Post on 28-Dec-2019
1Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Elıadó: Dr. Siménfalvi Zoltán, egyetemi docens
Követelmények:
•Aláírás, feltétele 1 db zárthelyi
dolgozat sikeres megírása
•Kollokvium, feltétele az aláírás
megszerzése
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK
2007/2008. I.fé.
GEVGT016B
Gyakorlatvezetı:
Völgyes Lajos
2
TÉMAKÖRÖK
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Anyagátadási mőveletek II.
9
Nyomástartórendszerek túlnyomás elleni védelme II.
15
Nyomástartórendszerek túlnyomás elleni védelme I.
14
Nyomástartóedények IV.
13
Nyomástartóedények III.
12
Nyomástartóedények II.
11
Nyomástartóedények I. + zh
10
Anyagátadási mőveletek I.
8
Oktatási szünet (Nemzeti ünnep)
7
Hıátadási mőveletek II.
6
Hıátadási mőveletek I.
5
Hidrodinam
ikai és mechanikai vegyipari mőveletek II.
4
Hidrodinam
ikai és mechanikai vegyipari mőveletek I.
3
Vegyipari és rokonipari mőveletek alapjai, csoportosítása
2
Bevezetés, a vegyipar története, a mai vegyipar
1
Téma
Hét
3
TÉMAKÖRÖK
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékk
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Hét
Ea. id
ıpont
Tém
aElı
adás
Gyakorla
t
12007.09.11
Bevezetés. A vegyipar történelm
e.
Bevezetés. A vegyipar világtörténelm
e,
magyarországi és régiós viszonyok
Néhány jellemzı m
ővelet bemutatása.
Változók, mértékegységek, mérıeszközök.
22007.09.18
Bevezetés,
Vegyipari és rokonipari m
őveletek
csoportosítása
Mővelettani alapfogalm
ak, mőveleti
egységeket leíró fizikai mennyiségek és
egyenletek, mőveletek csoportosítása
Fizikai mennyiségek, mőveletek
csoportosítása. Anyagjellemzık
hımérsékletfüggése. Függvényközelítések.
32007.09.25
Hidrodinamikai és m
echanikai vegyipari
mőveletek I.
Ülepítés, szőrés, por- és cseppleválasztás és
berendezéseik
Anyagáramok leírása, fázisváltozások.
42007.10.02
Hidrodinamikai és m
echanikai vegyipari
mőveletek II.
Centrifugálás, keverés, méretcsökkentés és
berendezéseik
Ülepítés, szőrés példák.
52007.10.09
Hıátadási mőveletek I.
Hıátvitel elm
életi alapjai
Porleválasztás, méretcsökkentés.
62007.10.16
Hıátadási mőveletek I.
Hıcsere, bepárlás és berendezéseik
Centrifugálás, keverés példák.
72007.10.23
Oktatási szünet
--
82007.10.30
Anyagátadási mőveletek I.
Anyagátadás elm
életi alapjai, desztilláció,
rektifikálás és berendezéseik
Hıátvitel mőveletei
92007.11.06
Anyagátadási mőveletek II.
Extrakció, szárítás, membránszeparáció és
berendezéseik
Ház hıszigetelése, csı a csıben hıcserélı.
10
2007.11.13
ZH
ZH
Anyagátadás m
őveletei.
11
2007.11.20
Nyomástartó edények II.
Alapfogalm
ak, PED elıírások, méretezési
alapadatok, terhelések, anaygkiválasztás
Anyagátadás m
őveletei.
12
2007.11.27
Nyomástartó edények III.
Nyomástartó edények m
éretezése belsı
nyomásterhelésre. Héjszerő elemek
számítása.
Felügyeleti elıírások, szabványok, a
nyomáspróba végrehajtása
13
2007.12.04
Nyomástartó edények IV.
Kivágások, csonkok héjszerkezeteken.
Tömítések, karimák. Nem nyomásalapú
terhelések.
A nyomástartó edények jellegzetes anyagai,
hengeres köpeny falvastagságának
meghatározása.
14
2007.12.11
Nyomástartó rendszerek túlnyomás elleni
védelm
e I.
Kockázat, veszélyes anyagok. Túlnyomás
elleni védelem feladata, tervezési
irányelvek, alrendszerek kijelölése, zavarok
feltárása.
Karimás kötések.
15
2007.12.18
Nyomástartó rendszerek túlnyomás elleni
védelm
e II.
Túlnyomás elleni védelem eszközei.
Biztonsági szelepek és hasadótárcsák, -
panelek.
Túlnyomás elleni védelem, eszközei
4
AJÁNLOTT IRODALOM
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
1.Fonyó-Fábry: Vegyipari mővelettani alapismeretek. Nemzeti Tankönyvkiadó,
Budapest, 1998.
2.Somló: Vegyipari eljárások. Tankönyvkiadó, Budapest, 1974.
3.Coulson-Richardson: Chemicalengineering. New York, W
iley, 1991.
4.MSZ EN 13445 UnfiredPressureVessels
5.Fábry: Vegyipari gépészek kézikönyve. Mőszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987.
6.Eckhoff: Dustexplosionsintheprocessindustries. Reed, 1997.
7.Bozóki: Nyomástartórendszerek túlnyomáshatárolása. Mőszaki Könyvkiadó,
Budapest, 1977.
8.MSZ EN ISO 4126 Safetydevicesforprotectionagainstexcessivepressure
5
VEGYIPARI VILÁGTÖRTÉNELEM
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A vegyipar tevékenységének tárgya az anyag. A termékek használati értéke
részben az anyag-, részben a formai sajátosságokban gyökerezik (üveg). A korszerő
ipari megosztásban elválik az anyagelıállításés az alakrahozás(fa –cellulóz –viszkóz
mőszál –mőselyem –fehérnemő)
Már az ısi 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 korszerővegyiparban teljesen eltérısajátságúanyagokat
állítanak elıtermészetes 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 G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A kémiai termelıfolyamatok egyidısek az emberi társadalommal (ıskorban
szeszesital, testfestékek). A fejlıdés fordulópontja a tőz céltudatos hasznosítása volt
(hıenergia termelés érdekében levezetett oxidációs folyam
at) –égetett cserép készítése
(építıanyag). Az ókorban növényi rostokból textilszálakat állítottak elı, kelméket
festettek, kozmetikumokat, gyógyszereket készítettek, bıröket csereztek, stb.
A vaskorszakot a vasérc kohósítási folyam
atának feltalálása vezette be (vas-oxid
redukálása a faszén karbonjával).
A mai vegyipar a Földközi-tenger mentén alakult ki (Egyiptomot tekintjük a
vegyipari termelıfolyamatok hazájának). A „chemi”, „kemi”szóegyiptomi eredető. Itt
találták fel a balzsam
ozást, papirusz erjesztését, az üveget, a ham
uzsírt, a szappant.
Az ókori görög társadalomban jelenik meg a kén és a kátrány, a felhasználásukkal
készült görögtőz, ami a lıpor ıse 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 ıriznek és lényegesen továbbfejlesztenek. A
technika a mór birodalom közvetítésével Spanyolországon keresztül jut vissza
Európába.
