Проектирование холодильной установки рассольного типа для исследовательско-промышленного производства по утилизации окислителя ракетного топлива (меланжа) производительностью 1 т/час

Спецификация-1.cdw

Спецификация-2.cdw

Конденсатор_воздушный_A1.cdw

Технические требования
* Размер для справок
Требования безопасности должны соответствовать
ГОСТ 12.2.016.1 и ГОСТ 12.2.016.5.
После сборки теплообменную поверхность испытат
на герметичность и прочность путем гидравлических
пневматических нагрузок равных 1 МПа по
Шумовые характеристики аппарта должны
соответствовать ГОСТ 12.1.003
Установить защитное заземление на конденсатор
согласно правил устройств электроустановок.
После испытаний наружную поверхность аппарата.
погрунтовать и покрыть эмалью марки ПФ-115.
Все сварные швы выполнить электродами марки Э42
Сварка ручная электродуговая по ГОСТ 19521
Техническая характеристика
Площадь теплообменной поверхности
Давление конденсации
Мощность электродвигателя
Выход жидкого хладагента
Вход газообразного хладагента

Схема_ХУ.frw

_Texnologiya_(kriwka)_format-3_all.cdw

Оборудование: Горизонтально-
Оборудование:Токарно-винторезный станок
Инструмент: резец проходной по ГОСТ18882-73
резец подрезной ГОСТ18880-73
Оборудование:вертикально-сверлильный станок
Инструмент: сверло по ГОСТ4010-77
5 Токарночерновая (I установ)
0 Токарночерновая (II установ)

Схема_Цикл.cdw

Условные обозначения
РВ - регулирующий вентиль;
РТ - регенеративный
ПК - переохладитель конденсата;
Схема теплонасосной установки

Схема переработки.cdw

- раствор смеси карбамида
- перелив базовой суспензии
Бак (секция) для нейтрализации «базовой»
суспензии и обогащение карбамидом
Секция для товарного КАС
Бункер для хранения расходного
количества карбамида
Реактор гидролиза меланжа и
обезвреживание окислов азота
Канистра с аммиачной водой
Емкость для вывоза товарного КАС
Вентилятор хвостовой
схема обезвреживания
Спецификация оборудования

Схема_Цикл_мой.cdw

Условные обозначения
ДрВ - дросельный вентиль;
Схема и цикл холодильной
установки с рассольнйо системой
Схема холодильной установки с рассольной системой охлаждения

График_змеевик.frw

Цикл_ХУ.frw

ЧЕРТЕЖ регенеративный теплообменник(итог).cdw

Техническая характеристика
в трубном пространстве 8
в межтрубном пространстве 1
Площадь поверхности теплообмена
Рабочая среда фреон R12
Технические требования
Аппарат изготовить в соответствии с ОСТ 26-291-94
Сосуды и аппараты стальные сварные
Сварные швы контролировать УЗД или рентгенпросве-
чиванием в объеме 50%. Швы
недоступные контролю УЗД
или рентгенпросвечиванию
контролировать в соответ-
ствии с РД 26-11-01-85
Испытать на герметичность пневматическим давлением 10
в течении 5 минут пузырьковым методом. Появление пузырьков
Испытать на прочность гидравлическим давлением 12
минут. Признаки разрыва
течи и видимые остаточные деформации
После испытаний осушить до точки росы
обнаруженные в процессе испытаний
устранять подваркой или герметизацией анаэробным герметиком
АН-1У ТУ 6-01-2-671-83 с.
Покрытие наружных поверхностей аппарата: эмаль
* Размеры для справок.
Вход газообразного R12
Выход газообразного R12
Теплообменник регенеративный
Обозначение или способ сборки шва

_Sxema_pererabotki_format.cdw

- раствор смеси карбамида
- перелив базовой суспензии
Бак (секция) для нейтрализации «базовой»
суспензии и обогащение карбамидом
Секция для товарного КАС
Бункер для хранения расходного
количества карбамида
Реактор гидролиза меланжа и
обезвреживание окислов азота
Канистра с аммиачной водой
Емкость для вывоза товарного КАС
Вентилятор хвостовой
схема обезвреживания
Спецификация оборудования

Фрагмент РТ.frw

Спецификация_Vozd_KD.spw

Конденсатор воздушный
Крыльчатка вентилятора
Коллектор жидкостной
Подставка вентилятора
-6g x 35.109.30ХГСА (S16)
-6g x 30.109.30ХГСА (S18)
эмалью ПФ-115 ГОСТ 6405-76
электроды Э42 ГОСТ 9467

_Texnologiya_(kriwka)_format-1.cdw

Tablica.cdw

Производительность установки
Текущие затраты за год
общепроизводственная
общепроизводственную зарплату
общезаводские расходы
Себестоимость единицы
(для установки Actodemil):
защита и вспомогательные действия

экономика[Цены].doc

4.Экономический раздел
В данном разделе рассчитывается себестоимость опытно-промышленной установки (ОПУ).
1.1 Расчет основной заработной платы производственных рабочих и ИТР.
Перечень должность функции оклад и затраты производственных рабочих приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Данные про производственных рабочих и ИТР.
Административн-управленченский персонал
Начальник ОП установки
Общее командное и административное руководство всего комплекса ОПУ связь со СМИ местными органами власти и т. п.
Заместитель по техническому обслуживанию
Обеспечение регламентированного и безопасного обслуживания ОПУ и эффективности ее работы
Заместитель по снабжению и реализации продукции.
Руководство коммерческой деятельностью ОПУ. Обеспечение поставки и приема сырья средств ПХЗ реализация основной и побочной продукции поставка запчастей реактивов и т.п.
Заместитель по энергообеспечению и автоматизации установки
Обеспечение работоспособности энерги-тического оборудования средств КИПиА компьютеров и связи.
Заместитель по технологической части.
Обеспечение текущей работы ОПУ в рамках регламентированного режима и установленного уровня безопасности. Общий и административный контроль деятельности технологического персонала ОПУ
Основной обслуживающий персонал
Обеспечение регламентированной работы установки в течение смены. Оперативное руководство работой сменного персонала
Опрератор склада меланжа
Подключение и отключение емкостей к установке. Контроль за исправностью оборудования склада меланжа относящегося к ОПУ.
Перегрузка меланжа из бочек организация и проведение обезвреживания емкостей и бочек после их опорожнения.
Оператор по приему внешних видов сырья
Прием и выгрузка аммиачной воды и карбамида в склады относящиеся к ОПУ.
Старший опрератор ОПУ
Организация и управление текущей работой комплекса ОПУ.
Контроль за работой подчиненного персонала. Обеспечение эффективно работы установки в течении смены
Оператор холодильной установки
Контроль за работой ХУ и ее оперативное обслуживание.
Управление технологическим процессом ОПУ обеспечение взаимодействия ОПУ со складами сырья меланжа и готовой продукции
Ремонтный и вспомогательный персонал
Дежурный электрик и КИП
Контроль за работой энергооборудования и проведение ППР Оперативный контроль работы энергооборудования средств КИПиА ЭВМ и связи
Организация работы лаборатории подготовка реактивов контроль газовых выбросов.
Текущий контроль параметром технологического процесса и газовых выбросов
Ремонтно-механические рабочие
Проведение текущих ремонтных работ ППР. Монтаж и демонтаж коммуникаций.
Электрик по ремонту и обслуживанию электро оборудования
Проведение текущих ремонтных работ и ППР энергооборудования ОПУ
Проведение текущего обслуживания и ППР средств КИПиА компьютерной техники
Кладовщик сырья и готовой продукции
Прием готовой продукции учет прихода и расхода внешних видов сырья и готовой продукции. Контроль реализации готовой продукции. Ведение документального учета .
Доплата за работу во вредных условиях труда 12% от минимальной заработной платы.
Общая численность при трехсменной работе с учетом подмены 10% от численности основного обслуживающего персонала
Nподмен = Nрасч01 = 3601 = 4;
где Nподмен – численность подменного персонала;
Nрасч – расчетная численность обслуживающего персонала.
Принимаем среднюю зарплату подменного персонала 10858 грн.
Затраты на зарплату для подменного персонала
Зподмен = NподменСср.подм. =410858 = 43432 грн.
Общий годовой фонд зарплаты
Ф = (Зп.12 + Зподмен 12)112 = (6682634412 +4343212)112 =
где Зп. – затраты на зарплату для всего персонала грн.
Зарплата производственного персонала
Зпр.п. = (Зосн.обс.п.+ Звсп.об.п.)112=(3731784+207903+43432)112 = =699456 грн
где Зосн.обс.п – зарплата основного обслуживающего персонала грн;
Звсп.обс.п – зарплата вспомогательного обслуживающего персонала грн;
Налоги на зарплату общепроизводственного персонала 37 %
Нз = Зпр.п.037 = 699456037 = 2587988 грн.
Отчисления от зарплаты производственного персонала 63 %
Оз = Зпр.п.063 = 699456063 = 4406573 грн.
Установка по переработке 1 тч меланжа (Мпер). Работает круглосуточно 300 дней в году. Годовая мощность при переработке меланжа
Мг = МперЧг24 = 130024 = 7200 тгод.
1.2 Затраты на электроэнергию.
Установленная мощность ОПУ
Привод компрессора холодильной установки - 20 кВт(расчет)
Привод вентилятора конденсатора воздушного охлаждения – 10 кВт (по предв. данным)
Привод мешалки реактора – гидролизатора и баков нейтрализаторов 3*7 кВт = 21кВт
Привод вентилятора общеобменной вентиляции помещения установки-3кВт (по предв. данным)
Привод дозатора карбамида 15 кВт
Приводы насосов дозаторов технологических сред на ОПУ 5*3 (Каталог «Талнах») =15 кВт
Привод насоса аммиачной воды слада – 7кВт (работа 2чсутки) 1 кВт
Привод насоса отгрузки продукции потребителю 7 кВт
Привод насоса охлаждающей воды 75 кВт
Электроосвещение –5 кВт
Электрообордование лаборатории (дистиллятор воды (5кВт) электроплитки (2 *18 кВт) лабораторные мешалки сушильный шкаф муфель лабораторный холодильник вентиляторы нагнетательный и общей вытяжки и др. не более 10 кВт).
Суммарная установленная мощность Мэл = 1066 кВт
Потребляемая мощность среднесуточная
Годовое потребление электроэнернгии на производственные нужды
957200 = 575640 кВтч ( 57564 МВтч)
Потребление электроэнергии на неучтенные нужды (освещение в
период простоя сварочные работы ремонтные работы с электроинструментом и т.п.) принимаем 5 % от производственных.
Всего потребление электроэнергии
5 575640 = 604422 кВтчас
Всего потребление за год в денежном выражении
4422 02683=16216643 грн.
2 Капитальные затраты
Таблица 4.2 – Основные фонды ОПУ
Наименование оборудования
Компрессороно-конденсаторный агрегат
Реактор с мешалкой Р-7
Испаритель змеевикового типа
Емкость с мешалкой Е-1
Емкость с мешалкой Е-2
Емкость с меланжем Е-11
Емкость с аммиач. водой Е-8
Емкость с готовым продуктом Е-14
Существующая дооборудованная
Емкость для карбамида Е-5
Шнековый дозатор Е-6
Переписка с Свесским Н.З
Вентилятор общеобменной вентиляции
Таль электрическая для ремонта оборудования
Вентиляторы лабораторного и производственных помещений
Персональный компьютер
Испаритель кожехотрубный
Насос для циркуляции воды
Себестоимость емкостей для технологических сред
Габариты D-25м H –3м
Площадь днища и крышки
142524 = 249 = 98 м2
Всего 98 +2356 = 3336 » 34м2
Примем толщину 5 мм (0005 м)
Вес 1 м2 стали толщиной 1 мм принимаем –79 кг
При стоимости стали Х18Н10Т – 42000 грнт
4342000 = 56406 грн.
Укрупнено принимаем что затраты на изготовление реактора 10% от стоимости материала и на монтаж 8% от стоимости изделия.
Стоимость каждого реактора грн
(5640611)108 = 6701033 грн.
Общая стоимость 5 реакторов
701033 = 3350517 грн.
Расчет веса испарителя змеевикового т
(00452-0042)31457976001000 = 0024 т.
Стоимость материала змееевика в 18 раз больше стоимости листового материала
241842000= 18144 грн.
Затраты на изготовление и сборку 200% от стоимости материала
Примем что емкость готового продукта вмещает не менее 3-х суточной выработки
Учитывая что необходимая вместимость хранилища близка к вместимости хранилища меланжа (150 м3) для установки будем использовать освобожденное хранилище которое расположено вблизи железнодорожного
пути. В смету внесем только затраты на переоборудование хранилища.
Принимаем стоимость трубопроводов и арматуры 12% от всей стоимости основного оборудования.
Стоимость кабельной продукции и затраты на ее монтаж не более 25 % от стоимости основного оборудования.
Итого стоимость изготовления и монтажа установки
89728(1+012+025) = 6150928 грн.
Амортизационные отчисления принимаем 18 % от стоимости установки
50928 *018 = 1107167 грн.
3 Суммарные текущие затраты на ОПУ
Суммарный расчет всех затрат приведен в таблице 4.3.
Таблица 4.3 – Основные затраты на ОПУ
Расходная норма тт меланжа
Всего на 1 т меланжа
Всего по энергоресурсам
Амортизация основного оборудования
Аммортизация зданий и прочих необоротных активов
Всего по амортизации
Зарплата производственного персонала
Отчисления от произв зарп
Итого цеховая себестоимость
Общезаводские расходы
Себестоимость продукции
4 Сравнение себестоимостей переработки
Организацией безопасности и сотрудничества в Европе (ОБСЕ) предложена мобильная технология Actodemil для безопасной переработки меланжевого окислителя в органическое удобрение.
Предлагается следующий новаторский подход: использование существующего процесса который включает мобильную систему оборудования для производства обогащенного гумусом органического удобрения для ряда применений в сельском хозяйстве. Этот подход основывается на одноэтапном процессе нейтрализации меланжа используя специальный реагент. При таком производстве не выделяются токсичные газы и нет вредных побочных продуктов. Таким образом этот процесс обеспечивает высокую степень защиты здоровья людей и окружающей среды. Все составляющие процесса установлены на автономном мобильном стеллаже для быстрого ввода в действие и дистанционного управления. При снятии нагрузки система может быть мобилизована и приведена в действие менее чем за два дня.
Уникальность этого процесса состоит в том что конечный продукт который производится при процессе нейтрализации - это ценное органическое обогащенное гумусом удобрение которое дополнит традиционные удобрения а не будет конкурировать с ними. При других процессах нейтрализации производятся очень разбавленные растворы с низкими концентрациями питательных веществ применение которых ограничено в сельском хозяйстве. Органический обогащенный гумусом продукт полученный при использовании этого процесса имеет ряд преимуществ как для завода так и для роста культур а именно:
-улучшает структуру и плодородие почвы через добавление важного
дополнительного органического вещества в почвы
-способствует эффективному перемещению питательных веществ в
удобрении из-за высокого хелатообразования и катионного обмена
активных компонентов гумусовой кислоты продукта
-усиливает удержание влаги почвами
-увеличивает микробную активность в почвах
-усиливает рост корневой системы.
Продукт уже нашел рынок сбыта и продается в США и других странах мира. Обогащенное гумусом удобрение будет очень полезно так оно усиливает сельскохозяйственную производительность и имеет потенциал приносить значительную социально-экономическую прибыль людям.
Иод и фторид в меланже хедатируются и соединяются вместе в продукте и не выщелачиваются в основные грунтовые воды. Йод и фторид являются микроэлементами которые обычно содержатся в удобрениях и
небольшое количество элементов будет выгодно для тех почв где существует дефицит этих элементов.
Цена переработки меланжа с использованием такого подхода составляет 116 Евро за кг меланжа. Кроме того основываясь на доходе полученном от сбыта продукта цена нетто может быть сокращена даже до 0.6 Евро за кг меланжа. Более того этот подход более безопасен и экологически благоприятнее чем подход транспортировки вредных химических соединений.
Разбивка стоимости переработки 1 кг меланжа с использованием этого подхода приведена в таблице 4.4.
Таблица 4.4 – Стоимость переработки 1 кг меланжа по технологии Actodemil
Безопасность экологическая защита и вспомогательные действия
Себестоимость по технологии предложенной МИНДИПом – 137722 грн за 1 т . За 1 кг меланжа – 14 грн 023 евро (с учетом курса НБУ за 3.06.2008).
Вывод: нейтрализация и переработка меланжа по технологии предложенной МИНДИПом экономически целесообразно. Цена по этой технологии в 5 раза меньше от цены полученной при расчете технологии Actodemil.

