TOPLOTNI APARATI I UREĐAJI

PREDAVANJE I

Nastavnik: dr.sc. Izet Alić, van.prof.

Upoznavanje sa planom radaUNIVERZITET U TUZLI MAŠINSKI FAKULTET

NASTAVNI PROGRAM PREDMETA/KURSA:

TOPLOTNI APARATI I UREĐAJI

FAKULTET MAŠINSKI

UNO TERMOTEHNIKA

SMJER

ODSJEKENERGETSKO MAŠINSTVO

ECTS5

SEDMIČNI BROJ SATI U SEMESTRU

Predavanja 2Auditorne vježbe 1Eksperimentalne vježbe 1NASTAVNIK Dr.sc. Izet Alić, van.prof.ASISTENT Mr.sc. Izudin Delić, viši as.INTERESNA GRUPA Studenti treće godine energetskog odsjeka

KONSULTACIJE Dan, vrijeme, mjesto (biće naznačeno po dogovoru sa studentima)

DODATNE INFORMACIJE U VEZI KURSA

Adresa fakulteta Univerzitetska 4, 75000 TuzlaTelefon 00387 35 320 920Fax 00387 35 320 921Telefon (kancelarija) 00387 35 320 920Web strana fakulteta www.untz.baWeb strana nastavnog kursa

PREPORUČENA LITERATURA

1.S. Sebastijanović, S. Dobrosavljević: Procesna aparatura i prerada nafte, Banja Luka, 2001. 2. S. Rozogaj: Procesni aparati i uredjaji, Sarajevo 1980.god.3. Grupa autora: Hemijsko inženjerstvo, Beograd 1987.god.

PREDUSLOVIOdslušani Mehanika fluida I, Mehanika fluida II, Prenos topline i mase I.

SADRŽAJ KURSA Proračun i projektovanje procesnih postrojenja i procesa. Aparati u procesnoj tehnici. Posude pod pritiskom kao osnova termoaparata. Klase posuda i klase zavarenog spoja. Materijal za izradu posuda. Konstrukcija i proračun posuda. Izmjenjivači topline: rekuperativni, regenerativni i miješajući. Termički i hidraulički proračun izmjenjivača. Materijalni i energetski bilans. Osnove toplotnih pumpi. Sušare, konstrukcija i podjela. Kolone i reaktori, osnovne funkcije Osnovi projektovanja toplotnih aparata u procesnoj industriji. CILJEVI KURSA

Cilj kursa je da studentima da osnovna znanja iz aparate, uređaja i mašina procesne tehnike, te da razviju sposobnost primjene ranije stečenih teoretskih znanja iz fundamantalnih predmeta.

OČEKIVANE RAZVIJENE SPOSOBNOSTI/KOMPETENCIJE STUDENATA

Na kraju semestra/kursa uspješni studenti, koji su tokom čitavog nastavnog perioda kontinuirano obavljali svoje obaveze, će biti osposobljeni da samostalno rješavaju jednostavnije probleme iz područja procesne tehnike, tj. biti će u mogućnosti projektovati neke jednostavnije procese.

NASTAVNE METODE Predavanja, auditorne i laboratorijske vježbe

Pohađanje nastave (predavanja i vježbi) je obvezno. Vježbe čine cjelinu s predavanjima, a služe kao priprema za provjeru znanja.

METODE PROVJERE ZNANJA test programski zadatakzavršni ispit

2 testa (teorija)-pismena provjera2 programska zadatka – samostalna izrada zadanih problemazavršni ispit – usmena provjeraMETODE OCJENJIVANJA STUDENATA 10 + 40 + 25 + 25 = 100 bodova

SISTEM BODOVANJA

Prisutnost nastavi + odrađene laboratorijske vježbe sa predatim izvješatajem18 dolazaka (9P+9V) = 1bod;............ 27 do 30 dolazaka = 10 bodova

10 bodova

Testovi (ukupno 40 bodova)2 testa (teorija) x 20 = 40 bodova 40 bodovaProgramski zadaci 1 x 10 + 1 x 15 = 25 bodova 25 bodovaZavršni ispit

25 bodova

SISTEM OCJENJIVANJA

Student mora da osvoji najmanje 50 % bodova na svakom testu kako bi mu se priznali bodovi osvojeni na testu. Student mora na završnom ispitu ostvariti minimalno 10 bodova.

