Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Előadó:
Dr. Siménfalvi Zoltán, egyetemi docens
Követelmények:
• Aláírás, feltétele 1 db zárthelyi dolgozat sikeres megírása (10. hét)
• Kollokvium, feltétele az aláírás megszerzése
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁKÉS GÉPEIK
2006/2007. II.fé.
GEVGT001B
Gyakorlatvezetők:
Bokros István, Szepesi Gábor, Völgyes Lajos
2
TÉMAKÖRÖK
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Anyagátadási műveletek II.9
Nyomástartó rendszerek túlnyomás elleni védelme II.15
Nyomástartó rendszerek túlnyomás elleni védelme I. 14
Nyomástartó edények III. 13
Nyomástartó edények II. 12
Oktatási szünet (OTDK)11
Nyomástartó edények I. 10
Anyagátadási műveletek I.8
Hőátadási műveletek7
Oktatási szünet (MicroCAD 2007)6
Oktatási szünet (Nemzeti ünnep)5
Hidrodinamikai és mechanikai vegyipari műveletek II.4
Hidrodinamikai és mechanikai vegyipari műveletek I.3
Vegyipari és rokonipari műveletek alapjai, csoportosítása2
Bevezetés, a vegyipar története, a mai vegyipar1
TémaHét
3
TÉMAKÖRÖK
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékkVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
4
AJÁNLOTT IRODALOM
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
1. Fonyó-Fábry: Vegyipari művelettani alapismeretek. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1998.
2. Somló: Vegyipari eljárások. Tankönyvkiadó, Budapest, 1974.
3. Coulson-Richardson: Chemical engineering. New York, Wiley, 1991.
4. MSZ EN 13445 Unfired Pressure Vessels
5. Fábry: Vegyipari gépészek kézikönyve. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987.
6. Eckhoff: Dust explosions in the process industries. Reed, 1997.
7. Bozóki: Nyomástartó rendszerek túlnyomáshatárolása. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1977.
8. MSZ EN ISO 4126 Safety devices for protection against excessive pressure
5
VEGYIPARI VILÁGTÖRTÉNELEM
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A vegyipar tevékenységének tárgya az anyag. A termékek használati értéke részben az anyag-, részben a formai sajátosságokban gyökerezik (üveg). A korszerűipari megosztásban elválik az anyagelőállítás és az alakrahozás (fa – cellulóz – viszkóz műszál – műselyem – fehérnemű)
Már az ősi társadalmakban ismertek és használtak kémiai eljárásokat, de ezek tapasztalati technológiák voltak.
A kémiai eljárások során eleinte a természetes anyagokat csak kismértékben alakították át, míg a korszerű vegyiparban teljesen eltérő sajátságú anyagokat állítanak elő természetes anyagokból (TDI, MDI, stb.).
Emberi társadalom anyagszükséglete:
• élelmiszerek
• energiahordozók
• szerkezeti anyagok
Az ember kiemelkedése az állatvilágból:
létfenntartás szervezett, eszközökkel végzett tevékenység
gép, kémiai eljárás, vegyszer, stb
6
VEGYIPARI VILÁGTÖRTÉNELEM
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A kémiai termelőfolyamatok egyidősek az emberi társadalommal (őskorban szeszesital, testfestékek). A fejlődés fordulópontja a tűz céltudatos hasznosítása volt (hőenergia termelés érdekében levezetett oxidációs folyamat) – égetett cserép készítése (építőanyag). Az ókorban növényi rostokból textilszálakat állítottak elő, kelméket festettek, kozmetikumokat, gyógyszereket készítettek, bőröket csereztek, stb.
A vaskorszakot a vasérc kohósítási folyamatának feltalálása vezette be (vas-oxid redukálása a faszén karbonjával).
A mai vegyipar a Földközi-tenger mentén alakult ki (Egyiptomot tekintjük a vegyipari termelőfolyamatok hazájának). A „chemi”, „kemi” szó egyiptomi eredetű. Itt találták fel a balzsamozást, papirusz erjesztését, az üveget, a hamuzsírt, a szappant.
Az ókori görög társadalomban jelenik meg a kén és a kátrány, a felhasználásukkal készült görögtűz, ami a lőpor őse volt.
Az ókori római társadalom nagy felfedezése a cement, az építéstechnika alapja (kövek, téglák egyesítése óriási áthidalásokkal - Pantheon).
A népvándorlás az északi parti társadalommal együtt a technikát is elpusztította, amelyet a IX. századig az arab hódítók őriznek és lényegesen továbbfejlesztenek. A technika a mór birodalom közvetítésével Spanyolországon keresztül jut vissza Európába.
7
VEGYIPARI VILÁGTÖRTÉNELEM
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
VIII - XII. század: desztillációs retorta, alkohol, nemesfém kohászat, salétrom, ammónia, szóda, királyvíz
XIII-XVIII. század: fekete lőpor, Agricola fémkohászat, Paracelsus gyógyszer-vegyészet, Böttger porcelán
A vegyipar az újkori ipar részeként alakult ki. Az első vegyi gyár Leblanc párizsi szódagyára. A XIX. század a vegyipar első virágzásának kora (1827 Liebigműtrágyagyár, 1856 Perkin szintetikus szerves kátrányfesték, 1864 Chardonnetnitrátselyem, 1876 Nobel első modern robbanóanyag)
XX. században alakul ki a korszerű vegyipar (BASF kénsavgyártás, 1909 az elsőműanyag és a Haber-Bosch ammóniaszintézis, 1913 Burton ásványolajok hőbontása, 1928 Lebegyev szintetikus kaucsuk, 1938 Dupont szintetikus szál – nylon, 1938 ICI polietilén – PVC, 1945- Ziegler polimerek előállítása, petrolkémia és a szerves szintetikus szerkezeti anyagok iparának fejlődése, etiléngyártás és ammóniaszintézis óriásüzemeinek létrehozása, atomerőművek, biokémia)
8
A MAGYAR VEGYIPAR TÖRTÉNELME
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A magyar vegyipar a történelem során a társadalmi fejlettség fokának volt megfelelő. A sokáig fennmaradó hűbériség csak a háziipart igényelte (olajütés, faszénkészítés, viaszöntés, mészégetés, szappanfőzés, kékfestés, szeszfőzés, cserépégetés, fazekasság, gyógyfőzetek, kozmetikai szerek)
Ipari manufaktúrák a bányavidékeken fejlődtek ki (Felvidék, Erdély, Bécs) és ma is működnek.
Az első vegyi üzemek: 1778 Diósgyőri Papírgyár, 1790 Esztergom pipere-szappangyár, 1800 Sopron cukorfinomító, 1830 Herendi Porcelángyár, 1847 Budapest szénsav- és festékgyár, 1856 Budapest gázgyár, 1860 Zsolnay Porcelángyár, 1870 Nyergesújfalu cementgyár). 1894. évi statisztika – 104 vegyi gyár (11 műtrágya, 2 kénsav, 1 szóda, 9 kőolajfinomító).
1906. évi statisztika – 299 vegyipari vállalat (22.000 dolgozó), 1907 RichterGedeon, 1912 Chinoin gyógyszergyár. 30-as évek Budapesti Vegyiművek, Nitrokémia, Kabai Cukorgyár, Alkaloida, kőolaj kitermelés Zalában, Péti Nitrogénművek, ajkai és almásfüzitői timföldgyár, szőnyi olajfinomító).