_Texnologia-2.doc

3. Технологический раздел.
Описание назначения и материал детали.
Фланцы применяются для подсоединения изделий арматуры к трубопроводам соединения отдельных участков трубопроводов между собой и для присоединения трубопроводов к различному оборудованию.
Так как агрегат в который входит деталь подвергается агрессивным химическим воздействиям со стороны паров азотной кислоты и пыли карбамида деталь изготовляют из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т. Заготовкой служит штамповка.
Рисунок 3.1 – Пример допусков и посадок
Рисунок 3.2– Эскиз детали с
обозначением обрабатываемых
Определение допусков припусков и размеров заготовки.
Припуски допуски и размера заготовки приведены в таблице 4.1.
Таблица 3.1 – Припуски допуски и размера заготовки.
Наименование операции
Операционный размер мм
Торцевая поверхность (поверхность А )
Торцевая поверхность (поверхность Б )
Торцевая поверхность (поверхность В )
Цилиндрическая поверхность (отверстие поверхность Г)
Маршрутная технология
Таблица 3.2 – Маршрутная технология
операция – штамповка
Получение заготовки заданных размеров
операция – токарная (черновая обработка)
Отрезным резцом подрезают торец до размера
Токарно-винторезный станок
Продолжение таблицы 4.2
Двумя резцами обтачивают наружную поверхность до диаметра 133 и глубину 915 мм.
Обработка цилиндрической поверхности до диаметра 154 мм.
операция – токарная (чистовая обработка).
Обработка торца резцом с режущей пластиной ВК8 до размера 24 мм.
Обработка торца и цилиндрической поверхности резцами с режущей пластиной ВК8 до размера 10мм и диаметром 904 мм соответственно.
Обработка конической поверхности: диаметр верхней части конуса 65 мм и нижней части 90 мм
операция – сверление.
Сверление 4 -ти отверстий диаметром 13 мм
и 1-го отверстия диаметром 25 мм.
вертикально-сверлильный станок
операция – токарная.
Растачивание отверстия от диаметра 25 мм до диаметра 46 мм.