Ocjene:54 do 63 bodova 6 (šest)

64 do 73 bodova 7 (sedam)

74 do 83 bodova 8 (osam)

84 do 93 bodova 9 (devet)

94 do 100 bodova 10 (deset)

PREPISIVANJE Ukoliko student bude prepisivao na ispitu njegov rad se neće bodovati.

PREPURUČENA DODATNA LITERATURABogner, M.: Konstrukcije i proračun procesnih aparata, MF Beograd 1991.www.engineeringpage.comwww.processassociates.com

Sedmica Dan Datum Naziv predavanja Broj sati

1 Proračun i projektovanje procesnih postrojenja i procesa.

2

2 Aparati u procesnoj tehnici. 23 Posude pod pritiskom kao osnova

termoaparata. 2

4 Klase posuda i klase zavarenog spoja.

2

5 Materijal za izradu posuda.

Konstrukcija i proračun posuda.

2

6 Izmjenjivači topline: rekuperativni, regenerativni i miješajući.

2

7 Termički i hidraulički proračun izmjenjivača.

Materijalni i energetski bilans.

2

8 Test 1 29 Osnove toplotnih pumpi.

2

10 Osnove teorije procesa sušenja. 211 Sušare, konstrukcija i podjela.

2

12 Osnovne funkcije kolona. 213 Osnovne funkcije raaktora. 214 Osnovi projektovanja toplotnih

aparata2

15 Test 2 2Ukupno: 30

Proračun i projektovanje procesnih postrojenja i procesa

• Procesna industrija je privredna djelatnost prerađivanja sirovina ili poluproizvoda u gotove proizvode pretežno strojevima.

• Prema vrstama sirovina i finalnih proizvoda industrija se dijeli na niz grana među kojima su: proizvodnja električne energije, proizvodnja i prerada uglja, proizvodnja i prerada nafte, crna metalurgija, metalurgija obojenih metala, brodogradnja, hemijska industrija, industrija građevinskog materijala, drvna industrija, industrija papira, tekstilna industrija, industrija kože i obuće, industrija gume, prehrambena industrija, grafička industrija, industrija duhana, filmska industrija i druge.

• Procesna postrojenja predstavljaju skupove procesnih jedinica (reaktora, izmjenjivača toplote, apsorbera, separatora, rezervoara, pumpi, cjevovoda, itd.) koji su međusobno povezani sa ciljem da određene polazne sirovine prevedu u željene proizvode uz korištenje potrebne energije, na što ekonomičniji način.

• Osnovni zahtjevi koje procesno postrojenje mora da zadovolji u toku rada su:

1. sigurnost (bezbjednost), koja predstavlja osnovni zahtjev i ostvaruje se održavanjem radnih parametara (pritisak, temperatura, protok, koncentracija hemijskih supstanci) u okviru propisanih granica;

2. proizvodna specifikacija, odnosno potreba da se postigne željeni kapacitet i kvalitet finalnih proizvoda;

3. zahtjevi u pogledu očuvanja okoline koji su definisani raznim zakonima koji određuju granice opsega u kojima moraju da se nalaze temperatura, koncentracije pojedinih hemijskih supstanci, i protoci izlaznih struja iz postrojenja, tako da ne ugroze okolinu;

4. radna ograničenja koja se moraju poštovati kod nekih tipova opreme (sudovi ne smiju da se preliju ili da ostanu prazni, temperatura ne smije da pređe određenu granicu, itd.)

5. ekonomski zahtjevi koji određuju da rad postrojenja mora da bude u skladu sa tržišnim uslovima: mogućnost nabavke polaznih sirovina i potražnjom za gotovim proizvodima, pri čemu treba postići što veću ekonomičnost u korištenju sirovina, energije, kapitala i ljudskog rada.

• Svako industrijsko postrojenje sagrađeno je sa svrhom realizacije određenog tehnološkog procesa.

• Temeljni cilj projektovanja industrijskog postrojenja je da osigura sigurni, energetski efikasan i privlačni okoliš za rad, istraživanje, razvoj i proizvodnju industrijskih proizvoda.