7
VEGYIPARI VILÁGTÖRTÉNELEM
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
VIII -XII. század: desztillációs retorta, alkohol, nemesfém kohászat, salétrom,
ammónia, szóda, királyvíz
XIII-XVIII. század: fekete lıpor, Agricolafémkohászat, Paracelsusgyógyszer-
vegyészet, Böttgerporcelán
A vegyipar az újkori ipar részeként alakult ki. Az elsıvegyi gyár Leblancpárizsi
szódagyára. A XIX. század a vegyipar elsıvirágzásának kora (1827 Liebig
mőtrágyagyár, 1856 Perkinszintetikus szerves kátrányfesték, 1864 Chardonnet
nitrátselyem, 1876 Nobelelsımodern robbanóanyag)
XX. században alakul ki a korszerővegyipar (BASF kénsavgyártás, 1909 az elsı
mőanyag és a Haber-Boscham
móniaszintézis, 1913 Burtonásványolajok hıbontása,
1928 Lebegyevszintetikus kaucsuk, 1938 Dupontszintetikus szál –nylon, 1938 ICI
polietilén –PVC, 1945-Zieglerpolimerek elıállítása, petrolkémia és a szerves
szintetikus szerkezeti anyagok iparának fejlıdése, etiléngyártás és ammóniaszintézis
óriásüzemeinek létrehozása, atomerımővek, biokémia)
8
A MAGYAR VEGYIPAR TÖRTÉNELME
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A magyar vegyipar a történelem során a társadalmi fejlettség fokának volt
megfelelı. A sokáig fennmaradóhőbériség csak a háziipart igényelte (olajütés,
faszénkészítés, viaszöntés, mészégetés, szappanfızés, kékfestés, szeszfızés,
cserépégetés, fazekasság, gyógyfızetek, kozmetikai szerek)
Ipari manufaktúrák a bányavidékeken fejlıdtek ki (Felvidék, Erdély, Bécs) és ma
is mőködnek.
Az elsıvegyi üzemek: 1778 Diósgyıri Papírgyár, 1790 Esztergom pipere-
szappangyár, 1800 Sopron cukorfinomító, 1830 Herendi Porcelángyár, 1847 Budapest
szénsav-és festékgyár, 1856 Budapest gázgyár, 1860 ZsolnayPorcelángyár, 1870
Nyergesújfalucementgyár). 1894. évi statisztika –104 vegyi gyár (11 mőtrágya, 2
kénsav, 1 szóda, 9 kıolajfinomító).
1906. évi statisztika –299 vegyipari vállalat (22.000 dolgozó), 1907 Richter
Gedeon, 1912 Chinoingyógyszergyár. 30-as évek Budapesti Vegyimővek, Nitrokémia,
KabaiCukorgyár, Alkaloida, kıolaj kitermelés Zalában, Péti Nitrogénmővek, ajkai és
almásfüzitıi timföldgyár, szınyiolajfinomító).
A felszabadulás után újjákellett építeni a lerombolt vegyipart, 1950-tıl Biogal
Debrecen, TVM Szolnok, ÉVM Sajóbábony, BVK (BorsodChem) Kazincbarcika, TVK
Tiszaújváros(Leninváros), M
agyar ViscosaGyár Nyergesújfalu, gumigyárak Budapest,
Szeged, Nyíregyháza, földgázüzem Hajdúszoboszló, Dunai FinomítóSzázhalombatta,
Kıbányai Gyógyszergyár.
9
A MAI VEGYIPAR
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Az EU vegyipari stratégiája
•Emberi egészség és a környezet védelme
•Az EU versenyképességének fenntartása
•A belsıpiac széttöredezettségének megelızése
•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 G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Vegyipari termékek felhasználása
EU 2003
A magyar vegyipar helyzete
•részarány: EU 0,6%, világ 0,16%
•a termelés értéke folyóáron:
7,30 millióEUR (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 G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A magyar vegyipar helyzete
•Az iparban foglalkoztatottak 10%-át a vegyipar adja (76 ezer fı)
•Az elıállított termékek 70%-át exportra értékesítik
•A legfontosabb piac az EU (64%)
•Folyamatos, gyorsan javulóteljesítmény (2004-ben 7,6%)
•Beruházások értéke 1990-2003 között 1.804 milliárd Ft
A vegyipar szerkezete az elıállított
ipari termelési érték alapján
A vegyi anyag és termék gyártás szerkezete
az elıállított ipari termelési érték alapján
12
A MAI VEGYIPAR
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A borsodi vegyipar helyzete
•Két 2000 fıfelett foglalkoztatóvegyipari vállalat, több leányvállalattal
•A teljes megyei ipari értékesítés 40%-át, a vegyipari értékesítés 95%-át adják
•2004-ben a vegyipari beruházások jelentıs részét a BC-nél(TDI, PVC és VCM
kapacitás bıvítés) és a TVK-nál (Petrolkémiai Fejlesztési Projekt) valósították
meg.
•A mőanyaggyártás területén indított beruházások befejezésével várhatóan a két
vállalat a közép-kelet európai régiómeghatározóvegyipari vállalataiváválik
A magyar vegyipar fajlagos emissziója
A „zöld”technológia alapelvei:
•Jobb megelızni a hulladék kezelését
•Minimális segédanyag és oldószer
felhasználás
•Energiafelhasználás csökkentése
•Megújulónyersanyagok
felhasználása
•Kémiai termékek ne maradjanak a
környezetben
13
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Célok, feladatok:
•Az egymás mellett létezıeljárásokban fellelhetıazonos vagy hasonló
rendeltetésőberendezések, készülékek, vagyis a vegyipari mőveletek ismertetése
•A technológiák megvalósítására szolgálóberendezések mőveleti és szilárdsági
tervezése, gyártása, szerelése, az ezekbıl megvalósított technológiai rendszerek
üzemeltetése, karbantartása, intenzifikálása.
•Olyan gépészmérnökök képzése, akik tervezni, irányítani, gyártani, ellenırizni és
üzemeltetni tudnak olyan berendezéseket, készülékeket ill. ezekbıl álló
üzemeket, technológiákat, amelyekben afolyam
atok alapvetıen környezettıl
elválasztott terekben mennek végbe.
CHEMICAL ENGINEERING
Kémiai Technológia
(Vegyipari Eljárástan)
A nyersanyagtól/alapanyagtól a
végtermékekig vezetıút
ismerete
Vegyipari Mővelettan
A gyártási eljárások azonos
jellegőberendezéseinek,
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 G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Szikvízgyártás
•a szén-dioxid elnyeletése(szaturálás) során a gáz
a folyadékba diffundál, ott elnyelıdik (f(T, P))
•vízkezelés szükséges (szőrı, hőtı, lágyító,
gáztalanító, vastalanító, mangántalanító, stb)
•szaturálógépben 3 keverési szint van,
teljesítménye 2000-10000 l/h
•a töltés után a túlnyomás hatására, az egyensúly
beálltáig a vízben további CO2nyelıdik el
(pihentetés –2-4 óra után 10%-kal (1 bar) csökken
a nyomás)
15
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Kórházi veszélyes-hulladék égetıberendezés
16
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
PVC gyártás -anyagelıkészítés
17
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Vegyipari mőveletek csoportosítása
•a különbözımőveleteknek azonos fizikai és kémiai alapjai vannak:
komponens-, hı-és impulzustranszport
•a csoportosítás alapja a folyamatok hajtóereje és a leírótörvényszerőségek
1.Hidrodinamikai mőveletek: folyadékok, gázok mozgásával foglalkozik, a
hidrodinam
ika törvényszerőségei határozzák meg (folyadékok, gázok áramlása,
ülepítés, centrifugálás, szőrés, keverés)
2.Hıátadási mőveletek: hıátadással foglalkozik, a hıtan törvényszerőségei határozzák
meg (melegítés, hőtés, elpárologtatás, kondenzáció, hıcsere, bepárlás)
3.Anyagátadási mőveletek: a kiindulási elegy komponenseinek fázishatáron keresztül
történıáthaladása jellemzi, az anyagátadás törvényszerőségei határozzák meg
(egyensúlyi mőveletek: desztilláció, abszorpció, extrakció, adszorpció, szárítás;
nem egyensúlyi m
őveletek: membránszőrés, ultraszőrés, reverzozmózis)
4.Kémiai mőveletek: a reakciókinetikatörvényszerőségei határozzák meg, anyag-és
energiaátvitellel járnak
5.Mechanikai mőveletek: szilárdtest mechanika törvényszerőségei határozzák meg
(aprítás, osztályozás, granulálás, szilárd anyagok keverése, szállítása)
18
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A vegyipari technológiák csak a vegyiparhoz kötıdnek?