Диплом (osn).doc

1. Описание установки для переработки ракетного окислителя АК-27 («меланж») .5
1.1.Проблема утилизация «меланжа» . .
1.2 Состав «меланжа» ..11
1.2.1Состав окислителя АК-27и 11
1.2.2 Состав окислителя АК-20ф ..11
1.3 Технологическая схема переработки «меланжа» в минеральное удобрение .. 12
1.3.1 Организация обезвреживания окислов азота «базовой» суспензией . 13
1.3.2 Получение жидкого азотного удобрения 15
1.3.3 Общие требования технологии 16
1.3.4 Материальный баланс установки по переработки меланжа 16
2.Расчет змеевикового теплообменника холодильной машины
2.1. Расчет теплопритоков в реакторе 19
2.2. Поверочный расчет поверхности теплопередачи испарителя и его геометрических парамеров .23
3.Расчет габаритов реактора. 28
4. Расчет параметров цикла холодильной машины 29
5 Выбор оборудования для холодильной установки.33
6. Расчет воздушного конденсатора 34
6.1 Тепловой расчет и конструктивный расчет . ..35
6.2 Расчет аэродинамического сопротивления и подбор42
вспомогательного оборудования .
7 Расчет фреонового испарителя 43
7.1 Тепловой расчет .43
7.2 Конструктивный расчет испарителя 47
7.3 Гидродинамический расчет испарителя ..48
7.4 Прочностной расчет испарителя ..49
7.4.1 Расчет обечайки испарителя ..49
7.4.2 Расчет днища испарителя 51
7.4.3 Расчет трубной решетки .52
8 Расчет регенеративного теплообменника 58
8.1 Тепловой расчет апарата .58
8.2 Конструктивный расчет 61
8.3 Гидродинамический расчет .62
Раздел по охране труда 64
1 Техника безопасности при работе с меланжем . 64
2 Меры безопасности при нейтрализации технических средств от остатков окислителей. 65
3 Технология нейтрализации технических средств от остатков окислителей. .67
4 Контроль качества нейтрализации (обезвреживание) технических средств и полноты обезвреживания дренажных паров сточных вод и отработанных растворов .. . 75
5 Техника безопасности по водному раствору аммиака . 77
6 Расчет заземления для стационарной установки .. 80
Технологический раздел .85
1.Описание назначения и материал детали 85.
2.Определение допусков припусков и размеров заготовки .86
Экономический раздел .92
1 Текущие затраты ..92
1.1 Расчет основной заработной платы производственных рабочих и ИТР 92
1.2 Затраты на электроэнергию 94
2 Капитальные затраты .95
3 Суммарные текущие затраты . 97
4 Сравнение себестоимостей переработки ..98
Список литературы .103
Утилизация ракетного топлива была актуальной лет семь назад когда американцы профинансировали программу уничтожения ракетных комплексов стратегического назначения. Особую проблему при этом составляло специальное ракетное топливо гептил которое по сути является высокотоксичным ядом и практически не разлагается в природе. Гептил по официальным данным ликвидирован. Но в Украине сохранился его младший брат — меланж в количестве 16 тысяч тонн. Меланж — это высокотоксичный окислитель топлива для ракет средней и малой дальности. На складах Министерства обороны этот окислитель значится под маркой АК-20К. Он представляет собой концентрированную азотную кислоту — не менее 74 процентов состава. Легколетучее соединение красного или желтого цвета. Даже незначительное попадание меланжа в атмосферу приводит к серьезным и необратимым последствиям для живого организма. Поскольку его предельно допустимая концентрация 0005 (одна пятитысячная) мгл всего несколько вдохов паров меланжа могут оказаться пагубными для организма. Длительное пребывание в облаке меланжа без костюма химической защиты — гарантированный летальный исход.
1. Описание установки для переработки ракетного окислителя АК-27 («меланж»)
1.1.Проблема хранения и утилизации «меланжа»
В городах и селах вблизи которых расположены склады меланжа разумеется мало кто догадывается что токсичные яды попадают в атмосферу и грунт. С людьми не проводят занятий по гражданской обороне. Власти вообще никак не исследуют состояние здоровья населения на предмет возможного поражения людей парами меланжа. В течение 2001 года по заказу Министерства обороны Украины была проведена официальная экспертиза восьми основных баз хранения ракетного топлива. Ее заключение вероятно впервые попадает в открытую печать: «В результате проведенной работы определены сверхнормативные загрязнения на каждом из складов (отделов) хранения компонентов ракетного топлива. Существующие на отделах испарения компонентов ракетного топлива имеют концентрацию в сотни и тысячи раз превышающую предельно допустимые концентрации для населенных мест поэтому они несут угрозу здоровью населения жилых зон объектов и близлежащих населенных пунктов особенно при неблагоприятных метеорологических условиях».
Восемь крупнейших складов меланжа расположены на объектах
Рисунок 1.1 – Емкости с меланжем.
Министерства обороны в непосредственной близости от населенных пунктов. Система хранения меланжа находится в аварийном состоянии. Во-первых некоторые емкости строились еще в пятидесятых годах и давно превышены допустимые сроки эксплуатации. Во-вторых меланж — химически активная кислота и со временем разъедает любой металл. В-третьих для сброса избыточного давления в емкостях существует система дренажа. И летом емкости «парят» а меланж поступает в атмосферу. Очевидцы утверждают что в жаркую погоду над складами заметна легкая дымка. Один из анонимных военных химиков так описал свои впечатления от визита на склад меланжа в 2003 году: «На участках хранения компонентов ракетного топлива нам приходилось работать в ПРВ — противогазе Ракетных войск. Причина? Появилась резь в глазах и першение в горле что было связано с воздействием паров меланжа. При проведении работ на складе в Баловном было зафиксировано превышение максимально разовой предельно допустимой концентрации по диоксидам азота даже в зоне хранения горючего».
Важно отметить — меланж во взаимодействии с некоторыми горючими веществами (деревом травой соломой) образует самовоспламеняющиеся пары. Если интенсивность горения высока а рядом находится топливо взрыв неизбежен. Будем надеяться что для охраны меланжа набирают только некурящих.
Список мест хранения меланжа:
Белая Церковь — техническая территория склада находится непосредственно в черте города. 1500 тонн меланжа. Резервуары приняты в эксплуатацию от двадцати до тридцати пяти лет назад.
Радехов — три километра от города Радехов Львовской области. Ближайшая жилая застройка — в одном километре. 3400 тонн меланжа. Резервуары установлены наземно. Восемь из них эксплуатируются с 1959 года двадцать — с 1960–1962. Из-за обводненности кислотных меланжа их агрессивность к средствам хранения возросла это приводит к постепенной сквозной коррозии металла.
Ценжев — в одном километре от Ценжева Ивано-Франковской области и двенадцати километрах от Ивано-Франковска. 2300 тонн меланжа. По документам контроля за нормами естественной убыли испаряется и выпадает на грунт отдела хранения три — четыре тонны (!) меланжа.
Калиновка — шесть километров от станции Калиновка Винницкой области триста метров от станции Сальницкая в двух километрах от села Дорожное. 1000 тонн меланжа. Из-за коррозии горловин резервуаров и сварных швов не обеспечена герметичность хранения.
Любашевка — четыре километра от станции Любашевка Одесской области. 2400 тонн меланжа. Резервуары оборудованы дыхательными клапанами. Нейтрализация паров меланжа при «дыхании» резервуаров не проводится.
Баловное — два километра от станции Баловное Николаевской области. Недалеко расположено село Константиновка чуть западнее протекает Южный Буг и склад вплотную окружен пахотными землями. 900 тонн меланжа.
Соленое озеро — полтора километра от населенного пункта Соленое озеро Джанкойского района в Крыму. В пяти километрах плещется вода Сиваша. 2600 тонн меланжа. Резервуарный парк введен в эксплуатацию с 1964 года.
Шевченково — на расстоянии трех-пяти километров расположены села Первомайское Боровское Волосская Балаклея Максимовка Александровка Харьковской области. 2500 тонн меланжа. Со всех сторон склад окружают пахотные земли совхоза «Боровский». [2].
Рисунок 1.2 – Географическое расположение баз хранения меланжа на Украине.Схема ликвидации меланжа
Рисунок 1.3 – Схема для перекачки 5% карбамида в емкость для приготовления 30% раствора меланжа:
El - емкость приготовления раствора карбамида.
Е2 - емкость приготовления 30 % раствора меланжа.
Агрегат 15Г93. 5-ДЭС-100(200).
Рисунок 1.4 – Схема стыковки оборудования при приготовлении раствора для сжигания меланжа:
Емкость Е2 для приготовления раствора.
Насосная установка МНУК.
Емкость Е с меланжем.
Соединительные трубопроводы.
Агрегат со сжатыми газами 15Г84.
Агрегат дож ига паров меланжа 15Г93.
Рисунок 1.5 – Схема подачи 30 % раствора меланжа в емкость агрегата 15Г95:
Е2 - емкость с 30 % раствором меланжа.
Насосная установка МЫУК-50 (ЗСНУ).
Агрегат дожита 15Г93.
Агрегат дожига 11Г426.
Дизельная электростанция.
Агрегат дожига 11Г427.1.1.2 Состав «меланжа».
1.2.1 Состав окислителя АК-27и
Окислитель АК-27и представляющий собой при нормальных условиях темно-вишневый раствор четырехокиси азота в концентрированной азотной кислоте с добавкой в качестве ингибитора коррозии кристаллического йода (по ГОСТ 4159-64 ч. или по ГОСТ 545-41 I сорта) применяемый для жидкостных ракетных двигателей.
Таблица 1.1 – Состав окислителя АК-27и
предприятия-изготовителя
Содержание окислов азота (N2O4) %
Содержание растворенных солей алюминия (Al2O3) % не более
Содержание фосфатиона (H3PO4) % не более
Содержание азотной кислоты % не менее
Содержание механических примесей % не более
Плотность при 200С гсм3
1.2.2 Состав окислителя АК-20ф
Окислитель АК-20ф представляет собой при нормальных условиях оранжево-бурый раствор четерехокиси азота в концентрированной азотной кислоте с добавкой в качестве ингибитора коррозии ортофосфорной кислоты (по ГОСТ 6552-58 или ГОСТ 10678-63) применяемый в изделиях ракетной техники.
Таблица 1.2 – Состав окислителя АК-20ф
при заправке изделий с последующим их хранением огневых испытаний и пуске
содержание ортофосфорной кислоты (H3PO4) %
1.3 Технологическая схема переработки «меланжа» в минеральное удобрение
Цель: Обезвреживание окислителя (меланжа) и получение жидкого азотного удобрения на основе продукта обезвреживания. Производительность опытной установки 1 кгч.
Перечень реагентов. Окислитель (меланж) аммиачная вода
карбамид (мочевина).
Обязательное условие. Реализация технологии как в пусковой период так и при основной работе ведется при работе вентилятора поз.В-17 и абсорбера поз.А-16.
Задача пускового периода. Пусковой период работы установки ведется на тех же реагентах но по специальному алгоритму. Цель пускового периода наработать в реакторе поз. Р-7 «базовую» суспензию нитрата карбамида в азотной кислоте. Жидкая фаза «базовой» суспензии содержит 38-40% HNO3 и в растворенном состоянии аммиачную селитру и карбамид.
1.3.1 Организация обезвреживания окислов азота «базовой» суспензией.
Основной процесс гидролиза меланжа проводят в реакторе поз. Р-7. Окислитель к опытной установке подвозится в бочках поз.Е-10. На бочки устанавливается сифон который подсоединяется к сифонному сосуду поз. Е-11. Из сифонного сосуда насосом -дозатором поз. Н-13 окислитель (меланж) подается в большой объем «базовой суспензии» которая находится в реакторе Р-7. В реактор Р-7 одновременно с меланжем подают нейтрализованный раствор из реактора Е-1. Порядок получения данного раствора будет описан ниже.
В реакторе поз.Р-7 в изотермических условиях в большом объеме «базовой» суспензии протекает гидролиз окислителя и обезвреживание окислов азота. В результате сложных физико-химических процессов в реакторе азотная кислота поступающая с меланжем в заметном количестве переходит в твердую фазу в виде нитрата карбамида. Гидролиз окислов азота поступающих с меланжем протекает на фоне пониженной концентрации азотной кислоты. При гидролизе окислов азота (N2O4) происходит образованием дополнительной азотной кислоты и выделение NO.