• projektovanje modernog procesnog postrojenja je složena djelatnost koja primjenjuje teoriju i praksu inženjerstva zajedno s radnim iskustvom.

• CILJ projektovanja: - izrada ekonomičnog projekta postrojenja koje će zadovoljiti specifične zahtjeve naručitelja i predviđene lokacije.

Prikaz organizacije projekta u procesnoj industriji

•Kako se vidi, nadzor nadukupnim radom ikoordinaciju međuspecijalistima obavljavoditelj projekta.• Voditelj projekta jeodgovoran za ukupnoprojektovanje i izgradnjuprocesnog postrojenja.• Osnovna struka voditeljaprojekta je hemijsko ilistrojarsko inženjerstvo.

• Osmišljavanje procesa koji će se graditi treba sadržavati ideju o potrebi proizvodnje nekog proizvoda, koja može biti rođena od strane marketing odjeljenja, upravljačkog tima ili pojedinca.

• Razvoj industrijskog procesa je kreativna aktivnost koja ima za cilj prikupiti i koordinirati sve informacije i podatke neophodne za projektovanje, konstrukciju i pokretanje novog industrijskog postrojenja koje je ekonomski profitabilno.

• Detaljnim projektovanjem realiziraju se izvođački projekti i dokumentacija za izradu ili nabavku kompletne opreme, njenu montažu, za izvođenje svih potrebnih instalacija i za izgradnju pratećih objekata.

• Procesi projektovanja procesnog postrojenja

• PROJEKTNI ZADATAK - mora u potpunosti ukazati na: - proizvode koji se žele proizvoditi, - sirovine od kojih će se dati proizvodi proizvoditi, - kapacitet, tj. količine u kojima će se navedeni proizvodi proizvoditi, - kvalitet proizvoda i način pakovanja, - skladištenje, - nusproizvode, - sigurnost postrojenja, - transport i manipulacija, - osiguravanje energije, - potencijalne lokacije - prateći objekti, - proizvodni proces u osnovi, - drugi podaci potrebni za projektiranje.

• Daju se osnovni zahtjevi na projekt uz:

– tehničku,

– ekonomsku,

– vremensku

– pravnu stranu.

• Projektni zadatak radi naručitelj sam ili uz pomoć projektanta, stručnjaka. Obično se traži da ljudi s puno iskustava i znanja definiraju okvire projekta. PZ ima bitni uticaj na kvalitet cijelog projekta, jer je temelj svega.

• IDEJNA RJEŠENJA • Određivanje osnovnih parametara željenog rješenja.

Grubo se odabire oprema i radi troškovnik (česte procjene).

• Radi se redovno u više varijanti koje se uspoređuju po kvaliteti i troškovima. Za svaku varijantu mora biti jasno tehničko rješenje i njegovi učinci.

• Traži se optimalno tehničko ekonomsko rješenje. Idejni rješenje je osnova za daljnje analize i odluku o izboru optimalne varijante.

• IDEJNI PROJEKT • Odabrano idejno rješenje se dalje razrađuje sa

svrhom:

• izrade investicijskog elaborata

• podloge za glavni projekt

• Idejni projekt se ne mora uvijek raditi (može se raditi idejno rješenje pa onda glavni projekt). Idejni projekt može biti osnova za tender. Idejnim projektom se obično posebno razrađuju energetski tokovi i informacijski tokovi.

• INVESTICIJSKI ELABORAT • Prošireni idejni projekt s ekonomskom analizom:

• rentabilnosti

• odnosa na tržištu

• opravdanosti povećanja kapaciteta, zamjena ili modernizacija opreme

• načina finansiranja

• Radi se na osnovi projektnog zadatka ili odabranog idejnog rješenja, a služi kao dio obaveznog dokazivanja potrebnih sredstava za investicije

• GLAVNI PROJEKT

Svrha:

• Dobiti osnovu za izradu izvedbene dokumentacije

• Osnova za izradu tendera

• Detaljno se razrađuje IP ( npr. smještaj razvoda usklađen s građevinskim projektom, smještaj elementa u razvode ...).

• Ne zna se još isporučitelj opreme pa ne mogu svi detalji biti razrađeni.