•gyógyszeripar
•épületgépészet (főtés, vízellátás, klíma…
)
•élelmiszeripar (cukor, szesz, sör, konzerv, tej, növényolaj, kenyérdagasztás, …
)
•timföldgyártás
•energetika (gázüzem, olajlepárlás, atomerımő, kazánház, m
egújulóenergia…
)
•hidegtechnológia (oxigén, ipari –és orvosi gázok, hőtıházak, …
)
•szilikátipar (cement, porcelán, üveg, …)
•biotechnológia (bioetanol, biofinomítás, …
)
•környezetvédelem (szennyvíztisztítás, hulladékégetés, porleválasztás, …)
•…
19
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A mőveleti egység
•unit operation–a vegyipari eljárások széles köre viszonylag kevés számú
alapmőveletbıl összeállítható
•a kezelendı
anyag(a munka tárgya) átalakul, a készülék(a munka eszköze) az
elhasználódástól eltekintve nem változik, az emberhasználati értéket termel
•a folyam
atábrákon találhatókészülékszimbólumok általában egy-egy mőveletet
képviselnek (kolonna-desztilláció, reaktor-reagálás, szőrı-szőrés, kondenzátor-
gız-folyadékfázisváltás)
•a készülék nem mindig azonos a mőveleti egység fogalmával (elágazás,
rektifikálóoszlop)
•lehet egy-, két-vagy többfázisú(egyfázisú: a kémiai összetételt és a fizikai
állapotot leírófüggvények folytonosak)
•lehet szakaszos vagy folyamatos (szakaszos: a fázisokat jellemzıparaméterek –
nyomás, hımérséklet, sőrőség, koncentráció, stb. –értéke egy rögzített helyen
idıben változó)
•a folyam
atok leírásához öt SI mennyiség elegendı(bázisrendszer): hosszúság (m),
idı(s), tömeg (kg), hımérséklet (K), anyagmennyiség (mol)
•származtatott mennyiségek: erı(N), energia (J), nyomás (Pa),
20
VEGYIPARI TECHNOLÓGIÁK ALAPJAI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Anyagsajátságok
•a vegyipari tevékenység tárgya az anyag, célja az anyag átalakítása nagyobb
használati értéket jelentımás anyaggá
•halmazállapotuk: szilárd, folyékony, gáz
•az állapotjelzık módosításával az anyag halmazállapota megváltoztatható, de ez
költséggel jár (környezettıl 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 csıvezetékek kötik össze, az
anyagokat általában áramlástani munkagépek mozgatják
•az anyagok kezelésének célszerőállapota a cseppfolyós állapot (molekuláris
eloszlás, áramoltatható, nagy sőrőségő)
•az állapotjelzık változásának mőszaki (pl. szerkezeti anyag) és gazdasági
korlátai lehetnek
•a vegyipar nagy anyagmennyiségeket kezel (nyersanyag, félkésztermék,
késztermék)
•az anyagok veszélyt jelentenek a környezetre (illékonyság, gyúlékonyság,
robbanóképesség, mérgezıhatás, korrozívtulajdonság, stb.)
21
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
ÜLEPÍTÉS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A szilárd-folyadék rendszer szétválasztásának egyik eszköze (+ szőrés, centrifugálás)
Az ülepítés folyékony, diszperz heterogén rendszerek szétválasztásának
hidrodinam
ikai mővelete, amely nehézségi erıhatására jön létre
Diszperz rendszerek:
A mővelet célja lehet:
•zagy iszaptartalmának növelése
•tiszta folyadék elkülönítése, kinyerése
Az ülepedırészecske sebessége az idı
függvényében egy v0végsıülepedési sebesség
értékhez tart
köd, permet
emulzió
paszta, pép
cseppfolyós
poros gáz, füst
szuszpenzió, zagy
szemcsekeverék,
porkeverék
szilárd
gáz
cseppfolyós
szilárd
Külsıfázis
Belsıfázis
22
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
ÜLEPÍTÉS II.
sf
FF
G=
−
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A süllyedırészecskére hatóerı:
v 0az ülepedési sebesség
CDellenállási tényezı(függ az alaktól –gömbnél 1,0 –
és a Re szám
tól Re=dv
0/ν)
Lam
ináris ülepedési tartományban (Stokes-féleülepedés Re<4) C
D=24/Re
Dorr-ülepítı
•kisméretőszilárd részecskék szuszpenziójának
szétválasztására
•folytonos üzemő, nagy átmérıjőtartály
(1,5-100m)
•lassan forgó, kiemelhetımechanizmus
(0,02 1/min fordulat)
•a derített tiszta folyadék a felsıperemen
ömlik át
()
20
2
Ds
3
v2
4d
Cg
6d
⋅ρ ⋅
π⋅⋅
=ρ
−ρ
⋅⋅
π⋅
23
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
SZŐRÉS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A szőrés nyomáskülönbség, mint hajtóerıhatására végbemenımechanikai
szétválasztási mővelet. Célja a folyadék-szilárd rendszerek (szuszpenzió, zagy) vagy
gáz-szilárd rendszerek (poros gáz) szétválasztása.
A hajtóerılétrehozható: gravitációval, túlnyomással, vákuummal
A szőrendıközeget egy porózus rétegen vezetik keresztül, amely a szilárd részecskék
egy részét visszatartja.
•Felületi szőrés: a szőrıfelületén (drótszövet, szőrıvászon, szőrıpapír) kiváló
szilárd anyag –szőrılepény –a továbbiakban szőrırétegként viselkedik
•Mélységi szőrés: a szőrt részecskék a szőrıközeg (kavics, homok) belsejébe
hatolnak és ott lerakódnak
A szőrık legfontosabb mőszaki paraméterei:
•üzemmód: szakaszos vagy folyamatos
•szőrıfelület: A [m2 ] 0,1 …1000 m
2
•fajlagos szőrıfelület: A/V m
2 /m3
•alkalmazott nyomáskülönbség: Dp[bar] 0,2 …15 bar
•lepényvastagság: L [mm] 2 …500 mm
24
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
SZŐRÉS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A szőrıteljesítményét a szőrés sebességejellemzi:
A mővelet során a szőrlet átáramlásához három ellenállás tényezıt kell legyızni:
•a szőrıberendezés vezetékeinek, szerelvényeinek ellenállását
•a szőrıközeg ellenállását
•az iszaplepény ellenállását
Az iszaplepény ellenállása: ahol η[Pas] a szőrlet viszkozitása,
c [kg/m3 ] egységnyi térfogatúszőrletbıl felhalmozódórészecskék tömege, A [m2 ]
szőrıfelület, V [m3 ] szőrletmennyiség, t [s] szőrési idı
a fajlagos lepényellenállás az iszaplepényt alkotórészecskék tulajdonságaitól függ:
ahol: εporozitás, ωa szilárd szemcsék fajlagos felülete [m2 /m3 ], ρ
sza szilárd részecskék
sőrősége [kg/m
3 ], k állandó.