A felszabadulás után újjá kellett építeni a lerombolt vegyipart, 1950-től BiogalDebrecen, TVM Szolnok, ÉVM Sajóbábony, BVK (BorsodChem) Kazincbarcika, TVK Tiszaújváros (Leninváros), Magyar Viscosa Gyár Nyergesújfalu, gumigyárak Budapest, Szeged, Nyíregyháza, földgázüzem Hajdúszoboszló, Dunai Finomító Százhalombatta, Kőbányai Gyógyszergyár.
9
A MAI VEGYIPAR
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Az EU vegyipari stratégiája
• Emberi egészség és a környezet védelme
• Az EU versenyképességének fenntartása
• A belső piac széttöredezettségének megelőzése
• Átláthatóság növelése
• A kémiai biztonság nemzetközi probléma
• Az állatkísérletek visszaszorítása
• a WTO és az EU közötti megállapodások teljesítése
10
A MAI VEGYIPAR
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Vegyipari termékek felhasználása EU 2003
A magyar vegyipar helyzete
•részarány: EU 0,6%, világ 0,16%
•a termelés értéke folyó áron: 7,30 millió EUR (2003) – (6,78 2000-ben)
•részaránya a hazai ipari termelésben: 2,182 Mrd Ft 14,0 % (2004), 15,0% (2000)
11
A MAI VEGYIPAR
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A magyar vegyipar helyzete
• Az iparban foglalkoztatottak 10%-át a vegyipar adja (76 ezer fő)
• Az előállított termékek 70%-át exportra értékesítik
• A legfontosabb piac az EU (64%)
• Folyamatos, gyorsan javuló teljesítmény (2004-ben 7,6%)
• Beruházások értéke 1990-2003 között 1.804 milliárd Ft
A vegyipar szerkezete az előállított
ipari termelési érték alapján
A vegyi anyag és termék gyártás szerkezete
az előállított ipari termelési érték alapján
12
A MAI VEGYIPAR
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A borsodi vegyipar helyzete
• Két 2000 fő felett foglalkoztató vegyipari vállalat, több leányvállalattal
• A teljes megyei ipari értékesítés 40%-át, a vegyipari értékesítés 95%-át adják
• 2004-ben a vegyipari beruházások jelentős részét a BC-nél (TDI, PVC és VCM kapacitás bővítés) és a TVK-nál (Petrolkémiai Fejlesztési Projekt) valósították meg.
• A műanyaggyártás területén indított beruházások befejezésével várhatóan a két vállalat a közép-kelet európai régió meghatározó vegyipari vállalataivá válik
A magyar vegyipar fajlagos emissziója A „zöld” technológia alapelvei:
• Jobb megelőzni a hulladék kezelését
• Minimális segédanyag és oldószer felhasználás
• Energiafelhasználás csökkentése
• Megújuló nyersanyagok felhasználása
• Kémiai termékek ne maradjanak a környezetben
13
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Célok, feladatok:
• Az egymás mellett létező eljárásokban fellelhető azonos vagy hasonlórendeltetésű berendezések, készülékek, vagyis a vegyipari műveletek ismertetése
• A technológiák megvalósítására szolgáló berendezések műveleti és szilárdsági tervezése, gyártása, szerelése, az ezekből megvalósított technológiai rendszerek üzemeltetése, karbantartása, intenzifikálása.
• Olyan gépészmérnökök képzése, akik tervezni, irányítani, gyártani, ellenőrizni és üzemeltetni tudnak olyan berendezéseket, készülékeket ill. ezekből állóüzemeket, technológiákat, amelyekben a folyamatok alapvetően környezettől elválasztott terekben mennek végbe.
CHEMICAL ENGINEERING
Kémiai Technológia (Vegyipari Eljárástan)
A nyersanyagtól/alapanyagtól a végtermékekig vezető út
ismerete
Vegyipari Művelettan
A gyártási eljárások azonos jellegű berendezéseinek, készülékeinek, gépeinek
konkrét eljárástól független elmélete
Vegyipar Gazdaságtana
A gyártási eljárások gazdasági és társadalmi vonatkozásainak
elemzése (biztonság, energiafelhasználás, környezetvédelem)
14
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Szikvízgyártás
• a szén-dioxid elnyeletése (szaturálás) során a gáz a folyadékba diffundál, ott elnyelődik (f(T, P))
• vízkezelés szükséges (szűrő, hűtő, lágyító, gáztalanító, vastalanító, mangántalanító, stb)
• szaturáló gépben 3 keverési szint van, teljesítménye 2000-10000 l/h
• a töltés után a túlnyomás hatására, az egyensúly beálltáig a vízben további CO2 nyelődik el (pihentetés – 2-4 óra után 10%-kal (1 bar) csökken
a nyomás)
15
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Kórházi veszélyes-hulladék égető berendezés
16
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
PVC gyártás - anyagelőkészítés
17
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Vegyipari műveletek csoportosítása
• a különböző műveleteknek azonos fizikai és kémiai alapjai vannak: komponens-, hő- és impulzustranszport
• a csoportosítás alapja a folyamatok hajtóereje és a leíró törvényszerűségek
1. Hidrodinamikai műveletek: folyadékok, gázok mozgásával foglalkozik, a hidrodinamika törvényszerűségei határozzák meg (folyadékok, gázok áramlása, ülepítés, centrifugálás, szűrés, keverés)
2. Hőátadási műveletek: hőátadással foglalkozik, a hőtan törvényszerűségei határozzák meg (melegítés, hűtés, elpárologtatás, kondenzáció, hőcsere, bepárlás)
3. Anyagátadási műveletek: a kiindulási elegy komponenseinek fázishatáron keresztül történő áthaladása jellemzi, az anyagátadás törvényszerűségei határozzák meg(egyensúlyi műveletek: desztilláció, abszorpció, extrakció, adszorpció, szárítás; nem egyensúlyi műveletek: membránszűrés, ultraszűrés, reverz ozmózis)
4. Kémiai műveletek: a reakciókinetika törvényszerűségei határozzák meg, anyag- és energiaátvitellel járnak
5. Mechanikai műveletek: szilárdtest mechanika törvényszerűségei határozzák meg (aprítás, osztályozás, granulálás, szilárd anyagok keverése, szállítása)
18
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A vegyipari technológiák csak a vegyiparhoz kötődnek?