Условия в реакторе поз.Р-7 тормозят переход NO в газовую фазу. Карбамид взаимодействует с NО в жидкой фазе с образованием малоопасных соединений СО2 и N2. Газы выводятся из ректора поз.Р-7 в абсорбер поз. А-16. С газами в абсорбер поступают преимущественно брызги «базовой» суспензии пар HNO3 а также оксиды азота которые могут появиться в газовой фазе при отклонении процесса обезвреживания от регламентированного режима.
1.3.2 Получение жидкого азотного удобрения
Согласно вышерассмотренным процессамв условиях непрерывной работы установки в реакторе поз.Р-7 образуется дополнительное количество «базовой суспензии» избыток которой самопроизвольно стекает в реактор-нейтрализатор поз. Е-1.
В реактор поз. Е-1 насосом-дозатором поз. Н-9 из емкости поз. Е-8 подается аммиачная вода (22-25 % NH3). На опытной установке в качестве емкости поз. Е-8 используются канистры с амводой емкостью 40 дм3. Вводимой аммиачной водой нейтрализует все формы азотной кислоты поступающие в составе «базовой» суспензии. Рекомендуемое рН нейтрализованной суспензии 6-65.
Одновременно в реактор-нейтрализатор поз. Е-1 дозируется определенное количество гранулированного карбамида. Для этой цели карбамид вручную загружается в бункер поз. Е-5 откуда шнековым дозатором поз. Д-6 он загружается в специальный карман реактора поз.Е-1. Карман выполнен из перфорированного листа с размером отверстий 1-15 мм. Днище кармана цельное. Карман предотвращает поступление в растворы инородных примесей (остатков упаковки случайных предметов). При работе мешалки через его перфорированную поверхность в карман поступает раствор который растворяет карбамид .
В результате указанных операций в реакторе поз. Е-1 формируется раствор содержащий 50-60% нитрата аммония и 10- 20 % карбамида. Раствор из реактора поз.Е-1 распределяется следующим образом. Часть его насосом-дозатором поз. Н-4 направляется на абсорбер поз.А-16 откуда стекает обратно в поз. Е-1. В абсорбере улавливаются брызги суспензии пары азотной кислоты и остаточное количество оксидов азота.
Другая часть раствора обогащенного карбамидом насосом-дозатором поз. Н-3 дозируется в реактор поз. Р-7. Раствор перед подачей в реактор поз. Р-7 охлаждают водой в теплообменнике поз. Т-18.
Избыток раствора из реактора-нейтрализатора поз. Е-1 как готовое жидкое азотное удобрение самопроизвольно перетекает в буферную емкость для готового продукта поз.Е-2 откуда периодически сливается в полипропиленовые бочки.
1.3.3 Общие требования технологии
Важнейшим условием реализации процессов в реакторе поз.Р-7 является поддержание необходимой интенсивности перемешивания реагентов и обеспечение изотермичности реакционной пульпы путем отвода тепла реакции. Перемешивание реагентов обеспечивает двухлопастная турбинная мешалка. На турбинной мешалке устанавливаются также пеногасящие лопасти. Отвод тепла предусматривается холодной водой циркулирующей через рубашку реактора поз.Р-7 и водой двигающейся по встроенному змеевиковому теплообменнику. Практически полное предотвращение появления оксидов азота в газовой фазе достигается при температуре в реакционной массе около 30°С.
1.3.4 Материальный баланс установки по переработки меланжа.
Материальный баланс установки по переработки 1т меланжа представлен в таблице 1.3.
Таблица 1.3 – Материальный баланс установки
Стадия условного гидролиза и обезвреживания окислов азота
Стадия нейтрализации и обогащения карбамидом
«Базовая суспензия» (Продукт
Продолжение таблицы 1.3.
Стадия распределения КАС
(Продукт нейтрализации и обогащения)
продукт КАС на склад
2.1. Расчет теплопритоков в реакторе.
Теплопритоки в реакторе:
Теплоприток поступающий с меланжем – qм
Теплоприток поступающий c раствором КАС – qКАС
Теплоприток от окружающей среды – qо.с.
Теплоприток от химической реакции внутри реактора – qх.р.
Отвод тепла с базовой суспензией – qб.с.
Отвод тепла с выделяющимися газами – qг.
Теплоприток поступающий с меланжем
где см – удельная теплоемкость меланжа кДж(кгК);
tм = 300С – температура меланжа поступающего в реактор.
Меланж состоит из 78% HNO3(97%) и 22% оксидов азота N2O4.
Удельная теплоемкость смеси – меланжа [3]:
ci – удельная теплоемкость компонента смеси кДж(кгК):
qм = 19430 = 5826 кДжкг.
где mм = 1000 кгч = 0278 кгс – массовый расход меланжа.
Теплоприток поступающий c раствором КАС
qКАС = сКАСtКАС кДжкг
где сКАС – удельная теплоемкость раствора КАС кДж(кгК);
tКАС = 450С – температура раствора КАС поступающего в реактор.
Раствор КАС состоит из 69% КАС (амселитра + карбамид) и 31% воды.
Удельная теплоемкость смеси – меланжа
qкас = 24745 = 1116 кДжкг.
где mкас = 1350 кгч = 0375 кгс – массовый расход раствора КАС.
Теплоприток от окружающей среды.
где – коэффициент теп-
лопередачи кВт(м2К) учитывая термическое сопротивление принимаем k=12 кВт(м2К)
Δt = tвнутр – tо.с. = 30 – 25 = 5 0С – разница температур между окружающей средой и внутреннего раствора в реакторе;
F – площадь теплообмена м2.
Ориентировочная площадь теплообмена
F = 2Fкрыш + Fб.пов. = 24906 + 2198 = 31792 м2
где Fкрыш = Sр = Dр22 = 3142522 = 4906 м2 – площадь крышки;
Fб.пов. = 2Hр-р Dр = 21431425 = 2198 м2 – площадь боковой поверхности реактора.
Qо.с. = 12531792 = 19075 Вт = 19 кВт.
Теплоприток от химической реакции внутри реактора
Расчет теплового эффекта для реакции проходящей в реакторе.
NO(г) + 2(NH2)2CO 5N2(г) + 4H2O(ж) + 2CO2
Таблица 1.4 – Теплоты образования веществ вступающих в реакцию
Теплота образования ΔH ккалмоль
Теплота образования ΔH кДжмоль
По закону Гесса тепловой эффект равен
ΔH = (ΔHобр)прод + (ΔHобр)исх = 5ΔHN2 + 4ΔHH2O + 2ΔHCO2 – ( 6ΔHNO + + 2ΔHкарб) = 50 + 4(–28584) + 2(–39351) – (69037 + 2(–332992) =
Удельный тепловой поток при обезвреживании 1 кг NO
qх.р. = ΔHNO = 18066(6(14+16) = 100367 кДжкг
где NO – молярная масса NO моль.
Теплоприток за счет химической реакции
Qх.р. = mх.р.qх.р. = 00089100367 = 8933 кВт
где mх.р.= 3188 кгч = 00089 кгс – массовый расход в химической реакции.
Отвод тепла с базовой суспензией
Базовая суспензия состоит из HNO3 – 39% амселитры – 40% и воды – 18% .
qб.с. = с б.с.t б.с. кДжкг
где с б.с. – удельная теплоемкость базовой суспензии кДж(кгК);
t б.с. = 30 0С – температура базовой суспензии уходящей из реактора.
Удельная теплоемкость базовой суспензии
qб.с. = 21430 = 642 кДжкг.
где mб.с. = 2260 кгч = 0628 кгс – массовый расход базовой суспензии.
Отвод тепла с выделяющимися газами
Состав газов (899г): СО2 – 59% (5271г) N2 – 41% (372г).
где с г – удельная теплоемкость базовой суспензии кДж(кгК);
t г =30 0С – температура базовой суспензии уходящей из реактора.
Удельная теплоемкость газов
где mг = 891 кгч = 0025 кгс – массовый расход выделяющихся газов.
Суммарное количество тепла выделяемого и поглощаемого в реакторе
Qреак = Qм + QКАС + Qо.с. + Qх.р. – Qб.с. – Qг + Qмеш =
= 162 + 4174 + (–19) + 8933– 4032 – 0789 + 7 = 1043 кВт
где Qмеш – теплота подводимая от мешалки кВт.
2.2. Поверочный расчет поверхности теплопередачи испарителя и его геометрических параметров
Критерий Рейнольдса для смеси меланжа [4]:
где V = - центробежная скорость движения смеси
dм = 05 м – диаметр лопасти мешалки;
ρf см = 12987 гсм3 = 12987 кгм3 – плотность смеси ([3]табл. I-26стр.32);
f см = 166 сПз = 000166 Пас – динамическая вязкость смеси ([3]табл. I-29с.32).
Критерий Нуссельта для смеси меланжа [5]:
где Prсм = 939 – коэффициент Прандтля ([3]табл.I-31стр.32);
f см = 16610-3 Пас w см = 2710-3 Пас – динамическая вязкость при средних температурах вещества t1 = 300С и стенки tc = 10 0С ([3]табл. I-29с.32).
Коэффициент теплоотдачи смеси
αсм = λсм NuсмD = 0479915125 = 17534 Вт(м2К)
где λсм = 0412 ккал(мчК) = 172 Кдж(мчК) = 0479 Вт(мК) – коэффициент теплопроводности смеси (HNO3(48%) [3]табл.I-28с.32);
D = 25 м – диаметр аппарата.
Поперечное сечение трубы
fвн тр = dвн24 = 31400424 = 000126 м2.
где dвн– внутренний диаметр трубы м.
Массовый расход воды
Mв = Qреак (cpΔt) =1043(4187(15-6))=277 кгс
Скорость воды в трубах
’в = Mв(fвн трρ’в) = 277(0001269995) = 218 мс
гдеρ’в = 9995 кгм3 – плотность воды;
Массовая скорость воды в трубах
(ρ)в = ρ’в’в = 9995218 = 217673 кг(м2с).
Критерий Рейнольдса для воды [14]с.84
где - внутренний диаметр трубы змеевика
- кинематическая вязкость воды при средней ее температуре .
Если ([14]c.87)то для расчета коэффициента теплоотдачи вводят поправку .
Критерий Нуссельта для воды [14]:
где - индексы «ж» и «с» означают что физические свойства жидкости выбираются соответственно по среднеарифметической температуре и температуре стенки в нашем случае отношение так как разность небольшая.
Коэффициент теплоотдачи воды
где – коэффициент теплопроводности для воды[14] с. 264 табл.11;
Тепловой поток со стороны воды
где а = tст – tВ1 = tст – 60C – разность температур.
qFвн = 6429(tст – 105) Втм2
Тепловой поток со стороны смеси
где см = tсм – tст = 30 – tст 0С;
тр = 00015 м – толщина стенки трубы;
λтр = 1837 Вт(мК) – коэффициент теплопроводности трубы;
Средняя разность температур в змеевике принимая что tв1 = const и tсм = const
m = tсм – tВ = 30 – 105 =25 0C;
где tсм = 30 0С – температура смеси в реакторе;
tВ = 1050С – средняя температура воды в змеевике.
Строим график по уравнениям
qFвн = 6429(tст – 105);
qF в = 13264(30 – tст).
Таблица 1.5 – Параметры для графика.
Рисунок 1.7 – График зависимостей qFвн = f(tст) и qFсм = f(tст).
На графике находим точку пересечения параметры которой являются решением системы уравнений:
qFвн = 21300 Вт = 213 кВт;
Площадь поверхности змеевика определяется по формуле:
Площадь поверхности одного витка змеевика
nвит = Fиспfвит = 49098 = 5 витков.
Насосы-дозаторы используемые в этой установке могут развивать производительность до 15 тч. Поэтому если на 1тч перерабатываемого продукта выбросов не будет или они будут незначительными то производительность установки увеличивают до 15 тч. Вследствие этого площадь теплообменной поверхности следует увеличить т.е. увеличить количество витков труб в змеевиковом испарителе.
Ориентировочно принимаем nвит’ = 11 витков.
3.Расчет габаритов реактора.
Принимаем диаметр реактора Dр = 25 м.
Живое сечение аппарата
Объем перерабатываемого окислителя
Vп.о. = m п.о.ρ п.о. = 10001600 = 0725 м3
где m п.о. – вес перерабатываемого окислителя кг;
ρ п.о. – приблизительная плотность перерабатываемого окислителя кгм3.
Рекомендуемый объем буферной массы
Vр = Vп.о.10 = 072510 = 725 м3.
С учетом того что объем может быть занят теплообменником и мешалкой объем
Vр’ = Vр 12 = 72512 = 87 м3.
Расчетная высота слоя суспензии в реакторе м
Нр.с. = Vр’Sp = 874906 = 177 м.
Принимаем Нр.с’. = 2 м.
Тогда рабочий объем
Vр” = Нр.с’.Sp = 24906 = 984 м3.
Из опытных данных принимаем что газовый объем аппарата идентичен рабочему (реакционному)
Общая высота аппарата
Нобщ = Нг + Нр.с’ = 2+ 2 = 4 м.
4. Расчет параметров цикла холодильной машины.
Рисунок 1.8 – Схема холодильной машины
Рисунок 1.9 – Цикл холодильной машины
– холодопроизводительность цикла Q0 = Qреак = 105103 Вт;
– температура испарения t0 = –10 0C;
– температура конденсации tк = 40 0C;
– температура на всасывании в компрессор t1 = tвс = 00C;
– температура после переохлаждения t3’ = tk – 5 = 35 0C;
– адиабатный КПД компрессора s =077.
В ip – диаграмме для заданного хладагента строим цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником
Для нахождения параметров точки 2 используем формулу для адиабатного КПД
Таблица 1.6 – Параметры узловых точек
Удельные нагрузки цикла вычисляются по формулам
Удельная холодопроизводительность цикла
Удельная объемная холодопроизводителность цикла
qv = q0v1 = 116013 = 892 кДжкг;
Удельная работа цикла
Теплота отводимая от конденсатора
Теплота отводимая от регенеративного теплообменника
Холодильный коэффициент теоретического цикла
Коэффициент подачи компрессора при стандартном режиме работы:
где λ0 – объемный коэффициент подачи :
Δpн – относительная величина потери давления на нагнетании;