Merev, nem deformálhatórészecskék esetén αfüggetlen a nyomástól, nem változik a
lepény keresztmetszetében.
sz2
2)
1(k
ρ⋅ε
ω⋅ε
−⋅
=α
⋅⋅
=s
mmdtdV
A1v
2
3
dtdV
A
Vc
p2
l⋅
⋅⋅
η⋅α
=∆
25
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
SZŐRÉS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A szőrıközeg ellenállása:
ahol R
m[1/m] a szőrıközeg ellenállása,
így
, amelybıl a
szőrés alapegyenlete:
Szőrés állandónyomáson:
αés R
mszőrési állandók, amelyek kísérleti úton
határozhatók meg
Szőrés állandósebességgel:
+⋅
⋅α
⋅η
⋅∆
=
mR
AVc
Ap
dtdV
⋅
η⋅=
∆dtdV
AR
pm
m
+⋅
⋅α
⋅⋅
η=
∆+
∆=
∆m
ml
RAV
cdtdV
Ap
pp
⋅
+⋅
⋅α
⋅∆η
=∫
∫∫
V 0
m
V 0
t 0
dVR
VdV
Ac
Ap
dtb
Va
Vt+
⋅=
tVconst
dtdV=
=
'bV'a
tAR
VV
tA
Vc
pm
2+
⋅=
⋅⋅⋅
η+
⋅
⋅
⋅⋅
α⋅η
=∆
26
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
SZŐRÉS IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Szőrıközegek:
•szőrırácsok: durvaszőrésre (>0,5 mm), valam
int szőrıközegek alátámasztására
•szőrıszövetek: fém-, textil-, üveg-és mőszálakból állítják elı, a legfontosabb közegek
könnyő
közepes
nehéz
iszaplepény eltávolíthatóság
rossz
közepes
jószemcse visszatartóképesség
kicsi
közepes
nagy
eltömıdési hajlam
kicsi
közepes
nagy
iszaplepény maradónedvessége
jóközepes
rossz
folyadék áteresztés
Atlasz
Sávoly
Vászon
27
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
SZŐRÉS V.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
•szőrıpapírok, szőrılapok: cellulózszálakból préselik, finom és csírátlanítószőrésre
használják, 20 °C víz esetén 1Dx=1 liter/min/m
21 bar nyomáskülönbség esetén
(Dx= 1200…
1600 ÷6…
20)
Szőrıkészülékek
Folyadékszita
Belsıszőrésővákuumszőrı
Gyertyás szőrı
Keretes szőrıprés
28
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
PORLEVÁLASZTÁS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
•Cél füstgázokból, portartalmúvéggázokból, levegıbıl a por leválasztása (környezet-
védelem, értékes termék kinyerése).
•Porterhelés: a gázban találhatópor mennyisége [mg/m3 ]
•Határszemcse: az a legkisebb méretőszemcse, amelynél nagyobbat a porleválasztó
készülék 100%-ban leválaszt (gyakorlatban 99,5%-ban)
•Fontos üzemi jellemzıa belépés és a kilépés közötti nyomáskülönbség (ellenállás)
•Porrobbanás veszélye!!
•Portalanítási fok:
-abszolút (a leválasztott por és belépılevegıportartalmának aránya)
-relatív (valam
ely szemcsefrakcióból hány százalékot választ le; pl. 10µm-es
szemcsékre vonatkoztatva 80%-os portalanítási fok)
Gravitációs elven mőködıporleválasztók
•porkamrákatlégvezetékbe iktatják
•a keresztmetszet növekedés eredm
ényeként
áram
lási sebesség csökkenés jön létre
29
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
PORLEVÁLASZTÁS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Centrifugális elven mőködıporleválasztók (ciklonok)
•a tangenciálisan belépıporos levegı
körpályára kényszerül, a centrifugális erı
hatására a szilárd szemcsék egy része
kiválik a paláston és spirálisan a kúpos
részbe távozik
•az örvénykeresıcsıátmérıjének megfelelı
keringési sebességgel mozgóhatárszemcse
mérete és az ülepedés sebessége
meghatározható
•portalanítási fok javíthatóa gázmennyiség
és a ciklon átmérıjének növelésével (nıa
nyomásveszteség és az üzemköltség)
•multiciklontalkalmazunk a határszemcse
méretének csökkentésére, a portalanítási
fok javítására az ellenállás megnövelése nélkül
30
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
PORLEVÁLASZTÁS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Ütközéses porleválasztó
Szívótömlıs szőrı
Venturi-gázmosó
Zsákos tömlıs szőrı
Egyéb gáztisztítók, szőrık
31
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
CENTRIFUGÁLÁS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Elterjedten alkalmazzák a legkülönbözıbb iparágakban szőrésre, ülepítésre
•nem elegyedıfolyadékok szétválasztására (emulzióbontás)
•nedves szilárd anyagból a nedvesség eltávolítására
•folyadékban lévıszilárd anyag eltávolítására
Fırészei:
•hajtómotor
•perforált vagy telipalástúdob (hengeres, kúpos)
•elhelyezkedése lehet függıleges vagy vízszintes
m tömegőtestre hatócentrifugális erı:
A centrifugák jelzıszáma a centrifugális és a nehézségi erıtér viszonyát fejezi ki:
Normál centrifugáknál j=200…
400, nagy fordulatszámúaknál
j=4000…50000 (j>100 felett a folyadékfelület koaxiális henger)
rvm
rm
C2
2⋅
=ϖ⋅
⋅=
rn
4r
ng
4g
rvg
rj
22
22
2
⋅⋅
≅⋅
⋅π⋅
=⋅
=ϖ⋅
=
32
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
CENTRIFUGÁLÁS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Centrifuga konstrukciók
Ingacentrifuga
Függıcentrifuga
Hám
ozócentrifuga
Folytonos üzemőpulzálócentrifuga
33
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
KEVERÉS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A keverés során két vagy több anyagot kényszerítettáram
lással egyesítésünk homogén
eloszlás elérése érdekében
Elsıdleges cél: finomdiszperzrendszer létrehozása
Másodlagos cél: hıátvitelés/vagy anyagátvitel meggyorsítása, kémiai reakció
elısegítése
Keverési feladatok, célok:
•egyfázisúfolyadék esetén koncentrációkiegyenlítés
•kétfázisúfolyadék-folyadék rendszer esetén a két fázist emulgeáltatjuk
•folyadék-szilárd rendszer esetén szuszpenzió
•oldatok készítésekor növeli az oldódás sebességét
•diszpergáltatássalgáz szétoszlatása folyadékban
•hıcsere (hőtés vagy főtés) intenzifikálása
A keverés telesítményszükséglete:
az ellenállási tényezıt (ξ) a szakirodalom Euler(Eu) vagy Newton (Ne) számnak nevezi
53d
nP
⋅⋅
ρ⋅ξ
=
34
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
KEVERÉS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Az Euértéke a keverési Re-szám
függvénye:
Tölcsérképzıdés esetén Eu=f(Re, Fr) érvényesül:
Keverıtípusok
Lapátos keverık:
•lassújárásúak (n<100 1/min)
•áram
lási irány tangenciális
•kis viszkozitásúanyagokhoz (< 50 Pas)
•geometriai hasonlóság (D, w, h, H, h
1= f(d))
Ívelt lapátúkeverık:
•szuszpenziók keveréséhez
•keverıkarok emelkednek
és hátrahajlanak
ν⋅=
η⋅⋅
ρ=
22
dn
dn
Re
gd
nFr
2⋅
=
35
HIDRODINAMIKAI MŐVELETEK