• gyógyszeripar
• épületgépészet (fűtés, vízellátás, klíma…)
• élelmiszeripar (cukor, szesz, sör, konzerv, tej, növényolaj, kenyérdagasztás, …)
• timföldgyártás
• energetika (gázüzem, olajlepárlás, atomerőmű, kazánház, megújuló energia…)
• hidegtechnológia (oxigén, ipari – és orvosi gázok, hűtőházak, …)
• szilikátipar (cement, porcelán, üveg, …)
• biotechnológia (bioetanol, biofinomítás, …)
• környezetvédelem (szennyvíztisztítás, hulladékégetés, porleválasztás, …)
• …
19
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A műveleti egység
• unit operation – a vegyipari eljárások széles köre viszonylag kevés számúalapműveletből összeállítható
• a kezelendő anyag (a munka tárgya) átalakul, a készülék (a munka eszköze) az elhasználódástól eltekintve nem változik, az ember használati értéket termel
• a folyamatábrákon található készülékszimbólumok általában egy-egy műveletet képviselnek (kolonna-desztilláció, reaktor-reagálás, szűrő-szűrés, kondenzátor-gőz-folyadék fázisváltás)
• a készülék nem mindig azonos a műveleti egység fogalmával (elágazás, rektifikálóoszlop)
• lehet egy-, két- vagy többfázisú (egyfázisú: a kémiai összetételt és a fizikai állapotot leíró függvények folytonosak)
• lehet szakaszos vagy folyamatos (szakaszos: a fázisokat jellemző paraméterek –nyomás, hőmérséklet, sűrűség, koncentráció, stb. – értéke egy rögzített helyen időben változó)
• a folyamatok leírásához öt SI mennyiség elegendő (bázisrendszer): hosszúság (m), idő (s), tömeg (kg), hőmérséklet (K), anyagmennyiség (mol)
• származtatott mennyiségek: erő (N), energia (J), nyomás (Pa),
20
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Anyagsajátságok
• a vegyipari tevékenység tárgya az anyag, célja az anyag átalakítása nagyobb használati értéket jelentő más anyaggá
• halmazállapotuk: szilárd, folyékony, gáz
• az állapotjelzők módosításával az anyag halmazállapota megváltoztatható, de ez költséggel jár (környezettől el kell zárni, energiaközlés, -elvonás)
• az elzárás eszköze az edény, amelynek ellen kell állnia mind az anyag, mind a környezet hatásának
• az edényrendszer zárt rendszer, az edényeket csővezetékek kötik össze, az anyagokat általában áramlástani munkagépek mozgatják
• az anyagok kezelésének célszerű állapota a cseppfolyós állapot (molekuláris eloszlás, áramoltatható, nagy sűrűségű)
• az állapotjelzők változásának műszaki (pl. szerkezeti anyag) és gazdasági korlátai lehetnek
• a vegyipar nagy anyagmennyiségeket kezel (nyersanyag, félkésztermék, késztermék)
• az anyagok veszélyt jelentenek a környezetre (illékonyság, gyúlékonyság, robbanóképesség, mérgező hatás, korrozív tulajdonság, stb.)
21
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKÜLEPÍTÉS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A szilárd-folyadék rendszer szétválasztásának egyik eszköze (+ szűrés, centrifugálás)
Az ülepítés folyékony, diszperz heterogén rendszerek szétválasztásának hidrodinamikai művelete, amely nehézségi erő hatására jön létre
Diszperz rendszerek:
A művelet célja lehet:
• zagy iszaptartalmának növelése
• tiszta folyadék elkülönítése, kinyerése
Az ülepedő részecske sebessége az időfüggvényében egy v0 végső ülepedési sebességértékhez tart
köd, permetemulziópaszta, pépcseppfolyós
poros gáz, füstszuszpenzió, zagyszemcsekeverék,
porkeverékszilárd
gázcseppfolyósszilárd
Külső fázisBelső fázis
22
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKÜLEPÍTÉS II.
sf FFG =−
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A süllyedő részecskére ható erő:
v0 az ülepedési sebesség
CD ellenállási tényező (függ az alaktól – gömbnél 1,0 –és a Re számtól Re=dv0/ν)
Lamináris ülepedési tartományban (Stokes-féle ülepedés Re<4) CD=24/Re
Dorr-ülepítő
• kisméretű szilárd részecskék szuszpenziójának szétválasztására
• folytonos üzemű, nagy átmérőjű tartály (1,5-100m)
• lassan forgó, kiemelhető mechanizmus (0,02 1/min fordulat)
• a derített tiszta folyadék a felső peremen ömlik át
( ) 20
2
Ds
3
v24
dCg
6d
⋅ρ
⋅π⋅
⋅=ρ−ρ⋅⋅π⋅
23
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKSZŰRÉS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A szűrés nyomáskülönbség, mint hajtóerő hatására végbemenő mechanikai szétválasztási művelet. Célja a folyadék-szilárd rendszerek (szuszpenzió, zagy) vagy gáz-szilárd rendszerek (poros gáz) szétválasztása.
A hajtóerő létrehozható: gravitációval, túlnyomással, vákuummal
A szűrendő közeget egy porózus rétegen vezetik keresztül, amely a szilárd részecskék egy részét visszatartja.
• Felületi szűrés: a szűrő felületén (drótszövet, szűrővászon, szűrőpapír) kiválószilárd anyag – szűrőlepény – a továbbiakban szűrőrétegként viselkedik
• Mélységi szűrés: a szűrt részecskék a szűrőközeg (kavics, homok) belsejébe hatolnak és ott lerakódnak
A szűrők legfontosabb műszaki paraméterei:
• üzemmód: szakaszos vagy folyamatos
• szűrőfelület: A [m2] 0,1 …1000 m2
• fajlagos szűrőfelület: A/V m2/m3
• alkalmazott nyomáskülönbség: Dp [bar] 0,2 … 15 bar
• lepényvastagság: L [mm] 2 …500 mm
24
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKSZŰRÉS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A szűrő teljesítményét a szűrés sebessége jellemzi:
A művelet során a szűrlet átáramlásához három ellenállás tényezőt kell legyőzni:
• a szűrőberendezés vezetékeinek, szerelvényeinek ellenállását
• a szűrőközeg ellenállását
• az iszaplepény ellenállását
Az iszaplepény ellenállása: ahol η [Pas] a szűrlet viszkozitása,
c [kg/m3] egységnyi térfogatú szűrletből felhalmozódó részecskék tömege, A [m2] szűrőfelület, V [m3] szűrletmennyiség, t [s] szűrési idő
a fajlagos lepényellenállás az iszaplepényt alkotó részecskék tulajdonságaitól függ:
ahol: ε porozitás, ω a szilárd szemcsék fajlagos felülete [m2/m3], ρsz a szilárd részecskék sűrűsége [kg/m3], k állandó.
Merev, nem deformálható részecskék esetén α független a nyomástól, nem változik a lepény keresztmetszetében.