Δpвс – относительная величина потери давления на всасывании;
m – показатель политропы;
cm – величина относительного объема мертвого пространства;
λдр – коэффициент дросселирования:
λТ – температурный коэффициент:
λпл – коэффициент плотности (герметичности) определяем по графику λпл=f() λпл = 0971.
Коэффициент подачи компрессора
λ = 0948098409170989 = 064
Массовый расход хладагента в цикле
Ма = Q0q0 = 105103116103 = 0905 кгс.
Объемная производительность компрессора
V1 = Ма v1 = 0905013 = 0118 м3с.
Теоретическая (адиабатная) мощность компрессора
NT = Ма lц = 090543 = 3892 кВт.
Полная тепловая нагрузка на конденсатор
Qк = Ма qк = 0905159 = 1439 кВт.
Полная тепловая нагрузка на регенеративный теплообменник
Qрт = Ма qрт = 09054 = 362 кВт.
Полная тепловая нагрузка на испаритель теплообменник
Qи = Ма qи = Ма (i1’’ – i4’)= 0905 (547 – 431)= 10498 кВт
Эффективная (потребляемая) мощность компрессора
Действительный (эффективный) холодильный коэффициент
= Q0Ne = 10549 = 215.
5 Выбор оборудования для холодильной установки.
По каталогу холодильного оборудования [7] c.47 табл.II-7 выбираем компрессор марки ФУУ80II.
При температуре конденсации – 400C и температуре кипения – (минус) 100С холодопроизводительность Q0 = 150 кВт потребляемая мощность N = 237 кВт масса агрегата m = 915 кг.
Выбор линейного ресивера
Объем линейного ресивера
Vл.р. = (06Vисп 05)12 = 07Vисп =00868 м3
где Vисп – вместимость испарительной системы м3.
Выбираем по [10] табл.5.21 стр.130 ресивер марки 04РВ:
Vисп 12Lи Fп.сеч.=0124 м2
Выбор дренажного ресивера
Объем дренажного ресивера
Vд.р. = 15Vисп = 0186 м3
Выбираем по [10] табл.5.22 стр.131 ресивер марки 075 РД:
6 Расчет воздушного конденсатора
Достоинства и недостатки конденсатора воздушного охлаждения :
Воздушный конденсатор холодильной машины служит для отвода теплоты в окружающую среду. Главным фактором влияющим на режим работы конденсатора и установки в целом является температура окружающей среды величина которой определяет прежде всего значение температуры конденсации.
Температура конденсации зависит также от теплопередающей способности конденсатора которая в свою очередь обусловлена конструкцией аппарата. В воздушных конденсаторах на эффективность теплопередачи влияет прежде всего теплоотдача со стороны воздуха представляющая наибольшее термическое сопротивление.
Применение воздушного охлаждения конденсаторов позволило значительно сократить применение прямоточного и оборотного водоснабжения а использование водопроводных сетей стало исключением.
В настоящее время к холодильным установкам предъявляют всё более жёсткие санитарно-технические требования в целях предотвращения загрязнения водоёмов сокращения расхода пресной воды и др. В связи с этим использование воздушного охлаждения конденсаторов холодильных машин становится всё более актуальной задачей. Этому способствует также широкий экспорт холодильных машин в страны с ограниченными водными ресурсами.
Несмотря на то что системы с воздушным охлаждением конденсаторов в сравнении с водяным имеют более низкую начальную стоимость меньшие эксплуатационные расходы и более просты в обслуживании их эксплуатация связана с решением ряда проблем. Основными недостатками воздушных конденсаторов являются шум при работе вентиляторов более высокая температура конденсации и соответственно повышенное энергопотребление в жаркое летнее время а также необходимость применения специальных устройств (следовательно усложнение схемы машины и её большая стоимость) для регулирования давления конденсации в холодный период года при низкой окружающей температуре.
Однако преимущества воздушного охлаждения конденсаторов гораздо существеннее. Снижение уровня шума можно добиться путём выбора оптимального профиля лопаток вентилятора. Для стран с сухим климатом целесообразно снижать температуру конденсации за счёт мелкодисперсного распыления воды в поток входящего в аппарат воздуха.
6.1 Тепловой расчет и конструкционный расчет
Расчет воздушного конденсатора с пластинчатым оребрением.
Исходные данные для расчета следующие:
Холодопроизводительность
Температура воздуха
Рабочее веществофреон
Температура конденсации
Температура воздуха на выходе. Принимаем разность температур воздуха на входе и выходе из аппарата тогда температура на выходе .
Средняя логарифмическая разность скоростей
где - теплоемкость воздуха при [19]с.586.
где - теплоемкость воздуха при [19]c.586.
где - принятая скорость воздуха.
Основные размеры характеризующие поверхность теплообмена:
Наружный диаметры трубы м 0014
Внутренний диаметр трубы м 0012
Шаг труб по фронту и в глубину s м0028
Толщина ребра м00005
Расположение труб в пучкеКоридорное
Размеры аппарата по фронту. Живое сечение связано с основными размерами характеризующими поверхность теплообмена соотношением
Отсюда общая длина трубы в одной секции конденсатора
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха отнесенный к наружной
поверхности оребренной трубы. При коридорном расположении труб с пластинчатым оребрением при Re = 500÷10000; Ldэкв. = 4÷50;
udн=018÷035; sdн = 2÷5; tж = -40÷40 ºС [8]c.308
Число Рейнольда [8]c.308
где - коєффициент кинематической вязкости воздуха при [19]
u dн = 0004 0014 = 0285; sdн = 0028 0014 = 2; Ldэкв. ≥ 5;
Длина пластины по оду воздуха L зависит от числа параллельных секций конденсатора а и определяется по уравнению: .
Результаты расчетов приведены в таблице 1.7.
Таблица 1.7- Результаты расчетов.
здесь - коэффициент теплопроводности воздуха при [19]c.586.
- коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха
Так как порядок полученных значений одинаков для дальнейших расчетов принимается среднее значение: .
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха приведенный к внутренней поверхности трубы.
где - поверхность трубы между ребрами
- наружная поверхность оребренной трубы
- основная поверхность трубы
Е – степень эффективности ребра
– коэффициент теплопроводности стали; - условная высота ребра.
Коэффициент теплоотдачи со стороны рабочего тела
здесь - теплота конденсации R12 при ;
- плотность жидкости; - коэффициент теплопроводности жидкости; - коэффициент динамической вязкости жидкости.
Удельный тепловой поток в аппарате
со стороны рабочего тела
- внутренняя поверхность трубы - коэффициент теплопроводности стенки трубы(меди);
Термическое сопротивление контакта ребер и трубы принимается: (для случая горячего оцинкования).
Примем графоаналитический метод для определения величины удельного теплового потока в испарителе
Таблица 1.11 – Параметры для графика.
Рисунок 1.12 – График зависимостей и .
Из графиков на рис.2.1 определяем удельный тепловой поток в испарителе который равен
Поверхность теплообмена (внутренняя)
Общая длина оребренных труб
Коэффициент теплопередачи
Основные конструктивные размеры аппарата. При числе секций а=30 длина труб в одной секции:
При высоте аппарата равной его ширине число рядов труб по высоте
Тогда высота аппарата
Температура воздуха после конденсатора
6.2 Расчет аэродинамического сопротивления и подбор
вспомогательного оборудования
Сопротивление коридорного пучка с пластинчатым оребрением по формуле Гоголина
Мощность электродвигателя
Из [10]с.183 табл 7.11 подбираем вентилятор марки МЦ-10 из[20]с.44 табл 2.6 двигатель марки 4А90L2У3 – 25 кВт.
7 Расчет фреонового испарителя
Температура воды на входе
Температура воды на выходе
Температура кипения хладагента
Тип испарителя – горизонтальный кожухотрубный затопленного типа с оребренными трубами.
Основные размеры медной трубы с накатными ребрами
Внутренний диаметр трубы м 00132
Диаметр трубы по окружности впадин м00165
Наружная поверхность 0165464
Внутренняя поверхность 0041134
Приведенная высота ребра м 0006308
Коэффициент оребрения 4
Расположение труб в пучкешахматное
Средняя логарифмическая разность температур в аппарате
где - температура охлаждения воды в испарителе
Свойства при ее средней температуре
Удельная теплоёмкость 4187
теплопроводности 0574
кинематической вязкости
Теплофизические свойства воды принимаем из [14]c.264 табл.11.
При принятой скорости воды в трубах испарителя число труб в одном ходе аппарата
Уточняем действительную скорость воды
Находим режим движения воды [8] c 325
- режим турбулентный .
Критерий Нуссельта при средней температуре воды в трубной решетке испарителя [8] c.325
Коэффициент теплоотдачи со стороны рассола
Коэффициент теплоотдачи со стороны рабочего тела отнесённый к внутренней поверхности трубы
коэффициент учитывающий влияние числа рядов при кипении на оребренном пучке;
давление кипения рабочего тела.
Безразмерные температурные параметры для аппарата:
где – температура воды конечная и начальная;
– начальная температура кипения хладагента.
- коэффициент учитывающий влияние числа рядов при кипении на оребренном пучке [14] c.183 рис.П-9.
Удельный тепловой поток в аппарате со стороны рабочего тела
Удельный тепловой поток со стороны воды
Принимаем термические сопротивления на стенке трубы
Таблица 1.9 – Результаты расчетов для построения графика.
Рисунок 1.13 - График зависимости
Из графиков на рис.1.13 определяем удельный тепловой поток в испарителе который равен
Внутренняя поверхность теплообмена в испарителе равна
7.2 Конструкционный расчет испарителя
Принятое размещение труб на плоскости трубной решетки – по периметрам правильных шестиугольников.
Шаг труб назначаем в зависимости от наружного диаметра труб
Отношение длины труб в аппарате к его диаметру
Число труб размещаемых по диагонали внешнего шестиугольника
Учитывая что трубы в испарители размещаются в нижней части принимаем
Внутренний диаметр обечайки
Длина труб в трубной решетке
Общее количество труб в трубной решетке испарителя
Число ходов рассола в трубной решетке испарителя
7.3 Гидродинамический расчет испарителя
Общее гидравлическое сопротивление испарителя
где - гидравлические сопротивления трения которое определяется по формуле Вейсбаха – Д’Арси
где – коэффициент сопротивления трению определённый по эмпирической зависимости для медных труб с эквивалентной неравномерной шероховатостью
Местные сопротивления определяются по формуле Вейсбаха
где - коэффициент местных сопротивлений в крышках испарителя равный
- число входных камер;
- число выходных камер;
- коэффициент местного сопротивления выходной камеры;
- число поворотов потока воды в крышках испарителя;
- коэффициент местного сопротивления поворота на внутри крышки при переходе из одного пучка трубок в другой.
Общее гидравлическое сопротивление аппарата равно
7.4 Прочностной расчет испарителя
Внутренний диаметр обечайки м031
Длина обечайки (труб) м19
Площадь теплообменной поверхности м2682
Давление в трубном пространстве МПа
Давление в межтрубном пространстве МПа
расчетное [16] табл. 4.16 с.3891
7.4.1 Расчет обечайки испарителя
Обечайку изготавливаем из углеродистой стали марки Вт3сп по ГОСТ 3800-71 при расчетной температуре от -20 до +2000С и максимальным давлением до .
Нормативное допускаемое напряжение для материала обечайки корпуса ис
парителя [14] табл. 4.17 с.391.
Допускаемое напряжение для рабочего состояния материала обечайки корпуса испарителя
где - коэффициент учитывающий вид заготовки;
- для заготовок из проката;
- коэффициент учитывающий работу аппарата со взрыво- и пожароопасными продуктами (- для фреона );
Допускаемое напряжение при гидравлических испытаниях
где - минимальное значение предела текучести материала при
[14] табл. 4.17 с.391.
Исполнительная толщина обечайки
где - прибавка к расчетной толщине стенки на коррозии;
- коэффициент прочности сварного шва для автоматической дуговой электросварки;
Допускаемое давление в рабочем состоянии
Условие прочности выполняется.
Допускаемое давление при гидравлическом испытании
Условие прочности обечайки выполняется.
Условие применимости формул
- условие применимости формул выполняется.
7.4.2 Расчет днища испарителя