KEVERÉS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Propellerkeverık:
•nagy fordulatszám (150…
1600 1/min)
•kis viszkozitás (1-2 Pas)
•erıs axiális áramlás
•nagy folyadék tömegek mozgatására (ferde, vízszintes helyzető)
Turbinakeverık
•zárt egyszeres vagy kettıs beömléssel
-axiális be-, radiális kiömlés
-nagy fordulatszám (50…1800 1/min)
-lapátok száma 3-12
•nyitott turbinakeverık
-összetett sugár-és axiális
irányúáram
lást hoz létre
36
HİÁTADÁSI MŐVELETEK
HİÁTVITEL FORMÁI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Hıátvitel: különbözıhımérsékletőtestek közötti energiaátvitel hıenergia formájában
•hıvezetés: a hıátvitela részecskék hımozgásánakkövetkeztében, azok
helyváltoztatása nélkül megy végbe (molekulák, atomok, szabad elektronok)
•konvekció: a különbözıhımérsékletőrészecskék sőrőségkülönbségébıl adódóan
hıáramlás alakul ki (természetes konvekció), kényszeráramlás esetén
kényszerkonvekciórólbeszélünk
•hısugárzás: a hıátvitelelektromágneses hullám
ok segítségével történik (Föld-
Nap; számos gáz -pl. CO2, H
2O –nem engedi át a hısugarakat)
Hıvezetés
FourierI. törvénye:
, hıvezetési tényezı:
A folyadékok egy része, a gázok (ha az áramlást megakadályozzuk), a lerakódások
(vízkı, olaj) rossz hıvezetık (vörösréz 394, szénacél 50, savállóacél 25, vízkı0,4÷2,4,
olajhártya 0,1, folyadékok 0,1÷0,7, levegı0,02÷0,055 gázok 0,006÷0,16 )
Síkfal:
Többrétegősíkfal:
∑ =λ−
=n 1i
iin1
sTT
AQ&
dxdTA
Q⋅
⋅λ−
=&
()
21
T T
s 0
TT
sAQ
dTdx
AQ2 1
−λ
=⇒
λ−=
∫∫
&&
λmsKJ
37
HİÁTADÁSI MŐVELETEK
HİÁTVITEL FORMÁI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Konvektívhıátadás
Sík vagy görbült fal mentén áramlóközeg hıátadását vizsgáljuk.
Newton-félelehőlési törvény:
, a hıátadási tényezı
A hıátadási tényezıértéke függ a szerkezet kialakításától, az áram
lóközeg
sebességétıl és fizikai jellemzıitıl. M
eghatározhatóempirikus képletekkel és
hasonlósági kritériumok segítségével.
Hıátadás fázisváltozás nélkül
Csıben áramlás:
lamináris
átmeneti
turbulens
Köpenytéri áramlás:
()
14,0
fal
42,0
75,0
3/2
Pr
180
Re
Ld1
037
,0Nu
ηη⋅
−
+
⋅=
Pr
Re
Pe
⋅=
()
fal
TT
AQ
−⋅
⋅α−
=&
αK
mW 2
14,0
fal
33,0
6,0
2Pr
Re
CNu
ηη⋅
⋅⋅
=
14,0
fal
4,0
8,0
3/2
Pr
Re
Ld1
023
,0Nu
ηη⋅
⋅
+
=
5,0
23,0
LdPe
CNu
⋅
⋅=
λ⋅η
=λρ⋅
⋅ν
=c
cPr
XNu
λ ⋅=
α
38
HİÁTADÁSI MŐVELETEK
HİÁTVITEL FORMÁI
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Hıátadás fázisváltozás közben
Gız kondenzációfüggıleges csövön:
Gız kondenzációvízszintes csövön:
Gız kondenzációegymás alatti Z számúvízszintes csövön:
Folyadékok buborékolóforralása:
(víz C=1)
Hıcserélık alapegyenlete
()
4
fal
g
23
HT
Tg
r943
,0⋅
−⋅
η⋅
⋅ρ⋅
λ⋅
=α
()
6,0
2fal
pT
T80
C⋅
−⋅
⋅=
α
()
4
fal
g
23
dT
Tg
r728
,0⋅
−⋅
η⋅
⋅ρ⋅
λ⋅
=α
∑ =
+α
+λ
+α
=n 1i
sz2
ii
1
R1
s1
1k
TA
kQ
∆⋅⋅
=
()
4
fal
g3/
2
23
dT
TZ
gr
728
,0⋅
−⋅
⋅η
⋅⋅
ρ⋅λ
⋅=
α
∆∆
∆−
∆=
∆
kn
kn
TTln
TT
T
39
HİÁTADÁSI MŐVELETEK
HİCSERÉLİK
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Hıcserélıszerkezetek
•felületi hıcserélık (a közegek közvetlenül nem érintkeznek egymással)
•általában folytonos üzemben mőködnek
•résztvevıközegek szerint: F-F, G-G, F-G
•szerkezeti anyaguk szerint: fém, üveg, mőszén, teflon
•szerkezeti kialakítás szerint: csöves, csıköteges, lemezes, spirál-lemezes,
bordázott csöves, stb.
•áram
lási irány szerint: egyen-, ellen-, keresztáram
ú
Merevcsıkötegeshıcserélı(kétjáratú)
U-csöveshıcserélı
40
HİÁTADÁSI MŐVELETEK
HİCSERÉLİK
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Lemezes hıcserélı
Bordáscsöves hıcserélı
Csavartcsöves hıcserélı
Spirálcsöves hıcserélı
Csıköteg meghibásodás
41
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
ALAPOK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A mőveletek során két egymással érintkezıfázis között anyagátvitel (anyagátbocsátás)
megy végbe. Az anyagátvitel egy vagy több komponens átmenetét jelenti a fázisok között.
Végbemehet:
•két egymással nem elegyedıfázis között
•szelektíven mőködımembránokkal elválasztott elegyedıfázisok között
Célja a kiindulási elegy/oldat/stb. komponensek szerinti szétválasztása.
•Az anyagátbocsátás a hıátbocsátáshozhasonlóan magában foglalja az egyes
fázisokon belül, a fázishatár feléirányuló, vagy ezzel ellentétes irányú
komponensáramokat és a komponensek átlépését a fázishatáron keresztül.
•Az anyagátbocsátás az érintkezıfázisok határán kialakulóhatárrétegen (filmen)
keresztül megy végbe, amelyek általában mozgásban vannak.
•Nyugalmi fázisok között molekuláris, áramlórendszereknél lam
ináris határrétegen
keresztüli, vagy turbulens diffúziót különböztetünk meg.
Anyagátadás fıbb mőveletei:
•Abszorpció: bizonyos komponensek kinyerése történik gázelegyekbıl, megfelelı
folyadékfázisúabszorbens segítségével
42
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
ALAPOK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
•Desztilláció: homogén folyadékelegyek komponensek szerinti szétválasztása történik
a folyadékfázis és annak részleges elgızölögtetésével létrejövıgızfázis közötti
anyagátvitel alapján
•Extrakció: a kiindulási folyadék-vagy szilárd fázis egyik (vagy néhány) összetevıjét
kioldását hajtjuk végre az eredeti kiindulási fázissal nem, vagy csak részben
elegyedıfolyadékfázisúoldószerrel (F-F, SZ-F)
•Adszorpció: gázok, gızök vagy folyadékok bizonyos komponenseit nyeletjükel
szilárd pórusos anyagokkal
•Szárítás: cél a szilárd anyagok nedvességtartalmának eltávolítása
•Kristályosítás: szilárd kristályos fázis kiválasztása oldatokból (túltelítéssel,
hıelvonással), folyadékfázisból a szilárd fázisba történıanyagátmenet
•Membránszeparáció: a szétválasztandóelegyet a membrán egyik oldalára vezetjük
és kémiai potenciálkülönbséget (nyomás-, koncentráció-, elktrokémiaipotenciál-,
hımérséklet-különbség) hozunk létre a membránon keresztül
43
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
DESZTILLÁCIÓI.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Folyadékelegyek szétválasztásának leggyakoribb mővelete a gız-folyadék egyensúlyon
alapulódesztilláció, ill. az ismételt desztilláció(rektifikálás).