sz2
2)1(k
ρ⋅ε
ω⋅ε−⋅=α
⋅⋅=
smm
dtdV
A1
v 2
3
dtdV
A
Vcp
2l ⋅⋅⋅η⋅α
=∆
25
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKSZŰRÉS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A szűrőközeg ellenállása: ahol Rm [1/m] a szűrőközeg ellenállása,
így , amelyből a
szűrés alapegyenlete:
Szűrés állandó nyomáson:
α és Rm szűrési állandók, amelyek kísérleti úton határozhatók meg
Szűrés állandó sebességgel:
+⋅⋅α⋅η
⋅∆=
mRAV
c
ApdtdV
⋅
η⋅=∆
dtdV
AR
p mm
+⋅⋅α⋅⋅
η=∆+∆=∆ mml R
AV
cdtdV
Appp
⋅+⋅
⋅α
⋅∆
η= ∫∫∫
V
0
m
V
0
t
0
dVRVdVA
cAp
dt bVaVt
+⋅=
tV
constdtdV
==
'bV'atARV
VtAVc
p m2
+⋅=⋅
⋅⋅η+⋅
⋅
⋅⋅α⋅η=∆
26
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKSZŰRÉS IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Szűrőközegek:
•szűrőrácsok: durvaszűrésre (>0,5 mm), valamint szűrőközegek alátámasztására
•szűrőszövetek: fém-, textil-, üveg- és műszálakból állítják elő, a legfontosabb közegek
könnyűközepesnehéziszaplepény eltávolíthatóság
rosszközepesjószemcse visszatartó képesség
kicsiközepesnagyeltömődési hajlam
kicsiközepesnagyiszaplepény maradó nedvessége
jóközepesrosszfolyadék áteresztés
AtlaszSávolyVászon
27
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKSZŰRÉS V.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
•szűrőpapírok, szűrőlapok: cellulózszálakból préselik, finom és csírátlanító szűrésrehasználják, 20 °C víz esetén 1Dx=1 liter/min/m2 1 bar nyomáskülönbség esetén (Dx = 1200…1600 ÷ 6…20)
Szűrőkészülékek
Folyadékszita Belső szűrésű vákuumszűrő Gyertyás szűrő
Keretes szűrőprés
28
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKPORLEVÁLASZTÁS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
•Cél füstgázokból, portartalmú véggázokból, levegőből a por leválasztása (környezet-védelem, értékes termék kinyerése).
•Porterhelés: a gázban található por mennyisége [mg/m3]
•Határszemcse: az a legkisebb méretű szemcse, amelynél nagyobbat a porleválasztókészülék 100%-ban leválaszt (gyakorlatban 99,5%-ban)
•Fontos üzemi jellemző a belépés és a kilépés közötti nyomáskülönbség (ellenállás)
•Porrobbanás veszélye!!
•Portalanítási fok: - abszolút (a leválasztott por és belépő levegő portartalmának aránya)- relatív (valamely szemcsefrakcióból hány százalékot választ le; pl. 10µm-esszemcsékre vonatkoztatva 80%-os portalanítási fok)
Gravitációs elven működő porleválasztók
•porkamrákat légvezetékbe iktatják
•a keresztmetszet növekedés eredményeként áramlási sebesség csökkenés jön létre
29
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKPORLEVÁLASZTÁS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Centrifugális elven működő porleválasztók (ciklonok)
•a tangenciálisan belépő poros levegőkörpályára kényszerül, a centrifugális erőhatására a szilárd szemcsék egy részekiválik a paláston és spirálisan a kúposrészbe távozik
•az örvénykereső cső átmérőjének megfelelőkeringési sebességgel mozgó határszemcse mérete és az ülepedés sebességemeghatározható
•portalanítási fok javítható a gázmennyiség és a ciklon átmérőjének növelésével (nő anyomásveszteség és az üzemköltség)
•multiciklont alkalmazunk a határszemcseméretének csökkentésére, a portalanítási fok javítására az ellenállás megnövelése nélkül
30
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKPORLEVÁLASZTÁS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Ütközéses porleválasztó
Szívótömlős szűrő
Venturi-gázmosóZsákos tömlős szűrő
Egyéb gáztisztítók, szűrők
31
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKCENTRIFUGÁLÁS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Elterjedten alkalmazzák a legkülönbözőbb iparágakban szűrésre, ülepítésre
• nem elegyedő folyadékok szétválasztására (emulzióbontás)
• nedves szilárd anyagból a nedvesség eltávolítására
• folyadékban lévő szilárd anyag eltávolítására
Fő részei:
• hajtómotor
• perforált vagy telipalástú dob (hengeres, kúpos)
• elhelyezkedése lehet függőleges vagy vízszintes
m tömegű testre ható centrifugális erő:
A centrifugák jelzőszáma a centrifugális és a nehézségi erőtér viszonyát fejezi ki:
Normál centrifugáknál j=200…400, nagy fordulatszámúaknál j=4000…50000 (j>100 felett a folyadékfelület koaxiális henger)
rv
mrmC2
2 ⋅=ϖ⋅⋅=
rn4rng
4gr
vg
rj 22
222
⋅⋅≅⋅⋅π⋅
=⋅
=ϖ⋅
=
32
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKCENTRIFUGÁLÁS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Centrifuga konstrukciók
Ingacentrifuga Függő centrifuga
Hámozó centrifuga Folytonos üzemű pulzáló centrifuga
33
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKKEVERÉS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A keverés során két vagy több anyagot kényszerített áramlással egyesítésünk homogén eloszlás elérése érdekében
Elsődleges cél: finomdiszperz rendszer létrehozása
Másodlagos cél: hőátvitel és/vagy anyagátvitel meggyorsítása, kémiai reakcióelősegítése
Keverési feladatok, célok:
• egyfázisú folyadék esetén koncentrációkiegyenlítés
• kétfázisú folyadék-folyadék rendszer esetén a két fázist emulgeáltatjuk
• folyadék-szilárd rendszer esetén szuszpenzió
• oldatok készítésekor növeli az oldódás sebességét
• diszpergáltatással gáz szétoszlatása folyadékban
• hőcsere (hűtés vagy fűtés) intenzifikálása
A keverés telesítményszükséglete:
az ellenállási tényezőt (ξ) a szakirodalom Euler (Eu) vagy Newton (Ne) számnak nevezi
53 dnP ⋅⋅ρ⋅ξ=
34
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKKEVERÉS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Az Eu értéke a keverési Re-szám függvénye:
Tölcsérképződés esetén Eu=f(Re, Fr) érvényesül:
Keverő típusok
Lapátos keverők:
• lassú járásúak (n<100 1/min)
• áramlási irány tangenciális
• kis viszkozitású anyagokhoz (< 50 Pas)
• geometriai hasonlóság (D, w, h, H, h1 = f(d))
Ívelt lapátú keverők:
• szuszpenziók keveréséhez
• keverőkarok emelkednek és hátrahajlanak
ν
⋅=
η
⋅⋅ρ=
22 dndnRe
gdn
Fr2 ⋅
=
35
HIDRODINAMIKAI MŰVELETEKKEVERÉS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Propellerkeverők:
• nagy fordulatszám (150…1600 1/min)
• kis viszkozitás (1-2 Pas)
• erős axiális áramlás
• nagy folyadék tömegek mozgatására (ferde, vízszintes helyzetű)
Turbinakeverők
• zárt egyszeres vagy kettős beömléssel
- axiális be-, radiális kiömlés- nagy fordulatszám (50…1800 1/min)- lapátok száma 3-12
• nyitott turbinakeverők
- összetett sugár- és axiális irányú áramlást hoz létre
36
HŐÁTADÁSI MŰVELETEKHŐÁTVITEL FORMÁI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Hőátvitel: különböző hőmérsékletű testek közötti energiaátvitel hőenergia formájában
• hővezetés: a hőátvitel a részecskék hőmozgásának következtében, azok helyváltoztatása nélkül megy végbe (molekulák, atomok, szabad elektronok)
• konvekció: a különböző hőmérsékletű részecskék sűrűségkülönbségéből adódóan hőáramlás alakul ki (természetes konvekció), kényszeráramlás esetén kényszerkonvekcióról beszélünk
• hősugárzás: a hőátvitel elektromágneses hullámok segítségével történik (Föld-Nap; számos gáz - pl. CO2, H2O – nem engedi át a hősugarakat)
Hővezetés
Fourier I. törvénye: , hővezetési tényező:
A folyadékok egy része, a gázok (ha az áramlást megakadályozzuk), a lerakódások (vízkő, olaj) rossz hővezetők (vörösréz 394, szénacél 50, saválló acél 25, vízkő 0,4÷2,4, olajhártya 0,1, folyadékok 0,1÷0,7, levegő 0,02÷0,055 gázok 0,006÷0,16 )
Síkfal: Többrétegű síkfal:
∑= λ
−=
n
1i i
i
n1
s
TTAQ&
dxdT
AQ ⋅⋅λ−=&
( )21
T
T
s
0
TTsA
QdTdx
AQ 2
1
−λ
=⇒λ−= ∫∫&&
λ
msKJ
37
HŐÁTADÁSI MŰVELETEKHŐÁTVITEL FORMÁI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Konvektív hőátadás
Sík vagy görbült fal mentén áramló közeg hőátadását vizsgáljuk.