В днище имеются отверстия для патрубков входа и выхода рассола. Из условий укрепления отверстий под патрубки принимаем толщину стенки днища . Внутренний диаметр днища . Второе глухое днище изготавливают по технологическим причинам с такой же толщиной 5 мм.
Расчетная толщина стенки
где - расчетное давление в трубном пространстве.
- допускаемое напряжение для материала днища.
- коэффициент прочности сварного шва для автоматической дуговой электросварки.
- прибавка из конструктивных соображений
где - прибавка к расчетной толщине стенки днища на коррозию;
- прибавка для компенсации отрицательных допусков на толщину листа;
-технологическая прибавка предусматривающая компенсацию утонения стенки элемента при технологических операциях;
и не учитываем так как их суммарная величина не превышает 5% номинальной толщины листа.
Условие прочности днища выполняется.
Условие применимости формулы:
Согласно ГОСТ 14249-80 расчетные формулы применимы для обечаек и труб с
- условие применимости формул выполняется.
Наибольший допускаемый диаметр отверстия в днище не требующий проверки укрепления
С учетом дальнейший расчет укрепления отверстий не требуется.
Размеры штуцера выбираются из конструктивных и технологических соображений.
7.4.3 Расчет трубной решетки
Расчет произведём для конструкции аппарата имеющего эффективный коэффициент концентрации напряжений в местах крепления решетки к фланцу и предназначенного для работы под давлением до 64Мпа.
Толщину трубной решетки выбираем конструктивно. Она должна обеспечить возможность крепления труб в решетки.
При отсутствии дополнительных требований к жесткости решетки должно выполняться условие:
где - внутренний радиус корпуса испарителя;
- расстояние от оси корпуса до оси наиболее удалённой от нее трубы;
- принятая толщина фланца трубной решетки.
Условие выполняется поэтому производим упрощенный расчет.
Определяем основные и вспомогательные параметры трубной решетки и связанных с ней элементов теплообменного аппарата.
Относительная характеристика безтрубного края решетки
Коэффициенты влияния давления на трубную решетку
где - толщина стенки трубы решетки испарителя.
Коэффициент ослабления трубной решетки
где - диаметр отверстий в решетке под трубу определяемый допусками на размеры труб и отклонениями при изготовлении отверстий
- принятый шаг расположения отверстий в решетке
Значение коэффициента жесткости трубной решетки определяем в зависимости от .
Модуль упругости основания характеризующий жесткость системы труб
где - модуль упругости материала труб
- половина длины трубы
Приведенное отношение жесткости труб к жесткости обечайки
где - модуль упругости материала обечайки
- толщина стенки обечайки
Приведенное давление
где - коэффициенты линейного расширения материалов обечайки и труб соответственно
- средняя температура стенки кожуха
- средняя температура стенок труб
- температура сборки апарата
- коєффициенты жесткости системы трубы – обечайки.
Для испарителя с неподвижными трубными решетками и
- вспомогательная величина
Толщина трубной решетки должна быть не менее
где - вспомогательный коэффициент.
- прибавка из конструктивных соображений.
Определяем по графику [18] с.266 рис. 8.11
где - вспомогательные величины
где - амплитудное допускаемое напряжение для материала решетки. Оно зависит от числа теплосмен N за время всего срока службы аппарата.
- коэффициент учитывающий усилие возникающие в трубной решетке;
- коэффициент учитывающий геометрию теплообменного аппарата.
Так как число теплосмен не оговорено то принимаем .
При по ОСТ 26-1185-81 - для углеродистых сталей.
Минимальная толщина трубной решетки
Удельное осевое усилие в кожухе
где f2 - коэффициент учитывающий степень влияния приведенного давления на осевое усилие в трубе трубной решетки.
где z – вспомогательный коэффициент;
Проверку прочности труб и прочности крепления труб в решетке проводим по выполнению условий прочности.
Условие прочности труб
- допускаемое напряжение материала труб. Условие прочности труб выполняется.
Условие прочности крепления труб в решетке
- допускаемая нагрузка на единицу условной поверхности соединения трубы с решеткой для труб завальцованных в пазы.
Условие прочности крепления труб в решетке выполняется.
Проведенные в разделе 1.7.4 прочностные расчеты испарителя подтвердили выполнение условий прочности для всех элементов испарителя.
8 Расчет регенеративного теплообменника
Температура жидкого хладагента на входе
Температура жидкого хладагента на выходе
Температура пара на входе
Температура пара на выходе
8.1 Тепловой расчет аппарата
Тип теплообменника – горизонтальный кожухозмеевиковый регенеративный теплообменник.
Компоновка и основные размеры теплообменника. Змеевик – из трубы 38х2 мм материал – сталь 10 навивается на сердечник (вытеснитель) из трубы наружного диаметра 219 мм.
Между вытеснителем и змеевиком размещаются дистанционные планки толщиной 4 мм. Кожух изготовляется из цельнотянутой трубы 325х8 мм. Жидкий фреон-12 движется внутри змеевика пар – противотоком в межтрубном пространстве [8]c.368.
Расход жидкого фреона-12 ранее был рассчитан .
Расход пара фреона-12 в одноступенчатой холодильной машине равен расходу жидкости т.е.
Физические свойства теплоносителей при их средних температурах:
Удельная теплоёмкость 9908
теплопроводности 00703
кинематической вязкости ;
Удельная теплоёмкость 565
теплопроводности 00078
кинематической вязкости .
Коэффициент теплоотдачи со стороны жидкости.
Площадь поперечного сечения трубы по внутреннему диаметру
Скорость жидкости [8] c.370
Радиус закругления змеевика по осевой линии трубы
где - наружный диаметр сердечника (вытеснителя) ;
- толщина дистанционной планки устанавливаемой между сердечником и змеевиком.
Критическое число Рейнольдса определяющее:
ламинарный режим течения
турбулентный режим течения
Число Нуссельта для турбулентного режима течения жидкости (Re>14100) [8] c.370
где - поправка учитывающая влияние на теплоотдачу центробежного эффекта.
Коэффициент теплоотдачи
Коэффициент теплоотдачи со стороны пара
Площадь межтрубного пространства по поперечному сечению аппарата
где - внутренний диаметр кожуха.
Число Нуссельта для турбулентного течения пара (Re > 2104)
Коэффициент теплопередачи.
Термическое сопротивление стенки трубы
где - толщина стенки трубы; - коффициент теплопроводности стали марки 10 [8]c.371.
Средняя логарифмическая разность температур
Площадь поверхности теплообмена
8.2 Конструктивный расчет
Принятая площадь поверхности теплообмена с учетом 20%-ного запаса
Длинна теплообменной трубы
Число витков змеевика
где - шаг навивки змеевика.
Длина теплообменной трубы с учетом припусков на входной и выходной участки змеевика
где - односторонний припуск по длине трубы.
8.3 Гидродинамический расчет
Гидравлическое сопротивление аппарата по трубному пространству (тракт жидкого фреона-12)
где - коэффициент трения при турбулентном режиме течения.
Потеря давления на преодоление местных сопротивлений при круговом движении потока внутри змеевика
где -коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 360º в одном витке; n=6 – число витков змеевика.
Общее гидравлическое сопротивление по трубному пространству
Гидравлическое сопротивление аппарата по межтрубному пространству (тракт пара фреона-12)
Принятый диаметр штуцеров на входе пара в аппарат и на выходе из него (труба 89х45 мм).
Площадь сечения штуцера
Скорость пара в штуцере
Сумма местных сопротивлений на входе в аппарат и на выходе из него [8]c.373
где -коэффициент местного сопротивления; n=2 – число входов и выходов.
Потеря давления на трени [8] c.373
где n=6 – число витков змеевика.
Общее гидравлическое сопротивление по межтрубному пространству
Настоящая дипломная работа посвящена вопросу модернизации установки по обезвреживанию и утилизации окислителя ракетного топлива (меланжа). Целью работы является проектирование холодильной машины для отвода теплоты из реактора.
Для выполнения поставленной цели в работе были выполнены следующие расчеты:
) в специальном разделе:
- расчет теплопритоков в реакторе;
- поверочный расчет змеевикового аппарата и реактора;
- расчет параметра цикла ХМ подбор компрессора;
- тепловой конструктивный и прочностной расчет теплообменного оборудования входящего в состав ХМ а именно кожухотрубного испарителя затопленного типа регенеративного теплообменника воздушного конденсатора.
) в технологическом разделе:
- расчет припусков на изготовление фланца;
- разработка маршрутной технологии.
)в экономическом разделе:
-расчет себестоимости 1 кг полученного удобрения и сравнение ее с заграничным аналогом;
) в разделе охраны труда:
-вредные и опасные факторы условия нейтрализации оборудования;
При производительности установки по нейтрализации окислителя ракетного топлива – 1000 кгч 7200 тгод в работе получены расчетные значения: холодопроизводительность холодильной установки – 105 кВт тепловая нагрузка на конденсатор холодильной установки – 1439 кВт.
Проведенные расчеты позволяют заинтересованным лицам модернизировать работоспособную установку по утилизации окислителя ракетного топлива которая обеспечивала бы требования по технологии охраны труда и было бы конкурентноспособным по сравнению с заграничными аналогами.
Методичні вказівки до виконання дипломних проектів і дипломних робіт із спеціальностей 090520 «Холодильні машини та установки» та 090508 «Компресори пневмоагрегати та вакуумна техніка» професійного напряму 0905 «Енергетика» для студентів денної форми навчання. Укладач – Ю.М. Вертепов. – Суми: Вид-во СумДУ 2005. –10с.
Газета «Зеркало Недели» № 27(502) 10 - 16 Июля 2004г.
М.Мельников и др. «Справочник азотчикат.II». –М.: «Химия» 1969. –567с.
Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств. Под ред. В.Н. Стабникова. –К.: «Вища школа» 1982. –189 с.
Машины и аппараты химических производств. Под ред. П.М.Чернобыльского. М.: «Машиностроение» 1974. –456с.
Манусов Е.Б. Буянов Е.А. Расчет реакторов объемного типа. – М.: «Машиностроение» 1978. –111с.
Быков А.В. Холодильные машины.Справочник.1982.
Кошкин Н.Н. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машины.- Л.: «Машиностроение»1976.-462.
Данилова Г.Н. и др. Теплообменные аппараты холодильных установок. –Л.: «Машиностроение» 1986. –303с.
Свердлов Г.З. Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. –М.: Легкая и пищевая промышленность 1978. –264с.
Кошкин Н.Н. Сакун И.А. Холодильные машины. -Л.: Машиностроение 1985. –510с.
Методичні вказівки до виконання економічної частини дипломних проектів за спеціальністю «8.090508 Компресори пневмоагрегати та вакуу-мна техніка» освітньо-кваліфікаційного рівнів «спеціаліст» «магістр» усіх форм навчання Укладачі: А.Ю. Жулавський О.М. Соляник – Суми: Вид-во СумДУ 2007. – 34 с.
Горбацевич А.Ф. Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. –Мн.: Выш. школа 1983. –256 с.
Краснощеков Е.А. и Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учеб. пособие для вузов.- 4-е изд. перераб.- М.:Энергия1980-288с.ил.
Хмельницкий Ю.В. Методические указания по оформлению текстовых документов. –Сумы: Изд-во СумГУ 1997. –42с.
Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин: Учеб.пособие для вузов по специальности «Холодильные и компрессорные машины и установки»Е.М. Бамбушек Н.Н. Бухарин Е.Д. Герасимов и др.; Под общ. Ред. И.А. Сакуна. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние 1987 с.:ил.
Богданов С.Н. Иванова О.П. Куприянова А.В. Холодильная техника: свойства веществ. Справочник. Л.: Машиностроение 1976. – 165с.
Теплообменные аппараты холодильных установокГ.Н. Данилова С.Н. Богданов О.П. Иванов и др.; Под общ. Ред. Д-ра техн. Наук Г.Н. Даниловой.- 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние 1986. – 303 с.: ил.
Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газа и жидкости. М. 1972 г. 720 стр. с илл.
Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник А.Э. Кравчик М.М.Шлаф и др.-М.:Энергоиздат1982 504с.ил.