A mőveletek a szétválasztandókomponensek illékonyságának különbségén alapszik. A
folyadékkal érintkezı, vele termodinam
ikai egyensúlyban lévıgızfázisban a nagyobb
tenziójú(alacsonyabb forráspontú) komponensek koncentrációja nagyobb, mint a
folyadékfázisban.
Az egyik legfontosabb szétválasztási mővelet a vegyiparban (kıolajfeldolgozás, élelmiszer
és növényolajipar, gyógyszeripar, szerves anyagok szétválasztása).
Gız-folyadék egyensúlyok
Gibbs-félefázisszabály: SZ = K + 2 –F (pl. SZ=2, ha a nyomás adott, akkor egyetlen
további adat rögzíthetı, ez lehet az összetétel, vagy a hımérséklet).
A mőveletleírásához szükség van az elválasztandókomponensek egyensúlyi (xi, y i)
görbéjére. Ideális elegyekre érvényes a
•Raoult-törvény(F):
•Dalton-törvény(G):
AA
yp
p⋅
=
A0
AA
xp
p⋅
=
44
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
DESZTILLÁCIÓII.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Izotermkörülmények között kétkomponensőrendszernél meghatározhatóa gız-folyadék
egyensúly a p(x) liquidusés p(y) vaporgörbe:
Definiáljuk a komponensek
illékonyságának különbözıségét
a relatív illékonyságot:
Két komponensőrendszerben:
α=1 esetén a két komponens nem választhatószét, αnövekedésével
könnyebb a szétválasztás
A0
B0
A0
BA
0B
A0
AB
Ax
)p
p(p
)x
1(p
xp
pp
)x(p
⋅−
+=
−⋅
+⋅
=+
=
y)
pp(
p
pp
)y(p
0A
0B
0A
0B
0A
⋅−
+
⋅=
j
j
i
i
ij
xyx
y
=α
x)1
(1
xy
⋅−
α+
⋅α
=
45
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
DESZTILLÁCIÓIII.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
α=1 eset áll elıazeotrópelegyek képzıdésénél. Ezeket az elegyeket
csak speciális desztillációs eljárásokkal, vagy kombinált
mőveletekkel lehet elválasztani egymástól.
A szétválasztási mőveleteket általában
izobarrendszerben hajtjuk végre,
az izobaregyensúlyi görbe (y-x) az izoterm
vaporás liquidusismeretében elıállítható.
A forráspontgörbék a nyomás változásával
átalakulnak.
A nyomás növekedésével a kétfázisú
tartomány összeszőkül és a kritikus
hımérsékleten eltőnik.
Többkomponensőrendszerek egyensúlyának
meghatározása szám
ításigényes, bonyolult
feladat. Legtöbbször az elegyek úgy kezelhetık,
hogy a fej-és fenéktermék kulcskompo-
nenseit, m
int binérrendszert modellezzük.
x, y
T
46
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
DESZTILLÁCIÓIV.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Egyensúlyi szakaszos desztilláció
A berendezésbe bemért, adott mennyiségőés összetételő
(L, x
L) szétválasztandófolyadékelegyet hıközléssel
elpárologtatunk, a gızt kondenzáltatjuk és a párlatokat
(D, x
D) összegyőjtjük.
A forráspont állandóan nı, mivel az illékonyabb
komponens(ek) koncentrációja az üstben csökken.
Az összegyőlt desztillátumés maradék összetételei
folyam
atosan változnak, összességében átlagos
összetételekrıl beszélhetünk.
Integrális mérlegegyenletek:
•tömegmérleg:
•komponensmérleg:
A folyamatot a Rayleigh-egyenletírja le,
ahol 1/(y-x) grafikusan integrálható,
vagy α=constesetén analitikusan is elvégezhetı:D
WL
xD
xW
xL
⋅+
⋅=
⋅
xydx
LdL−
=
DW
L+
=
47
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
REKTIFIKÁLÁS I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Rektifikálás
Desztillációval elérhetı, hogy a desztillátum
összetétele különbözik a maradék
összetételétıl, de a teljes komponens-
szétválasztás nem valósul meg.
További szeparációhoz a párlatot és a maradékot
ismételt lepárlásnak kellene alávetni, amely
energetikailag rendkívül rossz hatásfokúlenne, mivel
minden fokozatot hőtéssel/főtéssel kell ellátni.
Ha az áramokat az elızıés a következıfokozatba
vezetjük, a berendezés egyensúlyi kaszkádrendszert alkot,
amely csak egy helyen igényel főtést és egy helyen hőtést.
A gyakorlatban ezt a folyamatot egyetlen berendezésben,
a nehézségi erıteret kihasználva oszlopszerőhengeres
berendezésben (kolonnában) valósítjuk meg.
Az oszlop a felfelészállógız és a lefelécsurgófolyadék
intenzív érintkeztetése céljából rendszerint vízszintes
tálcaszerőún. tányérokat tartalmaz.
48
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
REKTIFIKÁLÁS II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A tányéros szerkezetek mellett a leggyakrabban alkalmazott fázisérintkeztetı
berendezések az ún. töltött, vagy töltetes oszlopok. A töltet nagy fajlagos felülető
részecskék halmaza, amely a fázisérintkezésnek nagy felületet képes biztosítani.
Szerkezeti kialakítások
GLITSCH tányér
Alagútsapkás tányér
FFV tányér
49
ANYAGÁTADÁSI MŐVELETEK
REKTIFIKÁLÁS III.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
50
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
ALAPFOGALMAK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A vegyipari mőveletek környezettıl elzárt terekben mennek végbe, a környezeti állapottól
eltérıparaméterek (nyomás, hımérséklet) mellett.
A nyomásos (túlnyomásos, vákuumos) technológiák berendezései a nyomástartóedények.
A nyomástartóedények tervezésének elıírásai:
•PED (PressureEquipmentDirective-97/23/EC) -9/2001. (IV. 5.) GM rendelet
•MSZ EN 13445-1, 2, 3, 4, 5, 6:2002 november UnfiredPressureVessels
�1.rész: Általános követelmények
�2.rész: Szerkezeti anyagok
�3.rész: Tervezés
�4.rész: Gyártás
�5.rész: Vizsgálatok
�6.rész: Gömbgrafitos öntöttvasból kialakított nyomástartóedények és
a nyomással terhelt részek tervezési és gyártási követelményei
•egyéb szabványok irányelvek (pl. AD, BS, ASME)
51
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
ALAPFOGALMAK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Nyomástartóberendezés:az edény, a csıvezeték, a biztonsági szerelvény és a nyomással
igénybe vett tartozék. A nyomástartóberendezéshez tartoznak a nyomással igénybe vett
részekhez közvetlenül kapcsolódóelemek (pl. karimák, csonkok, csatlakozóelemek,
alátám
asztások, emelıfülek).