• GP se može izbjeći ukoliko se sklopi ugovor direktno s proizvođačem, isporučiteljem opreme, koji ugrađuje svoju tipsku opremu.

• GLAVNI IZVEDBENI PROJEKT

• Radi se na temelju idejnog projekta ili glavnog projekta.

• Poznat je proizvođač opreme.

• Svrha: Pripremiti svu dokumentaciju da se oprema može naručiti i obaviti sklapanje (montaža) industrijskog postrojenja.

• DOKUMENTACIJA ZA POGON I ODRŽAVANJE

• Obrada dokumentacije s obzirom na eksploataciju.

• Važni dio su upustva! Nedostatak pravih upustava može zadavati velike probleme

• DPO se mora posebno tražiti - nije uključena u uobičajenim projektima (u slučaju skupljih i kompliciranijih postrojenja investitor treba obavezno zahtijevati (i ugovoriti) ovu dokumentaciju

• DPO traži dugotrajno provjeravanje – naknadne studije i tek onda se ovjerava za upotrebu. Podliježe stalnim korekcijama.

• Pri pisanju upustava treba poštivati propise i prilagoditi ih nivou stručnosti osoblja koje upravlja i održava IP.

• Dokumentacija ovog tipa radi se samo na zahtjev korisnika, a njezin oblik i sadržaj ovisi o: • Lokalnim propisima, • Internom propisu investitora, koji često vode računa i o stručnoj kvalifikacijskoj strukturi, odnosno stručnom nivou osoblja koje upravlja i održava pogon.

• KOMPONENTE PROJEKTA • Komponente tehničkog dijela projekta proizlaze iz strukture postrojenja, a to su u

pravilu:

• Tehnološki

• Građevinski

• Strojarski

• Hidraulički

• Pneumatski

• Energetski

• Elektrotehnički

• I ostali, već prema postrojenju

• Osnovni blokovski prikaz redoslijeda aktivnosti pri projektiranju

• Razvoj kompletnog tehnološkog procesa predstavlja veći broj sadržaja i aktivnosti kakvi su:

- definiranje pojedinih faza i osnovne strukture procesa,

- izbor lokacije,- regulisanje patentne zaštite i drugih administrativnih

i zakonskih pitanja,- prostorni raspored postrojenja,- kontrola i funkcioniranje procesa,

- definiranje pomoćnih objekata,- sagledavanje i opis manipulacije i lokalnog

transporta,- obrada i skladištenje otpadnih materijala,- opis procedura i način njihove realizacije u cilju

zaštite zdravlja i sigurnosti radne snage.

• LOKACIJA POSTROJENJA

• Lokacija postrojenja mora biti poznata. Troškovi energije i sirovina, te način transporta ovise o odabranoj lokaciji. Idealna se lokacija skoro ni ne može naći, ali se ekonomskim vrednovanjem mogućih lokacija može odabrati najpovoljnija.

• Faktori lokacije su različiti za razne vrste industrije i izabrane tehnologije. A. Weber ih je podijelio na opšte i posebne.

• U opšte se ubrajaju oni faktori koji postoje u svakom slučaju, tu se misli na troškove transporta, radne snage i zemljišta.

• U posebne se ubrajaju faktori karakteristični za pojedinu industriju ili grupu industrija.

• FAKTORI LOKACIJE:

• TRŽIŠTE PROIZVODAPovećanje proizvodnje i proširenje asortimana proizvoda uglavnom su rezultat prethodnog istraživanja tržišta. Utvrditi glavne potrošače i specifičnosti njihove potrošnje; da li je proizvod za široku potrošnju ili je reprodukcijski materijal za daljnju industrijsku preradu.

• SIROVINEJedan od ključnih faktora za određivanje lokacije. Mogućnost opskrbe sirovinama, a i energijom, programira se za optimalni perspektivni vijek trajanja postrojenja. Potrebno je utvrditi i cijenu transporta do lokacije postrojenja.

• TRANSPORTPri određivanju troškova transporta treba primijeniti odgovarajuće cijene. Stoga je prijeko potrebno za svaku lokaciju u razmatranje uključiti i troškove isporuke sirovina.