Newton-féle lehűlési törvény: , a hőátadási tényező
A hőátadási tényező értéke függ a szerkezet kialakításától, az áramló közeg sebességétől és fizikai jellemzőitől. Meghatározható empirikus képletekkel és hasonlósági kritériumok segítségével.
Hőátadás fázisváltozás nélkül
Csőben áramlás: lamináris
átmeneti
turbulens
Köpenytéri áramlás:
( )14,0
fal
42,075,03/2
Pr180ReLd
1037,0Nu
η
η⋅−
+⋅=
PrRePe ⋅=
( )falTTAQ −⋅⋅α−=&
α
KmW2
14,0
fal
33,06,02 PrReCNu
η
η⋅⋅⋅=
14,0
fal
4,08,03/2
PrReLd
1023,0Nu
η
η⋅⋅
+=
5,023,0
Ld
PeCNu
⋅⋅=
λ
⋅η=
λ
ρ⋅⋅ν=
ccPr
XNu
λ⋅=α
38
HŐÁTADÁSI MŰVELETEKHŐÁTVITEL FORMÁI
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Hőátadás fázisváltozás közben
Gőz kondenzáció függőleges csövön:
Gőz kondenzáció vízszintes csövön:
Gőz kondenzáció egymás alatti Z számú vízszintes csövön:
Folyadékok buborékoló forralása: (víz C=1)
Hőcserélők alapegyenlete
( )4
falg
23
HTTgr
943,0⋅−⋅η
⋅⋅ρ⋅λ⋅=α
( ) 6,02fal pTT80C ⋅−⋅⋅=α
( )4
falg
23
dTTgr
728,0⋅−⋅η
⋅⋅ρ⋅λ⋅=α
∑=
+α
+λ
+α
=n
1isz
2i
i
1
R1s1
1k
TAkQ ∆⋅⋅=
( )4
falg3/2
23
dTTZ
gr728,0
⋅−⋅⋅η
⋅⋅ρ⋅λ⋅=α
∆
∆
∆−∆=∆
k
n
kn
TT
ln
TTT
39
HŐÁTADÁSI MŰVELETEKHŐCSERÉLŐK
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Hőcserélő szerkezetek
• felületi hőcserélők (a közegek közvetlenül nem érintkeznek egymással)
• általában folytonos üzemben működnek
• résztvevő közegek szerint: F-F, G-G, F-G
• szerkezeti anyaguk szerint: fém, üveg, műszén, teflon
• szerkezeti kialakítás szerint: csöves, csőköteges, lemezes, spirál-lemezes, bordázott csöves, stb.
• áramlási irány szerint: egyen-, ellen-, keresztáramú
Merevcsőköteges hőcserélő (kétjáratú) U-csöves hőcserélő
40
HŐÁTADÁSI MŰVELETEKHŐCSERÉLŐK
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Lemezes hőcserélő Bordáscsöves hőcserélő Csavartcsöves hőcserélő
Spirálcsöves hőcserélő Csőköteg meghibásodás
41
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKALAPOK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A műveletek során két egymással érintkező fázis között anyagátvitel (anyagátbocsátás) megy végbe. Az anyagátvitel egy vagy több komponens átmenetét jelenti a fázisok között. Végbemehet:
• két egymással nem elegyedő fázis között
• szelektíven működő membránokkal elválasztott elegyedő fázisok között
Célja a kiindulási elegy/oldat/stb. komponensek szerinti szétválasztása.
• Az anyagátbocsátás a hőátbocsátáshoz hasonlóan magában foglalja az egyes fázisokon belül, a fázishatár felé irányuló, vagy ezzel ellentétes irányúkomponensáramokat és a komponensek átlépését a fázishatáron keresztül.
• Az anyagátbocsátás az érintkező fázisok határán kialakuló határrétegen (filmen) keresztül megy végbe, amelyek általában mozgásban vannak.
• Nyugalmi fázisok között molekuláris, áramló rendszereknél lamináris határrétegen keresztüli, vagy turbulens diffúziót különböztetünk meg.
Anyagátadás főbb műveletei:
• Abszorpció: bizonyos komponensek kinyerése történik gázelegyekből, megfelelőfolyadékfázisú abszorbens segítségével
42
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKALAPOK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
• Desztilláció: homogén folyadékelegyek komponensek szerinti szétválasztása történik a folyadékfázis és annak részleges elgőzölögtetésével létrejövő gőzfázis közötti anyagátvitel alapján
• Extrakció: a kiindulási folyadék- vagy szilárd fázis egyik (vagy néhány) összetevőjét kioldását hajtjuk végre az eredeti kiindulási fázissal nem, vagy csak részben elegyedő folyadékfázisú oldószerrel (F-F, SZ-F)
• Adszorpció: gázok, gőzök vagy folyadékok bizonyos komponenseit nyeletjük el szilárd pórusos anyagokkal
• Szárítás: cél a szilárd anyagok nedvességtartalmának eltávolítása
• Kristályosítás: szilárd kristályos fázis kiválasztása oldatokból (túltelítéssel, hőelvonással), folyadékfázisból a szilárd fázisba történő anyagátmenet
• Membránszeparáció: a szétválasztandó elegyet a membrán egyik oldalára vezetjük és kémiai potenciálkülönbséget (nyomás-, koncentráció-, elktrokémiai potenciál-, hőmérséklet-különbség) hozunk létre a membránon keresztül
43
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKDESZTILLÁCIÓ I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Folyadékelegyek szétválasztásának leggyakoribb művelete a gőz-folyadék egyensúlyon alapuló desztilláció, ill. az ismételt desztilláció (rektifikálás).
A műveletek a szétválasztandó komponensek illékonyságának különbségén alapszik. A folyadékkal érintkező, vele termodinamikai egyensúlyban lévő gőzfázisban a nagyobb tenziójú (alacsonyabb forráspontú) komponensek koncentrációja nagyobb, mint a folyadékfázisban.
Az egyik legfontosabb szétválasztási művelet a vegyiparban (kőolajfeldolgozás, élelmiszer és növényolajipar, gyógyszeripar, szerves anyagok szétválasztása).