•Edény:nyomással igénybe vett töltet befogadására tervezett és arra gyártott
zárt szerkezeti egység az elsıcsatlakozásig, valam
int a hozzátartozószerkezeti
elemek. Egy edény több nyomással igénybe vett térbıl is állhat.
•Csıvezeték:töltet szállítására szolgál. Csıvezeték alatt különösen csı,
csırendszer, csıidom, szerelvény, csıkompenzátor, vagy egyéb nyomástartó
elem értendı.
•Biztonsági szerelvény:a nyomástartóberendezést jellemzıhatárérték
túllépése elleni védelemre tervezett készülék. Ilyen:
�a közvetlen nyomáshatárolókészülék (pl. biztonsági szelep, hasadó
tárcsa);
�a határolókészülék, amely mőködésbe hoz szabályozóeszközöket, vagy
rendelkezik a lezárásról, vagy a lezárásról és reteszelésrıl (pl. nyomás-,
hımérséklet-vagy szintkapcsoló).
•Nyomástartótartozék:üzemeltetési feladattal és nyomástartóházzal
rendelkezıszerelvény.
52
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
ALAPFOGALMAK III.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Nyomástartórendszer:a gyártóáltal összeszerelt több nyomástartóberendezés, amely
összefüggımőködési egységet alkot
Nyomás: a légköri nyomáshoz viszonyított túlnyomás (itt a vákuum negatív értékő
nyomás)
Legnagyobb megengedhetınyomás (PS):az a legnagyobb nyomás, amelyre a
berendezést tervezték, amelynek értékét és helyét a gyártóadja meg
Megengedhetıhımérséklet (TS):az a legkisebb/legnagyobb hımérséklet, amelyre a
berendezést a gyártóméretezte
Térfogat (V):a nyomással igénybe vett tér belsıtérfogata, beleértve a csonkok belsı
térfogatát -az elsıcsatlakozási pontig (pl. karima, varrat) -, levonva az állandóbelsı
szerkezeti elemek térfogatát
Névleges méret (DN):a névleges méretet DN jellel és az azt követıszám
mal jelöljük. Ez
hivatkozási célú, kerekített szám
és csak közelítıleg azonos a gyártási méretekkel
53
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
ALAPFOGALMAK IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Töltettípusok: robbanásveszélyes, rendkívül gyúlékony, könnyen gyulladó, gyúlékony,
mérgezı, nagyon mérgezı, oxidáló(1. csoport); minden más 2. csoport
9/2001. (IV. 5.) GM rendelet (PED)
Nyomástartóedények mőszaki biztonsági követelményei szerint besorolás és
megfelelıségértékelésimodul rendszer
töltet gáz, nyomás alatt oldott gáz, gız
és olyan folyadék, amelynek gıznyomása
a megengedhetılegnagyobb hımérsékleten
nagyobb, mint 0,5 bar túlnyomás,
1. csoportúanyag
A gyártóköteles a forgalomba hozatal elıtt
minden egyes nyomástartóberendezést
megfelelıségértékelésieljárások egyikének
alávetni.
54
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
ALAPFOGALMAK V.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Az egyes kategóriákhoz rendelt megfelelıségértékelésieljárások:
•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 belsıellenırzése)
B modul(EK-típusellenırzés)
C1 modul(típusazonossági vizsgálat)
D modul(gyártás minıségbiztosítása)
E modul(termék minıségbiztosítás)
F modul(termékellenırzés)
G modul(EK egyedi ellenırzés)
H modul(teljes minıségbiztosítás)
Más felügyelet hatálya alátartozónyomástartórendszerek:
•Kazánok: nyomástartóedény+tüzelés és hısugárzás hatásának kitéve
•Nukleáris berendezések: nyomástartó, radioaktivterhelés, földrengés,
feszültséganalízis, fáradási élettartam
, külön biztonsági szabályzat, osztályba
sorolás (ABOS 1, 2, 3, 4)
•Veszélyes töltetőfolyadéktárolók: Pop.=20-50 mbar; nagy őrtartalom,
veszélyes töltet
55
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
MÉRETEZÉSI ALAPOK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Közös jellemzık
•Alapterhelés belsıés/vagy külsınyomás
•Méretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445)
•Tervezés, gyártás, üzemeltetés engedélyhez kötött
•Idıszakos vizsgálat kötelezı
•Nyomáshatárolás
Fogalmak:
•Nyomás (túlnyomás)
•PS max. megengedett nyomás, tervezési nyomás
•TS max. megengedett hımérséklet
•V térfogat, nyomással igénybe vett rész
•DN névleges méret
Alapterhelés a nyomás:
•Belsınyomás: homorúfelületre hat; növekvıP, növekvıw; a geometriai jelleget nem
változtatja meg; határérték a folyáshatár (ReH), a törés (Rm)
•Külsınyomás: domborúfelületre hat; növekvıP, a görbületi sugár csökken; elıször
arányos, majd Pkrelérése után horpadás, stabilitás vesztés
56
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
MÉRETEZÉSI ALAPOK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Üzemi nyomás: Pop, technológiai param
éter, 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), levegıesetén más eljárás
Üzemi hımérséklet: Top a technológiai töltet hımérséklete, amelyen a folyamat lejátszódik
Méretezési hımérséklet: Td, a legnagyobb pozitív hımérséklet a megengedett feszültség
meghatározásához (hıtechnikaiszám
ítások, vagy mérési eredmények alapján).
