную смену, обычно выбирают объемы цеховых хранилищ таким образом, чтобы обеспечить производство на 1.5 суток. Естественно, что при расчете хранилищ необходимо учитывать и специфику производства. Формула для расчета числа хранилищ может быть представлена следующим образом:

где V_c – суточный расход сырья

К_з – коэффициент запаса (К_з = 1.5-2)

V_хр – объем хранилища

 - коэффициент заполнения (0.8-0.9)

3.5.3. Расчет фильтров

Технологический расчет стадий фильтрации сводится к определнию размера фильтрующей поверхности и числа фильтров. Расчет фильтров проводится на основании данных о производительности стадии фильтрации, продолжительности фильтрации и производительности фильтра. Производительность фильтра зависит от типа фильтра, материала фильтрующей поверхности, природы фильтруемой суспензии. Как правило, производительность фильтра определяется экспериментально или приводится в исходных данных для проектирования.

Число операций фильтрации:

где _ф – продолжительность фильтрации

Количество аппаратов для фильтрации

Площадь фильтрующей поверхности может быть определена по одной из следующих формул:

или ,

где G_оп – производительность стадии фильтрации, кг;

q_ф – производительность фильтра, кг/м²*час;

_ф – продолжительность фильтрации, час;

n – число фильтров.

Затем по каталогу подбирают нужный фильтр.

При очистной фильтрации расчет проводят, исходя из объема фиильтрата и производительности оборудования по фильтрату.