Gőz-folyadék egyensúlyok
Gibbs-féle fázisszabály: SZ = K + 2 – F (pl. SZ=2, ha a nyomás adott, akkor egyetlen további adat rögzíthető, ez lehet az összetétel, vagy a hőmérséklet).
A műveletleírásához szükség van az elválasztandó komponensek egyensúlyi (xi, yi) görbéjére. Ideális elegyekre érvényes a
• Raoult-törvény (F):
• Dalton-törvény (G): AA ypp ⋅=
A0
AA xpp ⋅=
44
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKDESZTILLÁCIÓ II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Izoterm körülmények között kétkomponensű rendszernél meghatározható a gőz-folyadék egyensúly a p(x) liquidus és p(y) vapor görbe:
Definiáljuk a komponensek illékonyságának különbözőségéta relatív illékonyságot:
Két komponensű rendszerben:
α=1 esetén a két komponens nem választható szét, α növekedésével könnyebb a szétválasztás
A0
B0
A0
BA0
BA0
ABA x)pp(p)x1(pxppp)x(p ⋅−+=−⋅+⋅=+=
y)pp(p
pp)y(p
0A
0B
0A
0B
0A
⋅−+
⋅=
j
j
i
i
ij
xy
xy
=α
x)1(1x
y⋅−α+
⋅α=
45
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKDESZTILLÁCIÓ III.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
α=1 eset áll elő azeotróp elegyek képződésénél. Ezeket az elegyeket csak speciális desztillációs eljárásokkal, vagy kombinált műveletekkel lehet elválasztani egymástól.
A szétválasztási műveleteket általában izobar rendszerben hajtjuk végre, az izobar egyensúlyi görbe (y-x) az izotermvapor ás liquidus ismeretében előállítható.
A forráspontgörbék a nyomás változásával átalakulnak.A nyomás növekedésével a kétfázisútartomány összeszűkül és a kritikus hőmérsékleten eltűnik.
Többkomponensű rendszerek egyensúlyánakmeghatározása számításigényes, bonyolultfeladat. Legtöbbször az elegyek úgy kezelhetők, hogy a fej- és fenéktermék kulcskompo-nenseit, mint binér rendszert modellezzük.
x, y
T
46
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKDESZTILLÁCIÓ IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Egyensúlyi szakaszos desztilláció
A berendezésbe bemért, adott mennyiségű és összetételű(L, xL) szétválasztandó folyadékelegyet hőközlésselelpárologtatunk, a gőzt kondenzáltatjuk és a párlatokat(D, xD) összegyűjtjük.
A forráspont állandóan nő, mivel az illékonyabb komponens(ek) koncentrációja az üstben csökken.
Az összegyűlt desztillátum és maradék összetételei folyamatosan változnak, összességében átlagos összetételekről beszélhetünk.
Integrális mérlegegyenletek:
• tömegmérleg:
• komponensmérleg:
A folyamatot a Rayleigh-egyenlet írja le, ahol 1/(y-x) grafikusan integrálható, vagy α=const esetén analitikusan is elvégezhető:
DWL xDxWxL ⋅+⋅=⋅
xydx
LdL
−=
DWL +=
47
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKREKTIFIKÁLÁS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Rektifikálás
Desztillációval elérhető, hogy a desztillátumösszetétele különbözik a maradék összetételétől, de a teljes komponens-szétválasztás nem valósul meg.
További szeparációhoz a párlatot és a maradékotismételt lepárlásnak kellene alávetni, amely energetikailag rendkívül rossz hatásfokú lenne, mivel minden fokozatot hűtéssel/fűtéssel kell ellátni.
Ha az áramokat az előző és a következő fokozatba vezetjük, a berendezés egyensúlyi kaszkádrendszert alkot,amely csak egy helyen igényel fűtést és egy helyen hűtést.
A gyakorlatban ezt a folyamatot egyetlen berendezésben,a nehézségi erőteret kihasználva oszlopszerű hengeres berendezésben (kolonnában) valósítjuk meg.
Az oszlop a felfelé szálló gőz és a lefelé csurgó folyadékintenzív érintkeztetése céljából rendszerint vízszintes tálcaszerű ún. tányérokat tartalmaz.
48
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKREKTIFIKÁLÁS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A tányéros szerkezetek mellett a leggyakrabban alkalmazott fázisérintkeztetőberendezések az ún. töltött, vagy töltetes oszlopok. A töltet nagy fajlagos felületűrészecskék halmaza, amely a fázisérintkezésnek nagy felületet képes biztosítani.
Szerkezeti kialakítások
GLITSCH tányér
Alagútsapkás tányér
FFV tányér
49
ANYAGÁTADÁSI MŰVELETEKREKTIFIKÁLÁS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
50
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKALAPFOGALMAK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A vegyipari műveletek környezettől elzárt terekben mennek végbe, a környezeti állapottól eltérő paraméterek (nyomás, hőmérséklet) mellett.
A nyomásos (túlnyomásos, vákuumos) technológiák berendezései a nyomástartó edények.
A nyomástartó edények tervezésének előírásai:
• PED (Pressure Equipment Directive - 97/23/EC) - 9/2001. (IV. 5.) GM rendelet
• MSZ EN 13445-1, 2, 3, 4, 5, 6:2002 november Unfired Pressure Vessels
� 1.rész: Általános követelmények
� 2.rész: Szerkezeti anyagok
� 3.rész: Tervezés
� 4.rész: Gyártás
� 5.rész: Vizsgálatok
� 6.rész: Gömbgrafitos öntöttvasból kialakított nyomástartó edények és a nyomással terhelt részek tervezési és gyártási követelményei
• egyéb szabványok irányelvek (pl. AD, BS, ASME)
51
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKALAPFOGALMAK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Nyomástartó berendezés: az edény, a csővezeték, a biztonsági szerelvény és a nyomással igénybe vett tartozék. A nyomástartó berendezéshez tartoznak a nyomással igénybe vett részekhez közvetlenül kapcsolódó elemek (pl. karimák, csonkok, csatlakozó elemek, alátámasztások, emelőfülek).
• Edény: nyomással igénybe vett töltet befogadására tervezett és arra gyártott zárt szerkezeti egység az első csatlakozásig, valamint a hozzá tartozó szerkezeti elemek. Egy edény több nyomással igénybe vett térből is állhat.
• Csővezeték: töltet szállítására szolgál. Csővezeték alatt különösen cső, csőrendszer, csőidom, szerelvény, csőkompenzátor, vagy egyéb nyomástartóelem értendő.
• Biztonsági szerelvény: a nyomástartó berendezést jellemző határérték túllépése elleni védelemre tervezett készülék. Ilyen: � a közvetlen nyomáshatároló készülék (pl. biztonsági szelep, hasadó
tárcsa);� a határoló készülék, amely működésbe hoz szabályozó eszközöket, vagy
rendelkezik a lezárásról, vagy a lezárásról és reteszelésről (pl. nyomás-, hőmérséklet- vagy szintkapcsoló).
• Nyomástartó tartozék: üzemeltetési feladattal és nyomástartó házzal rendelkező szerelvény.
