Elementy

maszynoznawstwa.

Aparaty chemiczne

Jakub M. Gac

Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Katedra Inżynierii Procesów Zintegrowanych

p. 325 (gmach IChiP), tel. [phone]

Konsultacje: czwartek, g. 11:15-12:00

25.02.2010

Instalacja chemiczna

Elementy składowe

instalacji:

• Aparaty typu

zbiornikowego

• Maszyny
• Urządzenia

pomocnicze

– Rurociągi i armatura
– Aparatura kontrolno-

pomiarowa

Instalacja do produkcji amoniaku w
ZCh „Police”; źródło: Internet

25.02.2010

Instalacja chemiczna

Tryby pracy instalacji chemicznych
• Okresowy

– Cyklicznie powtarzające się etapy: dostarczenie

surowców, przeprowadzenie procesu, usunięcie

produktów

• Ciągły

– Wszystkie stadia procesu zachodzą jednocześnie w

różnych częściach instalacji

– Stacjonarny przebieg procesu

• Mieszany

– Instalacja technologiczna pracuje w sposób ciągły
– Aparaty i urządzenia pracują w sposób okresowy

25.02.2010

Maszyna

• Obiekt techniczny zawierający mechanizm

(lub zespół mechanizmów) do przetwarzania
energii lub wykonywania pracy

• Mechanizm (urządzenie) – zespół

współpracujących ze sobą elementów,
wykonujących określone zadanie

• Podział maszyn

–

Maszyny napędowe

–

Maszyny robocze

25.02.2010

Maszyna

• Maszyny napędowe

–

Wytwarzają energię mechaniczną

–

Silniki, przetworniki

• Maszyny robocze

–

Pobierają energię mechaniczną z maszyn
napędowych

–

Zamieniają ją na inny rodzaj energii (lub na pracę)

25.02.2010

Podstawowe elementy

maszyn i urządzeń

• Korpus (podstawa)
• Połączenia
• Osie i wały
• Łożyska
• Sprzęgła

Połączenia w maszynach

Funkcje:
• Całkowite lub częściowe zabezpieczenie przed

wzajemnym przemieszczaniem się elementów –
przyłączy

• Umożliwienie przenoszenia siły lub/i momentu siły

z jednego przyłącza na drugie

Rodzaje połączeń:
• Rozłączne (możliwe rozebranie połączenia bez

uszkadzania przyłączy i łączników)

• Nierozłączne (rozebranie możliwe wyłącznie pod

warunkiem uszkodzenia przyłączy i/lub łączników)

Połączenia rozłączne

1. Połączenia cierne (wciskowe)

– Wykorzystywane odkształcenia przyłączy lub łączników
– Tworzone przez siły sprężyste elementów
– Siły przenoszone za pośrednictwem tarcia
– Zalety: brak elementów dodatkowych, proste i tanie

wykonanie, duża obciążalność

– Wady: duże obciążenia montażowe, czasem

konieczność stosowania dodatkowych zabezpieczeń

Połączenia rozłączne

2. Połączenia kształtowe

–

Powstają w wyniku odpowiedniego ukształtowania
przyłączy i łączników

–

Wartości przenoszonych sił zależą od właściwości
mechanicznych elementów

–

Główne rodzaje:

•

Wpustowe

•

Klinowe

•

Sworzniowe

Połączenia rozłączne

3. Połączenia gwintowe

–

Połączenie dwu elementów zaopatrzonych w gwint
zewnętrzny i wewnętrzny

–

Różne rodzaje gwintów

•

Kształty: trójkątny, trapezowy symetryczny lub niesymetryczny,
prostokątny, okrągły

•

Zwykłe i drobnozwojowe

Połączenia nierozłączne

1. Połączenia nitowe
2. Połączenia spawane
3. Połączenia zgrzewane
4. Połączenia klejone

Osie i wały

• Elementy mocowane w łożyskach, na których

przymocowane są nieruchomo inne części
maszyn

• Kształt – podłużny walec (lub zbliżony)
• Wał – przenoszenie momentu obrotowego

(wykonuje ruch obrotowy)

• Oś – przenoszenie obciążeń zginających

(nieruchoma lub wykonuje ruch obrotowy)

Łożyska

• Elementy zapewniające zachowanie stałego

położenia osi wału względem nieruchomych
części maszyny

• Cechy łożysk

– Małe opory ruchu
– Stabilna praca
– Odporność na zużycie

• Rodzaje łożysk

– Ślizgowe
– Toczne

Łożyska

• Łożyska ślizgowe

– Czop wału ślizga się po powierzchni współpracującej z nim

panewki

– Mogą przenosić duże obciążenia oraz obciążenia udarowe
– Duże prędkości obrotowe
– Tłumienie drgań wału

• Łożyska toczne

– Między współpracującymi powierzchniami czopa i łożyska

znajdują się elementy toczne

– Małe opory w czasie pracy (rozruchu)
– Zmienna prędkość obrotowa, częste zatrzymywanie i

uruchamianie maszyny

Łożyska

• Łożyska ślizgowe

• Łożyska toczne

Sprzęgła

• Zespół elementów części maszyn

przenoszących moment skręcający

• Elementy – człon czynny, bierny, łącznik

Aparat procesowy

• Zespół elementów zestawionych według

odpowiedniego schematu, wykonany w celu
przeprowadzenia konkretnej przemiany
fizykochemicznej

• Kształt zależny od właściwości substancji oraz

warunków, w jakich zachodzi proces

• Normalizacja

25.02.2010

Aparat typu

zbiornikowego

• Powłoka
• Dno
• Pokrywa
• Króćce
• Włazy
• Podpory
• Płaszcz grzejny

lub chłodzący

25.02.2010

1

2

3

4

5

6

7

1. Powłoka

• Kształt

–

Cylindryczny (najczęściej)

–

Sferyczny (duża pojemność, zwykle wysokie
ciśnienie; skomplikowany proces wykonania)

–

Stożkowy

–

Prostopadłościenny i inne – bardzo rzadko

• Grubość

–

Zależna od ciśnienia panującego wewnątrz

• Materiał

–

Zależny od rodzaju substancji

25.02.2010

2. Dno

• Nierozerwalnie związane z powłoką
• Kształt

– Elipsoidalny (typowo)
– Półkulisty (p < 15 MPa)
– Okrągły płaski (aparaty bezciśnieniowe,

wymagana większa grubość)

– Stożkowy (aparaty pionowe, wypełnione

subst. stałą lub bardzo lepką cieczą)

25.02.2010

3. Pokrywa

• Oddzielna część aparatu
• Kształt – podobnie jak w przypadku den

25.02.2010

4. Króćce

• Krótkie fragmenty rur, zwykle przymocowane na

stałe do aparatu

• Długość

–

Możliwie mała

–

Umożliwiająca swobodne przyłączenie rury

• Przeznaczenie

–

Doprowadzenie substratów/odprowadzenie produktów

–

Instalacja zaworu bezpieczeństwa (aparaty ciśnieniowe)

–

Wziernik

–

Króćce pomiarowe

25.02.2010

Dziękuję za uwagę

Źródła rysunków:
• A. Warych, Aparatura procesowa
• Mały poradnik mechanika
• W. Biały Maszynoznawstwo
• Internet

04.03.2010