• DUGOROČNO PLANIRANJE• Predmet dugoročnog planiranja svodi se na optimiranje proizvodnog

kompleksa, a ne njegovih pojedinih cjelina.• STIMULACIJA DRUŠTVENE ZAJEDNICE• Tu se misli prije svega na besplatno ustupanje zemljišta, smanjenje raznih

davanja i oslobadanje od poreza na dohodak za određeni broj godina.• KLIMA• Potrebni su podaci o klimatskim uvjetima, temeljeni na dugogodišnjim

opažanjima ( mogućih vremenskih nepogoda: oluje, poplave, veliki snijeg i sl. )

• ZAŠTITA OKOLINE• Neka su područja osjetljiva na zagađivanje atmosfere, kao npr. zatvorene

doline koje pogoduju stvaranju temperaturne inverzije u zimskim mjesecima zbog čega se u najnižim slojevima zraka zadržavaju svi ispušni plinovi.

• OPSKRBA VODOM• Procesna industrija na posredan i neposredan način troši mnogo vode

(rashladno sredstvo, procesna voda, vodena para, sanitarna voda)• OPSKRBA ENERGIJOM I POMOĆNIM SREDSTVIMA• Procesna postrojenja troše vodenu paru i električnu energiju. Vodena se

para obično proizvodi u vlastitom pogonu, što podrazumijeva potrošnju odgovarajućeg goriva. Potrebna su dva izvora električne energije: opskrba iz najbliže mreže i vlastiti agregati za proizvodnju struje.

• RADNA SNAGA• Procesna postrojenja zahtijevaju kvalificiranu i odgovornu radnu snagu.• OPŠTI UVJETI ŽIVOTA• Kvaliteta životne sredine bitno utiče na vrijednost lokacije.• FIZIČKO STANJE TERENA• Podrazumijeva temeljito ispitivanje i nosivost terena.

• FAZE REALIZACIJE PROJEKTA I PODJELA RADA• Razlikujemo:- prethodne radove koji uključuju razvoj i ocjenu

procesa,- procesno projektovanje,- detaljno projektovanje,- nabavu opreme,- izgradnju postrojenja,- pokretanje i pokusni rad postrojenja.

• PRETHODNI RADOVI• Prethodne radove mogu obavljati isključivo organizacije koje su

dobro upućene u projektovanje procesnih postrojenja. Poželjno je da prethodne radove i procesni projekt izradi ista organizacija.

• PROCESNI PROJEKT• Može ga izraditi investitor, ako raspolaže znanjem o procesu i ako

ima grupu iskusnih procesnih inženjera za prenos podataka u projekt.

• DETALJNI PROJEKT• Detaljno projektovanje obuhvaća:

- opšti raspored postrojenja i opreme,- projekte čeličnih konstrukcija i građevinske projekte, - projekte električne instalacije; strojarske projekte- projekt procesne instrumentacije,- mehaničku shemu vodova i instrumentacije.

• NABAVA OPREME• Obuhvata ove aktivnosti:

- traženje ponuda, izbor isporučitelja i sklapanje ugovora za kupovinu opreme, - inspekcija kojom su obuhvaćene funkcionalnost i kvaliteta opreme i materijala kod isporučitelja, - revizija prethodnih cijena i procjena.

• IZGRADNJA POSTROJENJA• Obuhvata radove kao što su:

- priprema terena, - izgradnja temelja i zgrada, - izrada čelične konstrukcije, - montaža cjevovoda, - montaža elektro-instalacije, - montaža mjerno-regulacijske opreme, - nadzor nad izgradnjom i testiranje postrojenja.

• PUŠTANJE U POGON I RAD POSTROJENJA• Potrebno je pripremiti upute za rad i upute za puštanje

postrojenja u pogon, te osposobiti osoblje.• Investitor i projektant će za taj posao pripremiti tri grupe

stručnjaka:operatere, laboratorijsko osoblje i grupu za održavanje postrojenja.

• UPRAVLJANJE PROJEKTOM• Obuhvata:

- izradu i kontrolu plana radova,- kontrolu cijena i procjena,- opštu koordinaciju poslova.

• UGOVORI• Odnosi između investitora i izvršitelja reguliraju se pravnim

sredstvima, tj. ugovorima.