52
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKALAPFOGALMAK III.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Nyomástartó rendszer: a gyártó által összeszerelt több nyomástartó berendezés, amely összefüggő működési egységet alkot
Nyomás: a légköri nyomáshoz viszonyított túlnyomás (itt a vákuum negatív értékűnyomás)
Legnagyobb megengedhető nyomás (PS): az a legnagyobb nyomás, amelyre a berendezést tervezték, amelynek értékét és helyét a gyártó adja meg
Megengedhető hőmérséklet (TS): az a legkisebb/legnagyobb hőmérséklet, amelyre a berendezést a gyártó méretezte
Térfogat (V): a nyomással igénybe vett tér belső térfogata, beleértve a csonkok belsőtérfogatát - az első csatlakozási pontig (pl. karima, varrat) -, levonva az állandó belsőszerkezeti elemek térfogatát
Névleges méret (DN): a névleges méretet DN jellel és az azt követő számmal jelöljük. Ez hivatkozási célú, kerekített szám és csak közelítőleg azonos a gyártási méretekkel
53
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKALAPFOGALMAK IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Töltettípusok: robbanásveszélyes, rendkívül gyúlékony, könnyen gyulladó, gyúlékony, mérgező, nagyon mérgező, oxidáló (1. csoport); minden más 2. csoport
9/2001. (IV. 5.) GM rendelet (PED)Nyomástartó edények műszaki biztonsági követelményei szerint besorolás és megfelelőségértékelési modul rendszer
töltet gáz, nyomás alatt oldott gáz, gőz és olyan folyadék, amelynek gőznyomása a megengedhető legnagyobb hőmérsékleten nagyobb, mint 0,5 bar túlnyomás, 1. csoportú anyag
A gyártó köteles a forgalomba hozatal előtt minden egyes nyomástartó berendezést megfelelőségértékelési eljárások egyikének alávetni.
54
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKALAPFOGALMAK V.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Az egyes kategóriákhoz rendelt megfelelőségértékelési eljárások:• I. kategória: A modul• II. kategória: A1, D1, E1• III. kategória: B1 + D, B1 + F, B + E, B + C1, H • IV. kategória: B + D, B + F, G, H1
A modul (a gyártás belső ellenőrzése) B modul (EK-típusellenőrzés)C1 modul (típusazonossági vizsgálat)D modul (gyártás minőségbiztosítása)E modul (termék minőségbiztosítás)F modul (termékellenőrzés)G modul (EK egyedi ellenőrzés)H modul (teljes minőségbiztosítás)
Más felügyelet hatálya alá tartozó nyomástartó rendszerek:• Kazánok: nyomástartó edény+tüzelés és hősugárzás hatásának kitéve• Nukleáris berendezések: nyomástartó, radioaktiv terhelés, földrengés,
feszültséganalízis, fáradási élettartam, külön biztonsági szabályzat, osztályba sorolás (ABOS 1, 2, 3, 4)
• Veszélyes töltetű folyadéktárolók: Pop.=20-50 mbar; nagy űrtartalom, veszélyes töltet
55
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKMÉRETEZÉSI ALAPOK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Közös jellemzők• Alapterhelés belső és/vagy külső nyomás• Méretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445)• Tervezés, gyártás, üzemeltetés engedélyhez kötött• Időszakos vizsgálat kötelező• Nyomáshatárolás
Fogalmak:• Nyomás (túlnyomás)• PS max. megengedett nyomás, tervezési nyomás• TS max. megengedett hőmérséklet • V térfogat, nyomással igénybe vett rész • DN névleges méret
Alapterhelés a nyomás:• Belső nyomás: homorú felületre hat; növekvő P, növekvő w; a geometriai jelleget nem
változtatja meg; határérték a folyáshatár (ReH), a törés (Rm) • Külső nyomás: domború felületre hat; növekvő P, a görbületi sugár csökken; először
arányos, majd Pkr elérése után horpadás, stabilitás vesztés
56
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKMÉRETEZÉSI ALAPOK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Üzemi nyomás: Pop, technológiai paraméter, egy üzemi ciklusban a legnagyobb normális technológiai nyomás. Gáztéri nyomás
Méretezési nyomás: PS, alapterhelés a szilárdsági méretezéshez, PS≥ Pop
Próbanyomás: közeg víz (5-40°C), levegő esetén más eljárás
Üzemi hőmérséklet: Top a technológiai töltet hőmérséklete, amelyen a folyamat lejátszódik
Méretezési hőmérséklet: Td, a legnagyobb pozitív hőmérséklet a megengedett feszültség meghatározásához (hőtechnikai számítások, vagy mérési eredmények alapján). Td min = 20°C
Geometriai adatok: fő méretek: e, R, D, L (szabványos átmérő)
Hegesztett kötések szilárdsági tényezője (z, varratszilárdsági tényező):•1: teljes varratban roncsolásos és roncsolásmentes vizsgálattal igazolt•0,85: roncsolásmentes vizsgálattal, szúrópróbaszerűen•0,7: szemrevételezés
57
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKMÉRETEZÉSI ALAPOK III.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Teherviselő képesség, megengedett feszültség:
58
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKMÉRETEZÉSI ALAPOK IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Fontosabb alapfogalmak• nagy szerkezeti folytonossági hiány: feszültség- vagy alakváltozáscsúcs forrása, a
szerkezet nagy részére van hatással. Pl. csatlakozási zóna, falvastagság változás, kivágások, csonkok környezete
• helyi szerkezeti folytonossági hiány: az anyag viszonylag kis térfogatára van hatással, éles sarkok, bemetszések, repedések
• membránfeszültség: a normálfeszültség azon egyenletes eloszlású komponense, amely az elem vastagság menti átlagfeszültség értékével egyenlő
• hajlítófeszültség: az elem vastagsága mentén ferdeszimmetrikusan eloszlónormálfeszültség
• elsődleges feszültségek (P): mechanikus terhelések által okozott feszültség, amelynek eloszlása a szerkezetben olyan, hogy a terhelés következtében kialakuló megfolyás eredményeként nem jön létre a terhelés újraeloszlása� elsődleges membránfeszültség (Pm): belső, külső nyomás, a szerkezet egészét
terhelő erő nyomaték hatására kialakuló membránfeszültség� elsődleges helyi membránfeszültség (PL): koncentrált erőhatások közvetlen
környezetében kialakuló membránfeszültség. Helyinek minősül az a membránfeszültség, amely legfeljebb hosszon haladja meg az 1,1 fD értéket
� elsődleges általános hajlítófeszültség (Pb): a szerkezeti elem valamely metszetében az egész metszet mentén megoszló hajlítófeszültség
59
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKMÉRETEZÉSI ALAPOK V.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
• másodlagos feszültségek (Qm, Qb): korlátozott alakváltozások következtében kialakuló feszültség; önhatároló, azaz plasztikus alakváltozással kiegyenlítődik
• csúcsfeszültség (F): nem okoz torzulást, káros hatása, hogy a fáradásos vagy ridegtörés lehetséges forrása
60