Охрана труда.doc

2. Раздел по охране труда
1 Техника безопасности при работе с меланжем.
Все работы с окислителем АК-20к что представляю собой летающую агрессивную высокотоксическую гигроскопическую жидкость должны проводиться в соответствии с правилами технике безопасности утвержденными в установленном порядке.
При работе с окислителем а также при нейтрализации разлитого окислителя промывке и обработке аппаратур и тары из-под окислителя обслуживающий персонал должен быть обеспечен средствами индивидуальной защиты.
Для защиты органов дыхания при работе в сооружениях и на открытом воздухе при концентрации паров окислителя до 10 мгл и окружающей температуре к +300С применяют фильтруя противогазы марок МО-4 МО-49 ПРВ или промышленный противогаз марки В.
При большей загазованности применяют изолирующие противогазы марок П-46 П-46 Г П-4 П-50 при чистке резервуаров или цистерн - шланговые противогазы марок ПШ-1 и ПШ-2.
Для защиты кожаных покровов применяют специальную одежду:
куртку с капюшоном и брюками из защитных тканей;
сапоги резиновые антикислотные;
перчатки комбинированы из защитных антикислотных материалов.
Не разрешается контакт окислителя с горючими веществами из-за опасности возникновения пожара или взрыва.
Предельная допустимая концентрация паров окислителя в воздухе рабочих помещений равняется 5 мгм3 (в пересчете на N2O5).
2 Меры безопасности при нейтрализации технических средств от остатков окислителей.
Работы по нейтрализации технических средств от остатков окислителей должны выполняться под непосредственным руководством заместителя начальника состава то технической части с специально наученным личным
составом допущенным военно-врачебной комиссией к работе по КРП знающим их свойства имеющим опыт обращения с КР растворами и химическими реагентами которые сдали зачет из требований безопасности и пожарной безопасности а также по мероприятиям предоставления первой помощи при впечатлении указанными продуктами.
Все работы по нейтрализации технических средств проливов окислителей проводят только в средствах индивидуальной защиты: противогазах резиновых сапогах и резиновых варежках рекомендованных в инструкциях по применению этих продуктов. Защитная одежда должна быть исправной противогазы проверены на герметичность.
Работы по нейтрализации передвижных технических средств разрешается проводить на специально оборудованных площадках отделенных от жилых и общественных домов и хранилищ в соответствии с действующими санитарными нормами
Личному составу не занятому на роботах по нейтрализации запрещается находиться на резервуарах железнодорожных цистернах или в непосредственной близости от площадки нейтрализации.
Запрещается спуск людей в резервуары (цистерны) без защитной одежды без страхового пояса и бечевки а также без фильтрующего противогаза. При работе внутри резервуаров применяют только шланговые противогазы типа ПШ-1 Ш-2 или изолирующие противогазы.
Для проведения работ внутри резервуару (цистерны) необходимо выделять не меньше трех людей один из которых должен постоянно находится извне и беспрерывно вести страховку и наблюдение за рабочими внутри резервуара наблюдая также и за тем чтобы шланги противогазов не имели крутых изгибов и изломов а приемочные концы шлангов находились с воздушной стороны в зоне чистого воздуха.
Время беспрерывного пребывания внутри резервуару (цистерны) не должно превышать 10-15 мин. По окончанию указанного срока работающие должны отдыхать 10-15 минут на чистом воздухе. Возле резервуара в период работы следует постоянно иметь запасной шланговый противогаз.
При проведении работ по нейтрализации должны придерживаться противопожарных мероприятий. Территория площадке нейтрализации должна быть очищена от сухой листвы травы предметов органического происхождения.
На время нейтрализации должен выделяться пожарной пост с первоначальными средствами пожаротушения.
При проведении работ по нейтрализации технических средств из-под окислителей приводной насос обмивочно-нейтрализационной машины 81-311 или пожарной машины должен быть постоянно включенным для быстрой подачи воды на место проливпа меланжа аммиака. Водители этих машин должны постоянно быть готовыми к подаче нейтрализующего раствора и воды.
Запрещается слив меланжа и аммиака в водный раствор аммиака поскольку при этом проходит бурная реакция с сильным разогревом и распрыскиванием продукта.
ВНИМАНИЕ! Перед подачей водного раствора аммиака в техническую среду необходимо быть уверенным в том что газовое пространство среды соединено с атмосферой ( открытые вентили заглушки и тому подобное) через нейтрализатор паров заполненный водным раствором аммиака.
Нейтрализующая труба нейтрализатора паров должна иметь отверстия диаметром 10-12 мм по всей длине так чтобы 5-8 отверстий были выше уровня водного раствора аммиака. Это обеспечивает полное стравливание чрезмерного давления в нейтрализующем объекте и исключает попадание раствора аммиака в нейтрализующий объект в случае образования в нем разрежение.
При проведении работ по нейтрализации технических средств и проливов окислителя на месте работ должны быть растворы для промывания кожного покрова и глаз от меланжей и аммиака:
% раствор питьевой соды для промывания кожи;
-2% раствор питьевой соды для промывания глаз;
% раствор борной кислоты для промывания глаз при попадании в них водного раствор аммиака.
При попадании меланжа или аммиака на кожу или в глаза в первую очередь необходимо промыть поврежденную частицу большим количеством воды (ручьем) а потом соответствующим нейтрализующим раствором.
При повреждении парами меланжа или аммиака категорически запрещается проводить пострадавшему искусственное дыхание .
3 Технология нейтрализации технических средств от остатков окислителей.
Технология нейтрализации технических средств от остатков окислителей сложный многоуровневый процесс который включает в себя следующие технологические операции : максимально возможное удаление компонентов из технических средств; обработка технических средств нейтрализующими веществами или растворами; контроль качества нейтрализации (обезвреживание); удаление продуктов нейтрализации с нейтрализованного объекта; утилизация продуктов нейтрализации и обезвреживание растворов.
Технологи нейтрализации технических средств от остатков меланжа и аммиака включают подготовку к нейтрализации и выполнение нижеперечисленных операций с учетом конструкционных особенностей нейтрализуемых агрегатов.
Дренажные пары обязательно нейтрализуют в нейтрализаторе паров типа НП-М. заполненному 20-25% водным раствором аммиака в количестве 1000-1200 л.
Подготовка к нейтрализации включает в себя: подготовленние нейтрализующего раствора проверку работоспособности и расстановку технических средств.
Подключение парового простарнства нейтрализующего объекта с помощью
металорукавов к нейтрализату НП-М и стравливание чрезмерного давления.
Удаление остатков меланжа и амммиака из нейтрализующего объекта происходит с помощью ручных насосов очистного агрегата АЗК-5 или других средств в очисной резервуар РА-2 или бочку.
Залив в нейтрализующий объект воды до прекращения бурного выделения нейтрализующих паров в виде "белого дыма" из нейтрализатора паров НП-М или дренажного рукава опущенного в ведро с водным раствором аммиака.
На самом деле нейтрализация подача в нейтрализуемый объект любым перекачивающим средством водного раствора аммиака. При этом случается бурное выделение продуктов нейтрализации из нейтрализатора паров НП-М.
При проведении этой операции следует помнить что меланжи аммиак и их водные растворы тяжелее чем водный раствор аммиака поэтому при нейтрализации может происходить расслоение раствора: в нижней части раствор азотной кислоты а в верхний - раствор аммиака т.е. имеет место неполная нейтрализация остатков меланжей и аммиак. Этому обстоятельству также оказывает содействие геометрические размеры резервуаров которые утрудняют естественное смешивание раствор. Поэтому для обеспечения полной нейтрализации необходимо после перерыва выделения нейтрализатора НП-М "белого дыма" открыть крышку горловины резервуара и не спускаясь в резервуар смешать продукты нейтрализации компактного ручья воды под давлением из брандспойта машины 8Т-311.
После смешивание проверить полноту нейтрализации с помощью универсальной индикаторной бумаги: если рн раствор меньше 7.0 т.е. среда кислая необходимо добавить в резервуар водный раствор аммиака и довести рн до 7-9 т.е. к нейтральной или слаболуговой среды. Концентрацию паров меланжей (аммиака) в газовом пространстве нейтрализованного объекту проверить с помощью индикаторной трубки ИТ-2Т.
После этого из нейтрализованного объекта необходимо удалить редкие продукты нейтрализации с помощью насоса или других средств и проверить объект от летучих продуктов нейтрализации продувкой воздухом от воздухонагревателя 8Г-27У. Если воздухонагревателя 8Г-27У нет. То проветрить естественным путем открыв все люки технического средства.
После освобождения объекта от продуктов нейтрализации проводится ручьевая промывка внутренней поверхности нетрализуемого объекта водой механическое удаление продуктов нейтрализации путем протирки капроновыми щетками или ветошью и удаление воды.
Нейтрализация резервуаров
Остатки меланжа и аммиака откачивают ручным насосом или очистным агрегатом (или вытесняют воздухом в случае аммиака). при этом всасывающий рукав насоса помещают в сливную трубу в приямок резервуара для обеспечения более полного удаления остатков компонентов.
В резервуар с помощью обмивочно-нетрализационной машины 8Т-311 перекачиваемой станции ПСК-50 или другого средства подают воду через наливную трубу. Гидравлическое отверстие которое образовалось не дает парам компонентов выходить через газовыравнивующию линию в нейтрализатор паров. Подачу воды заканчивают после прекращения выделения "белого дыма" из нейтрализатора НП-М.
Потом в резервуар подают через наливную трубу водный раствор аммиака 20-25% концентрации при этом снова проходит выделение " белого дыма" из нейтрализатора НП-М. Прекращение его выделения свидетельствует о прекращении процесса нейтрализации. После этого вскрывают горловину люка-лаза и проводят смешивание продуктов нейтрализации в резервуаре компактным ручьем воды с брансбойта машины 8Т-М или пожарной машины. С помощью прибора ВПХР и индикаторных трубок Т-2Т определяют остаточную концентрацию паров меланжа (аммиака) в паровом пространстве резервуара. Одновременно определяют с помощью индикаторной бумаги рН продуктов нейтрализации. Если рН 7-9 и концентрация паров меньше 5 мгг и процесс нейтрализации считается законченным. Если рН меньше 7 а концентрация паров меланжа и аммиака больше 5 мгг то в резервуар подается дополнительное количество водного раствор аммиака порциями по 30-50 дм к полной нейтрализации редкой и паровой фаз. При рп выше 9 в резервуар подают дополнительную воду для разбавления продуктов нейтрализации. Открывают все горловины резервуара и проверяют его продувкой воздухом от воздухонагревателя 8Г-27У. При отрицательной температуре окружающего воздуха его подают в резервуар подогретым. Одновременно проводят откачку продуктов нейтрализации из резервуара.
После проветривания резервуара с соблюдением правил безопасности спускаются в резервуар и обмывают внутреннюю поверхность ручьем воды из брансбойта (500-1000 дм3) после этого проводят механическое удаление солей и других отложений из стенок резервуара капроновыми щетками или тряпьем. Откачивают промывную воду потом резервуар ополаскивают небольшим количеством воды (300-500 дм3 для РА-100) откачивают ее и алюминиевые резервуары обрабатывают дополнительно ингибитором атмосферной коррозии.
Нейтрализация автотранспортных средств
Перед началом работ по нейтрализации автотранспортных средств удаляют из них остатки меланжей в соответствии с инструкцией по эксплуатации автотранспортного средства.
Для нейтрализации автоцистерны (придиры-цистерны) устанавливают с небольшим уклоном в сторону горловины на площадке нейтрализации. Проверяют затворенные или вентили и краны. Ведро или полубочку заполняют на % объема 20-25% водным раствором аммиака снимают заглушку с дренажной трубопровода снимают заглушку из дренажного штуцера и присоединяют к нему металорукав второй конец которого опускают в ведро с аммиачной водой так чтобы рукав был над зеркалом жидкости. Открывают вентиль и стравливают давление из творила автоцистерны. Потом через сливную магистраль в автоцистерну из обмивочно-нейтрализационной машины или другого средства подают воду то тех пор пока не прекратится бурное выделение " белых паров" из металорукава опущенного в раствор аммиака. Залив воды проводят только при положительных температурах окружающего воздуха. При отрицательных температурах заливают аммиачную воду. После прекращения выделения паров из металорукава опущенного в нейтрализатор в автоцистерну ручным ( вспомогательным) насосом через всасывающий штуцер подают водный раствор соответствующей концентрации при этом снова случается выделение "белых паров". Раствор аммиака подают со скоростью 30-40 дм3мин. До тех пор пока не прекратится выделение " белых паров" из нейтрализатора. Для нейтрализации всех коммуникации жидкость прокачивают " кольцо" на протяжении 5-ти минут. Для проверки полноты нейтрализации отбираются пробу жидкости таким же способом который и пробу основного продукта. Полноту нейтрализации проверяют с помощью универсальной индикаторной бумаги. Если среда кислая (рн меньше 7). в цистерну прибавляют небольшими порциями по 5-10 дм дополнительное количество водного раствора аммиака к достижению рн раствор 7-9. После этого повторяют перекачку жидкости "на кольцо" на протяжении 5-10 минут. По окончании нейтрализации следует слить продукты нейтрализации которые представляют собой водный раствор нитрата аммония - широко распространенное азотное удобрение (норма на грунт не должна превышать 90-160 кгга).Сливать остатки жидкости надо через все точки ливень предусмотренные инструкцией по эксплуатации после чего все сливные краны и пробки необходимо закрыть. После нейтрализации промывают автоцистерну заполнением (к перелива) водой ( в зимнее время аммиачным раствором) с последующей прокачкою жидкости "на кольцо" 10-15 мин. Промывную воду из автоцистерны сливают на грунт аммиачный раствор - в специальный резервуар так чтобы его можно было использовать повторно. Сливают промывную жидкость также как и продукты нейтрализации из отстойника а потом через сливные краны и пробки. При ливне промывочную воду проверяют на кислотность с помощью индикаторной бумаги. В случае кислой реакции нейтрализацию и промывку автоцистерны необходимо повторить тратя при этом в два-три раза меньшее количество водного