Tdmin = 20°C
Geometriai adatok: fıméretek: e, R, D, L (szabványos átmérı)
Hegesztett kötések szilárdsági tényezıje (z, varratszilárdsági tényezı):
•1: teljes varratban roncsolásos és roncsolásmentesvizsgálattal igazolt
•0,85: roncsolásmentesvizsgálattal, szúrópróbaszerően
•0,7: szemrevételezés
57
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
MÉRETEZÉSI ALAPOK III.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Teherviselıképesség, megengedett feszültség:
58
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
MÉRETEZÉSI ALAPOK IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Fontosabb alapfogalmak
•nagy szerkezeti folytonossági hiány: feszültség-vagy alakváltozáscsúcsforrása, 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 eloszlásúkomponense,
amely az elem vastagság menti átlagfeszültség értékével egyenlı
•hajlítófeszültség: az elem vastagsága mentén ferdeszimmetrikusaneloszló
normálfeszültség
•elsıdleges feszültségek (P):mechanikus terhelések által okozott feszültség, amelynek
eloszlása a szerkezetben olyan, hogy a terhelés következtében kialakulómegfolyás
eredményeként nem jön létre a terhelés újraeloszlása
�elsıdleges membránfeszültség (P
m): belsı, külsınyomás, a szerkezet egészét
terhelıerınyomaték hatására kialakulómembránfeszültség
�elsıdleges helyi membránfeszültség (P
L): koncentrált erıhatások közvetlen
környezetében kialakulómembránfeszültség. Helyinek minısül az a
membránfeszültség, amely legfeljebb hosszon haladja meg az 1,1 f Dértéket
�elsıdleges általános hajlítófeszültség (P
b): a szerkezeti elem valam
ely
metszetében az egész metszet mentén megoszlóhajlítófeszültség
59
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
MÉRETEZÉSI ALAPOK V.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
•másodlagos feszültségek (Qm, Qb):korlátozott alakváltozások következtében
kialakulófeszültség; önhatároló, azaz plasztikus alakváltozással kiegyenlítıdik
•csúcsfeszültség (F):nem okoz torzulást, káros hatása, hogy a fáradásos vagy
ridegtörés lehetséges forrása
60
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
MÉRETEZÉSI ALAPOK VI.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Méretezés
•szabványos eljárások (MSZ EN 13445-3)
•cél a szilárdságilag szükséges falvastagság (e) meghatározása az elsıdleges
feszültségek alapján
•falvastagság definíciók:
•korróziós+eróziós élettartam:
•korrózió: a szerkezeti anyag roncsolódása kémiai hatásokra
•korróziósebesség 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 nı, ridegedés, szén
csökken)
e: szükséges falvastagság
e n: névleges falvastagság
e min: minimális gyártási falvastagság
e a: számított falvastagság
c: korróziós, eróziós pótlék
δ e: névleges falvastagság negatív tőrése
δ m:gyártástechnológiai pótlék
e ex: falvastagságtöbbleta névleges
falvastagság eléréséhez
61
NYOMÁSTARTÓRENDSZEREK
SZERKEZETI ANYAGOK
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
MSZ EN 13445-2
Általános követelmények:
•Korrózióállóság: közeg és a szerkezeti anyag kölcsönhatása (pl. szénacél
ellenáll a tömény kénsavnak, a száraz klórnak, Ti jónedves savakkal szemben,
de a száraz klórra nem)
•Teherviselıképesség: a feszültségkategóriáknak megfelelıen a méretezési
hımérsékleten (elegendıképlékeny tartalékkal rendelkezzen az anyag;
A>14%, régen 16%!) -Biztonság a ridegtörés ellen
•Gazdaságosság(pl. 18/8 ⇒plattírozott)
•Korlátozóelıírások(D
b, P, e
min)
•Gyárthatóság(hegesztés, alakítás)
Méretezési anyagjellemzık (tervezés)
•anyagszabványok
•nem szabványos anyagoknál bizonylat
•a beépített anyagok jellemzıinek igazolása (vizsgálatok), gépkönyv (minden
edényre)
•Rm, R
m/t, R
eH, R
eH/t, A, E, G, ν, α, λ, stb
62
BIZTONSÁGTECHNIKA
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
63
BIZTONSÁGTECHNIKA
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Túlnyomás elleni védelem
-technológiai folyam
atok, nyomásváltozás (kezelési hiba, alkatrész meghibásodás,
technológiai zavar)
-legnagyobb veszély a megengedettnél nagyobb vagy kisebb nyomás kialakulása
cél a nyomásváltozás megállítása, ill. lehatárolása (kifúvatás, beszippantás)
Tervezési irányelvek
azért, hogy az alkalmazott védelmi berendezés (biztonsági szelep, tárcsa) a rendeltetésének
megfelelıen mőködjön
* fel kell tárni a veszélyes túlnyomás, ill. vákuum fellépésének okai
* stabil üzemmenet biztosított legyen (szabályozó, vezérlıberendezések)
* ismertek legyenek a lefúvandóközeg fizikai jellemzıi
* figyelmet kell fordítani a legmegfelelıbb biztonsági szerelvény kiválasztására, a
beépítési módok meghatározására, a fellépıreakcióerık 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 lefúvatóvezetékek, fáklyák,
győjtıtartályok, visszarobbanásgátlószerkezetek méretezésével
64
BIZTONSÁGTECHNIKA
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
Nyomáshatárolók elhelyezése, beépítése
•elıírás szerint minden olyan nyomástartóberendezésre, ill. a hozzákapcsolódó
csıvezetékre nyomáshatárolót kell helyezni, am
elyben veszélyes túlnyomás alakulhat ki
•egy berendezésbıl állórendszerben (pl. légtartály) egyértelmő
•összetett rendszerekben a nyomáshatárolók elhelyezése, védendırendszerre gyakorolt
hatása szimulációs módszerekkel vizsgálható
•beépítés szempontjai:
-erısen lüktetıgázáramhoz csillapítóedény vagy perem után kell beépíteni
-gáz v gız halmazállapotúközegek lefúvására tervezett nyomáshatárolókat a
rendszer mindenkori gázteréhez kell csatlakoztatni
-folyadékoknál a mindenkori folyadék szint alákell elhelyezni
-jól hozzáférhetıés megközelítıhelyre kell helyezni (karbantartás)
Nyomáshatárolók típusának kiválasztásának szempontjai
•nyomásnövekedés karakterisztikája
•lefúvandóközeg tulajdonsága
•szükséges lefúvóteljesítményés nyitónyomás nagysága
•gazdaságossági szempontok
65
BIZTONSÁGTECHNIKA
BIZTONSÁGI SZELEPEK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A biztonsági szelep a lefúvóvagy beszívónyílását
nyitni és zárni képes többszöri mőködésre alkalmas
szerkezet.
A beállított nyitónyomás elérésekor önmőködıen nyit,
megengedett nyomásváltozással a szeleptányér
elmozdulása révén bizonyos tömegáram
úközeget
átbocsát, majd önmőködıen zár.
Osztályozás
-a szelep záróeleménekterhelési m
ódja szerint
* mechanikus terheléső
* pneumatikus vagy hidraulikus terheléső
* vegyes terheléső(rugóterhelés+pneumatikus, hidraulikus, elektromágneses)
-a szelep záróeleménekemelkedése szerint
* arányos emelkedéső(a nyitás után max. 10%-os nyomásnövekedésen belül eléri a
max.emelkedést)
* normál emelkedéső(mint az arányos, de nincs követelmény a nyitókarakterisztikára)
* teljes emelkedéső(nyitást követıen 5% nyomásnövekedésen belül lökésszerően nyit,
a lökésszerőnyitás pillanatáig elmozdulása nem haladhatja meg a telje löket 20%-át)
66
BIZTONSÁGTECHNIKA
BIZTONSÁGI SZELEPEK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
67
BIZTONSÁGTECHNIKA
HASADÓTÁRCSÁK I.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK
A hasadótárcsaa befogószerkezete peremén tömítetten rögzített roncsolódóelem
•a nyitónyomás elérésekor széthasad, széttörik, vagy elszakad, így a túlnyomást okozó
közeget a keletkezınyíláson keresztül képes lefúvatni, vagy vákuum esetén a külsı
közeget az edénybe áram
oltatni
•mőködés után a nyílás szabadon marad, egyszer használható
•alkalmazása indokolt ahol:
* gyors a nyomásemelkedés
* a legkisebb mértékőszivárgás sem engedhetımeg
* az üzemi körülmények miatt lerakódások, kiválások, lefagyások jöhetnek létre
•elınyös tulajdonságaik:
* biztonsági szelepeknél olcsóbb, kisebb térfogatú, tömegő
* tömören zár
* megbízhatóan, gyorsan kis holtidıvel m
őködnek
* mozgóalkatrészük nincs, karbantartást nem igényelnek
* lefúváskor nem okoz lengést, csattogást
* nagy felülettel, rendkívül kis és nagy nyitónyomással is készülhetnek
* ajánlatos alkalmazni ahol mőködésükre ritkán van szükség
* biztonsági szelep eléépítve a szelep nyitónyomása ellenırizhetıleszerelés nélkül
•hátrányok:
* cseppfolyós gáztartályokon kiáramláskor robbanás
* tilos alkalmazni olyan helyen ahol a bejutóoxigén égést, robbanást okoz
68
BIZTONSÁGTECHNIKA
HASADÓTÁRCSÁK II.
Miskolci Egyetem Vegyipari G
Miskolci Egyetem Vegyipari Géépek Tansz
pek Tanszéékeke
VEGYIPARI TECHNOL
VEGYIPARI TECHNOLÓÓGI
GI ÁÁKK