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKMÉRETEZÉSI ALAPOK VI.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Méretezés• szabványos eljárások (MSZ EN 13445-3)• cél a szilárdságilag szükséges falvastagság (e) meghatározása az elsődleges
feszültségek alapján• falvastagság definíciók:
• korróziós+eróziós élettartam:• korrózió: a szerkezeti anyag roncsolódása kémiai hatásokra• korrózió sebesség 0-0,35 mm/év; normális viszonyok esetén; tapasztalat, kísérlet• falvastagság csökkenéssel jár (c) • falvastagság csökkenést nem okoz:
� lyuk v. pont korrózió (kloridok)� kristályközi korrózió (hidrogén⇒metán+vas; térfogat nő, ridegedés, szén
csökken)
e: szükséges falvastagságen: névleges falvastagságemin: minimális gyártási falvastagságea: számított falvastagságc: korróziós, eróziós pótlékδe: névleges falvastagság negatív tűréseδm:gyártástechnológiai pótlékeex: falvastagságtöbblet a névleges falvastagság eléréséhez
61
NYOMÁSTARTÓ RENDSZEREKSZERKEZETI ANYAGOK
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
MSZ EN 13445-2
Általános követelmények:
• Korrózióállóság: közeg és a szerkezeti anyag kölcsönhatása (pl. szénacél
ellenáll a tömény kénsavnak, a száraz klórnak, Ti jó nedves savakkal szemben,
de a száraz klórra nem)
• Teherviselőképesség: a feszültségkategóriáknak megfelelően a méretezési
hőmérsékleten (elegendő képlékeny tartalékkal rendelkezzen az anyag;
A>14%, régen 16%!) - Biztonság a ridegtörés ellen
• Gazdaságosság (pl. 18/8 ⇒ plattírozott)
• Korlátozó előírások (Db, P, emin)
• Gyárthatóság (hegesztés, alakítás)
Méretezési anyagjellemzők (tervezés)
• anyagszabványok
• nem szabványos anyagoknál bizonylat
• a beépített anyagok jellemzőinek igazolása (vizsgálatok), gépkönyv (minden
edényre)
• Rm, Rm/t, ReH, ReH/t, A, E, G, ν, α, λ, stb
62
BIZTONSÁGTECHNIKA
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
63
BIZTONSÁGTECHNIKA
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Túlnyomás elleni védelem- technológiai folyamatok, nyomásváltozás (kezelési hiba, alkatrész meghibásodás,technológiai zavar)
- legnagyobb veszély a megengedettnél nagyobb vagy kisebb nyomás kialakulásacél a nyomásváltozás megállítása, ill. lehatárolása (kifúvatás, beszippantás)
Tervezési irányelvekazért, hogy az alkalmazott védelmi berendezés (biztonsági szelep, tárcsa) a rendeltetésénekmegfelelően működjön
* fel kell tárni a veszélyes túlnyomás, ill. vákuum fellépésének okai * stabil üzemmenet biztosított legyen (szabályozó, vezérlő berendezések)* ismertek legyenek a lefúvandó közeg fizikai jellemzői* figyelmet kell fordítani a legmegfelelőbb biztonsági szerelvény kiválasztására, a
beépítési módok meghatározására, a fellépő reakcióerők számítására* figyelmet kell fordítani a szerkezeti anyagok megválasztására* helyesen kell illeszteni a védelmi berendezés nyitónyomását a védett berendezés
üzemi és engedélyezési nyomásához* bizonyos esetekben foglalkozni kell a lefúvató vezetékek, fáklyák,
gyűjtőtartályok, visszarobbanásgátló szerkezetek méretezésével
64
BIZTONSÁGTECHNIKA
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
Nyomáshatárolók elhelyezése, beépítése• előírás szerint minden olyan nyomástartó berendezésre, ill. a hozzá kapcsolódó
csővezetékre nyomáshatárolót kell helyezni, amelyben veszélyes túlnyomás alakulhat ki• egy berendezésből álló rendszerben (pl. légtartály) egyértelmű• összetett rendszerekben a nyomáshatárolók elhelyezése, védendő rendszerre gyakorolt
hatása szimulációs módszerekkel vizsgálható• beépítés szempontjai:
- erősen lüktető gázáramhoz csillapító edény vagy perem után kell beépíteni - gáz v gőz halmazállapotú közegek lefúvására tervezett nyomáshatárolókat a
rendszer mindenkori gázteréhez kell csatlakoztatni - folyadékoknál a mindenkori folyadék szint alá kell elhelyezni- jól hozzáférhető és megközelítő helyre kell helyezni (karbantartás)
Nyomáshatárolók típusának kiválasztásának szempontjai• nyomásnövekedés karakterisztikája• lefúvandó közeg tulajdonsága• szükséges lefúvóteljesítmény és nyitónyomás nagysága• gazdaságossági szempontok
65
BIZTONSÁGTECHNIKABIZTONSÁGI SZELEPEK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A biztonsági szelep a lefúvó vagy beszívó nyílását nyitni és zárni képes többszöri működésre alkalmas szerkezet. A beállított nyitónyomás elérésekor önműködően nyit, megengedett nyomásváltozással a szeleptányér elmozdulása révén bizonyos tömegáramú közeget átbocsát, majd önműködően zár.
Osztályozás- a szelep záróelemének terhelési módja szerint
* mechanikus terhelésű* pneumatikus vagy hidraulikus terhelésű* vegyes terhelésű (rugóterhelés+pneumatikus, hidraulikus, elektromágneses)
- a szelep záróelemének emelkedése szerint* arányos emelkedésű (a nyitás után max. 10%-os nyomásnövekedésen belül eléri a
max.emelkedést)* normál emelkedésű (mint az arányos, de nincs követelmény a nyitókarakterisztikára)* teljes emelkedésű (nyitást követően 5% nyomásnövekedésen belül lökésszerűen nyit,
a lökésszerű nyitás pillanatáig elmozdulása nem haladhatja meg a telje löket 20%-át)
66
BIZTONSÁGTECHNIKABIZTONSÁGI SZELEPEK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
67
BIZTONSÁGTECHNIKAHASADÓTÁRCSÁK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari GMiskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tanszpek TanszéékekeVEGYIPARI TECHNOLVEGYIPARI TECHNOLÓÓGIGIÁÁK K ÉÉS GS GÉÉPEIKPEIK
A hasadótárcsa a befogószerkezete peremén tömítetten rögzített roncsolódó elem• a nyitónyomás elérésekor széthasad, széttörik, vagy elszakad, így a túlnyomást okozó
közeget a keletkező nyíláson keresztül képes lefúvatni, vagy vákuum esetén a külsőközeget az edénybe áramoltatni
• működés után a nyílás szabadon marad, egyszer használható• alkalmazása indokolt ahol:
* gyors a nyomásemelkedés* a legkisebb mértékű szivárgás sem engedhető meg* az üzemi körülmények miatt lerakódások, kiválások, lefagyások jöhetnek létre
• előnyös tulajdonságaik:* biztonsági szelepeknél olcsóbb, kisebb térfogatú, tömegű* tömören zár* megbízhatóan, gyorsan kis holtidővel működnek* mozgó alkatrészük nincs, karbantartást nem igényelnek* lefúváskor nem okoz lengést, csattogást* nagy felülettel, rendkívül kis és nagy nyitónyomással is készülhetnek* ajánlatos alkalmazni ahol működésükre ritkán van szükség* biztonsági szelep elé építve a szelep nyitónyomása ellenőrizhető leszerelés nélkül
• hátrányok:* cseppfolyós gáztartályokon kiáramláskor robbanás* tilos alkalmazni olyan helyen ahol a bejutó oxigén égést, robbanást okoz