раствора аммиака который прошел прежде на нейтрализацию.
Нейтрализованную и промытую автоцистерну сушат горячим воздухом (от воздухонагревателя 8Г-27У) подавая его одновременно через всасывающий и напорный штуцеры и открытую горловину цистерны. Па автоцистерне все вентили и сливные краны должны быть открыты. В зимнее время для ускорения сушки цистерну следует затворять брезентом оставляя выход для воздуха. Критику горловины и прочее съемное оборудование вчасности трубки манометров и вакуумметров снимают из цистерны ( к сушке) промывают водой ( зимой - водным раствором аммиака) и сушат горячим воздухом. Нейтрализация фильтров рукавов трубопроводов и другого оборудования.
Предварительно из фильтров рукавов трубопроводов необходимо полностью слить остатки меланжа (аммиака) в очисной резервуар. Нейтрализация фильтров проводится полным заливом водного раствора аммиака. После этого фильтр необходимо раздоры промыть фильтрующие элементы в горячей воде и просушить их ( продуть) сжатым воздухом. Промыть и просушить корпус фильтра собрать фильтр заглушить все патрубки чтобы при хранении в корпус фильтра не попадались влага и пыль из атмосферы. Металорукава и перхлорвиниловые рукава нейтрализуют полным сливом. Для этого поднимают оба конца рукава на высоту 0.5-10 и сливают в его водный раствор аммиака. Проверяют полноту нейтрализации с помощью универсальной индикаторной бумаги. Как правило количество остатков продукта в рукаве небольшое в сравнении с количеством залитого нейтрализующего раствор поэтому его целесообразно использовать для нейтрализации второго рукава и др. Пока рН раствор не станет равному 7-9 т.е. полностью израсходуется весь раскрытый аммиак. После ливень нейтрализующего раствор мегалорукав промывают чистой водой из брансбойта машины 8Т-311Г и сушат горячим воздухом к полному удалению влаги. По окончанию сушки обязательно ставят заглушки на конце рукава. Для нейтрализации трубопровода стационарных резервуаров (РА-33 РА-100
отсоединяют от вертелов резервуаров ( вентиле резервуара должны быть закрытыми). Полностью заливают трубопровод водным раствором аммиака проверяют полноту нейтрализации с помощью универсальной индикаторной бумаги выливают продукты нейтрализации из трубопровода промывают его водой из брансбойта и просушивают горячим воздухом после чего трубопровод устанавливают на место. Перед нейтрализацией трубопровод ПСТК-100 необходимо опорожнить от продуктов и отсоединять от средств перекачки. Опорожненный и изолированный от обвязки трубопровод соединить с атмосферой через приемочный резервуар РН-2 (пустой) нейтрализатор паров ПП-М. заполненный 20-25% водным раствором аммиака ( 1000-1200 дмЗ). Все вентили и задвижки от начала трубопровода к нейтрализатору паров Ш-М ( включительно) кроме вентилей и задвижек на ответвлениях должны быть полностью открытые.С помощью обмивочно-нейтрализующей машины 81-311Г или другого перекачивающего средства в трубопровод подастся при положительных температурах 05 г 5% водной раствор аммиака а потом сразу же 0.5 г воды а зимой - 1 г концентрированной водного раствор аммиака. Трубопровод считается нейтрализованным если рн среда 7. Дополнительная промывка трубопровода при этом не требуется. Продукты нейтрализации вытеснены в резервуар РН-2 необходимо привести к нейтральной или слаболужной реакции и слить в техническую канализацию или на грунт в специально отведенном месте. При нейтрализации трубопровода концентрированными растворами остаточная концентрация аммиака в растворе после нейтрализации им трубопровода может быть довольно высокой ( до 10-15%). Такой раствор может быть использованным вторично а также для нейтрализации паров и проливов меланжа и аммиака.
Большое количество бочек из-под меланжа и аммиака необходимо нейтрализовать с помощью струнных промывочных агрегатов для промывания бочек. Технология нейтрализации бочек включает в себя три последовательные операции: обработку нейтрализующим раствором обработку водой и сушку горячим воздухом от воздухонагревателя 81-27 (8Г-27У).Отделенные бочки нейтрализуют путем подачи в каждую из них воды с помощью ручного насосу небольшими порциями (8-10 дм ) а потом приблизительно столько же водного раствор аммиак. После ливень остатков промывочной жидкости баке необходимо просушить воздухом к полному удалению влаги (паров аммиака).При нейтрализации бочек на площадке с подветренной стороны в открытой таре (полубочки ведра) в непосредственной близости от места проведения работ должен находиться водный раствор аммиак для обеспечения нейтрализации паров от меланжей и аммиака.
Технология обезвреживания отработанных рабочих растворов
Полное обезвреживание кислых сточных вод проходит в процессе нейтрализации технических средств от остатков меланжей и аммиак и обеспечивается при точном соблюдении технологии нейтрализации. Продукты нейтрализации меланжей аммиак и их паров водными растворами аммиак представляют собой растворы аммиачной селитры.
4 Контроль качества нейтрализации (обезвреживание) технических средств и полноты обезвреживания дренажных паров сточных вод и отработанных растворов
Контроль качества нейтрализации технических средств от остатков меланжа и аммиака сточных вод полагается на заместителя командира по технической части и выполняются силами лаборатории (военной части).
Качество нейтрализации технических средств оценивают по остаточной концентрации в них компонентов и по их состоянию внутренней поверхности нейтрализованных средств.
Остаточную концентрацию паров определяют с помощью индикаторных трубок индикаторной бумаги и аналитическими методами. Состояние поверхности оценивают визуально в процессе проведения работ внутри технических средств и по окончанию нейтрализации. Внутренние поверхности технических средств должны быть чистыми и сухими содержимое паров компонентов в нейтрализуемых объектах должно быть не ниже или ровно их ПДК в атмосферном воздухе населенных городов.
В противоположном случае необходимо проверить обработку технических средств.
Контроль полноты нейтрализации от меланжа и аммиака проверяют с помощью индикаторных трубок Т-2Т с двумя синими кольцами и устройства ВПРХ.
Полноту нейтрализации сточных вод и концентрацию паров аммиака проверяют с помощью универсальной индикаторной бумаги рн продуктов нейтрализации должен быть в пределах 7-9 т.е. нейтральная или слаболужная среда.
Продукты нейтрализации представляют собой раствор аммиачной селитры которая применяется как удобрение ( норма на грунт не должна превышать 90-160 кгга). При рн продуктов нейтрализации меньше 7 т.е. в нейтрализующий объект прибавится дополнительное количество аммиака к достижению рн 7-9.Полнота нейтрализации дренажных паров меланжей и аммиака также проверяется с помощью индикаторных трубок ИТ-2Т. О завершении процесса нейтрализации полноте нейтрализации дренажных паров затратам водного раствор аммиака можно также судить по вторичным
признакам: бурному выделению летучих продуктов нейтрализации в виде "белого дыма". Прекращение выделения "белого дыма" или изменение его цвета свидетельствует об окончании процесса нейтрализации или растрачивании и необходимости замены водного раствор аммиака.
Остаточную концентрацию паров аммиака определяют с помощью универсальной индикаторной бумаги для чего ее необходимо привязать к чистому метрштоку и тому подобное смочить чистой (лучше дистиллированной) водой и опустить в люк нейтрализующего объекта. Если рн больше 7 это свидетельствует о наличии паров аммиака и необходимости дополнительной промывки водой и проветривание нейтрализующего объекта.
При применении водных растворов аммиака для нейтрализации технических средств изготовленных из алюминия и его сплавов возможно потемнение поверхности что обрабатывается вследствие образования тонкой пленки нитритов металлов но это не оказывает влияния на качество меланжа и аммиака и потому не является признаком брака.
5 Техника безопасности по водному раствору аммиака
Аммиак водный технический марки Б. что выпускается за ГОСТ 9-77 представляет собой 20-25% раствор синтетического газообразного аммиака в воде. Это прозрачная бесцветная летучая жидкость с характерным резким запахом аммиака которая имеет вязкость близкую к вязкости воды. Водный аммиак широко применяется в промышленности медицине и сельском хозяйстве . 10% раствор аммиака известный под названием " нашатырный спирт".
Плотность температура замерзания и кипение водных растворов аммиака в зависимости от их концентрации приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Некоторые термодинамические параметры водного раствора аммиака
Концентрация % массы
Плотность при 20 С кгг
Температура замерзания. С
Водные растворы аммиака имеют ярко выраженными щелочными свойствами вследствие образования гидрата окиси аммония N114011. Медь и ее сплавы ( латунь бронза) в контакте с аммиаком быстро разрушаются. Алюминий и его сплавы также корозируют в водном аммиаке поэтому хранение водных растворов аммиака в резервуарах из алюминия и его сплавов запрещается. Углеродные и нержавеющие стали а также чугун целиком стойкие к аммиачным растворам.
Большинство используемых в технических средствах неметаллических материалов (фторопласт 4 полиэтилен ПОВ-67 бензостойкая и обычная резины специальные резины полихлорвениловые рукава смазки и др.) стойки к водным растворам аммиака.
Водный аммиак - агрессивная и опасная к применению жидкость. При работе с ней необходимо быть осторожным. Продолжительное действие (больше 1 мин.) концентрированных растворов на кожу человека может привести к образованию ожогов. Сильное опасное попадание раствора в глаза.
Пары аммиака в воздухе вызывают раздражение верхних дыхательных путей; при больших концентрациях вызывают слезоточивость и боль в глазах приступы кашля головокружение. В тяжелом случае возможный летальный исход.
Допустимая концентрация аммиака при продолжительной работе в закрытом помещении без противогазов - 002 мгдм3. Раздражительность ощущается при концентрации 004 мгдм3 .
Водный раствор аммиака необходимой концентрации готовят в стальному (нержавеющий стали) резервуаре путем разбавления водой концентрированного водного раствор аммиака. При этом расчет потребного количества концентрированного раствора аммиака и воды ведут за формулой:
Где: X - масса концентрированного раствор аммиака с исходной концентрацией Са (% массы) кг; А - заданное количество готовим раствор с требуемой концентрацией Сх ( % массы) кu;
Пример: для подготовки 1500 кг (А) 3% (Сх) раствора нужно следующие:
Х= 1500*325 = 180 кг 25% концентрированного раствор аммиака и 1500-180=1320 кг воды.
Концентрация аммиака в воде определяют по номограмме измеряя его плотность и температуру.
Пример: при температуре 900С плотность водного раствор аммиака равняется 0947 кгм3 . Из номограммы мы находим что концентрация аммиака в воде составляет 14% массы.
Приблизительные затраты водного раствора аммиака определяют из расчета который на 1 кг в том числе и и в первой фазе требуется 40С аммиачного раствор ( С- концентрация водного раствор аммиака который применяется).
Процесс нейтрализации меланжей аммиака и их паров водными растворами сопровождается бурной реакцией с выделением тепла и большого количества мелких взвешенных частей нитрата амоний ( NН4О3) в виде "белого дыма".
О завершении процесса нейтрализации или растрачивании водного раствора аммиака потратившею на нейтрализацию можно судить по значительному уменьшению интенсивности реакции и практическому улучшению выделения выделением продуктов нейтрализации в виде " белого дыма".
Продукты нейтрализации и промывные воды которые имеют рн=7-8 (определенны с помощью универсального индикаторного измерения ТУ 6-09-1181-76) сливаются на грунт.
6 Расчет заземления для стационарной установки
Рассчитать заземление. Заземлители в углублении и размещены в один ряд(глубина углубления h=80 см)
Тип заземлителя - стрежень.
Длина заземлителя lтр = 350 см.
Диаметр заземлителя dтр = 6 см.
Ширина соединительной полосы - 4 см.
Климатическая зона - III.
В соответствии с требованиями ПУЕ определяется допустимое сопротивление растеканию тока в заземлении RЗ . Для сетей с напряжением до 1000 В можно взять RЗ = 4 Ом.
Определяется удельное сопротивление грунту который рекомендовано для расчета: ρтабл = 70000 Ом · см.
Определяются повышенные коэффициенты для вертикальных заземлителей КП.Т. и для соединительной полосы КП.С. которые учитывают изменение сопротивления грунту в разные поры года в зависимости от наличия осадков: КП.Т. =1618 принимаем КП.Т.=17; КП.С. = 35-45 принимаем КП.С. = 4.
Определяется удельное расчетное сопротивление грунта для вертикальных электродов (труб или стержней) рассчитывают с учетом неблагоприятных условий с помощью повышенного коэффициента :
Определить удельное расчетное сопротивление грунту для горизонтального заземлителя (соединительной полосы):
Определяется расстояние от поверхности земли к середине вертикального заземлителя:
где hз - глубина заземления труб hз = 80 см;
lтр - длина вертикального заземлителя lтр = 350 см
Определяется сопротивление растеканию тока для одиночного вертикального заземлителякоторый расположен ниже от поверхности земли:
Определяется необходимое количество вертикальных заземлителей без учета коэффициента экранирования:
Определяется расстояние между вертикальными заземлителями при соотношении с = Lтрlтр . Для стационарных углубленных заземлителей это соотношение берется таким = 1:
Определение коэффициента экранирования = Lтрlтр Э.Т. = 0388.
Определяется необходимое количество вертикальных заземлителейс учетом коэффициента экранирования:
Определяется расчетное сопротивление растеканию тока при взятом числе вертикальных заземлителей пт.Э.:
Длина соединительной полосы:
Определяется сопротивление растеканию тока в соединительной полосе:
где hз - глубина заземления вертикальных заземлителей hз = 80 см;
b - ширина соединительной полосы b = 4 см
Определяется коэффициент экранирования Э.З.С. = 019.
Определяется расчетное сопротивление для растекания электрического тока в соединительной полосе с учетом коэффициента экранирования :
Определяется общее расчетное теоретическое сопротивление растеканию тока от вертикальных заземлителей и соединительной полосы :
Уравнивая значение RЗ и Rобщ.расч. (RЗ = 4 Ом > Rобщ.расч. = 374 Ом) можно сделать вывод которая использована система заземления эффективная.