КУРСОВИЙ ПРОЕКТ З ДИСЦИПЛІНИ
«ПРОЦЕСИ Й АПАРАТИ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ»
Загальні положення
Курсовий проект з дисципліни «Процеси й апарати харчових виробництв» має за мету закріпити й поглибити теоретичні знання студентів, розвити навички конструювання технологічного обладнання. Курсовий проект є самостійною роботою студента, яку він виконує, спираючись на знання, отримані в ході вивчення дисциплін: «Процеси й апарати харчових виробництв», «Інженерна графіка», «Теоретична механіка», «Електротехніка», «Матеріалознавство», «Біохімія», «Мікробіологія». Робота над курсовим проектом є підготовкою до вивчення обладнання за фахом.
Курсовий проект виконується студентом згідно з індивідуальним завданням, отриманим від керівника. Тема проекту формулюється керівником незалежно від того, чи начитаний відповідний матеріал у лекційному курсі.
Темою курсового проекту є розрахунок і проектування технологічного апарату або агрегату, що входить до складу технологічної системи, призначеної для промислового виробництва певної продукції.
На початку проектування студент повинен самостійно вивчити технологію виробництва даної продукції, починаючи від операції приймання сировини й закінчуючи відвантаженням готової продукції. Необхідно мати уявлення про фізико-хімічні основи всіх технологічних стадій і будову використовуваного обладнання. Потрібно знати термодинамічні й кінетичні характеристики процесу, що протікає в розроблювальному апараті, можливостях його інтенсифікації.
На початку процесу проектування необхідно провести аналітичний огляд конструкцій існуючих аналогів проектованого апарата й вибрати прототип для своєї розробки.
У ході проектування студент виконує технологічні розрахунки апарата: матеріальні, теплові, конструктивні; розраховує й/або підбирає допоміжне устаткування.
Одна із задач курсового проекту − модернізація існуючих технологій з метою інтенсифікації технологічних процесів і створення нового, високопродуктивного обладнання. У зв'язку із цим, студент повинен запропонувати вдосконалення існуючого прототипу, або його елементів. Проектований апарат не може бути точною копією прототипу, він повинен містити в собі елементи новизни.
Результати роботи над проектом студент представляє у пояснювальній записці й графічній частині, виконаних відповідно до вимог до оформлення технологічної документації, сформульованими в ДСТУ, ГОСТах, ЕСКД і в даних Методичних вказівках. Недотримання цих вимог є підставою для недопущення проекту до захисту.
Під час захисту курсового проекту студент повинен продемонструвати знання, отримані, як у процесі проектування, так і в результаті вивчення всього курсу «Процеси й апарати харчових виробництв», довести правильність вибору прототипу розроблювального апарата й адекватність проведених розрахунків, ефективність їх результатів, показати навички виконанні графічних зображень обладнання.
Проект необхідно виконувати в строки, обумовлені календарним планом, який міститься в завданні на проектування. У ході проектування студент має право й зобов'язаний користуватися консультаціями керівника проекту, а також консультантів − фахівців у конкретних питаннях. Дисциплінованість студента й ділові якості, виявлені їм у процесі проектування, ураховуються при оцінюванні проекту.
1. Зміст і обсяг курсового проекту
Курсовий проект з «Процесів й апаратів харчових виробництв» складається з пояснювальної записки й графічної частини.
1.1 Зміст пояснювальної записки
Пояснювальна записка до курсового проекту, містить всі вихідні, розрахункові й графічні (допоміжні) матеріали і повинна бути оформлена в такій послідовності:
Титульний аркуш.
Завдання на проектування.
Реферат
Зміст
Вступ.
Загальна частина,
Характеристика вихідних матеріалів та готової продукції.
Аналітичний огляд літератури.
Фізико-хімічні основи технологічного процесу.
Існуючи варіанти організації технологічного процесу.
Існуючи конструкції апаратів.
Обґрунтування вибору конструкції апарату.
Спеціальна частина.
Матеріальні розрахунки.
Теплові розрахунки.
Технологічні розрахунки.
Розрахунок та підбір допоміжного устаткування.
Охорона праці
Охорона навколишнього середовища.
Висновки.
Список використаної літератури.
Додатки.
Титульний аркуш. Приклад виконання титульного аркуша наведений у Додатку.
Завдання на проектування видається керівником. У ньому відображені:
тема проекту, у якій наводитися повне найменування апарату та його призначення у виробництві певної продукції;
термін здачі студентом закінченого проекту;
вихідні дані до проекту: продуктивність апарату (обов'язково), величини технологічних параметрів, суттєво важливі для його ефективної роботи;
зміст пояснювальної записки;
перелік графічного матеріалу з зазначенням обов'язкових креслень;
дата видачі завдання;
календарний план виконання проекту із визначенням окремих етапів процесу проектування та строків їх виконання;
список рекомендованої літератури, у якому наводяться основні літературні джерела, необхідні для початку роботи над проектом.
Завдання підписується студентом і керівником.
Реферат і Зміст оформляються відповідно до загальних вимог, наведеними в даних Методичних вказівках.
Вступ. У цьому розділі студент обґрунтовує актуальність проектування даного обладнання й формулює його мету. Потрібно показати необхідність виробництва продукції, у якому задіяний проектований апарат, її роль і місце в економіці держави, наявні «вузькі місця» існуючих технологічних схем і діючого обладнання, позитивний результат, очікуваний від розробленого проекту, його новизну. Приблизний обсяг розділу – 1−2 аркуші.
Характеристика вихідних матеріалів та готової продукції. Цей розділ повинен містити чисельні значення фізико-хімічних параметрів всіх речовин і матеріалів, що беруть участь у технологічному процесі, який здійснюється в проектованому апараті. Необхідно наводити тільки ті дані, які істотні для даного проекту: вимоги до якості вихідних речовин і продукції (з посиланням на відповідні нормативні документи – ДСТУ, ГОСТи, ТУ, тощо), показники їх фізико-хімічних властивостей, які використані в ході розрахунків у даному проекті (молярну масу, щільність, теплоємність, теплопровідність і т.п.). Інформацію, яка для проекту не істотна, приводити не слід (історія відкриття даної речовини, опис її властивостей, які не впливають на показники роботи проектованого апарата, тощо). Приблизний обсяг розділу – 4−8 аркушів.
Аналітичний огляд літератури повинен містити базову інформацію, для виконання проекту, взяту з літератури. Роботу з літературою студент починає з лекційного курсу «Процесів й апаратів харчових технологій», літературних джерел, наведених у завданні на проектування. Далі студент самостійно знаходить потрібну інформацію, використовуючи фонди бібліотеки ДНУ, інших бібліотек, матеріали кафедр факультету, засобів Internet. Огляд літератури повинен містити конкретну інформацію про фізичні та фізико-хімічні основи процесів, будову апаратів, що розглядаються, їх практичне застосування. Кількість інформації, що має загальний характер, слід обмежувати. Механічне переписування текстів із першоджерел є недоліком.
Фізико-хімічні основи технологічного процесу. Цей підрозділ повинен містити дані про термодинамічні й кінетичні основи технологічного процесу, що протікає в проектованому апарату. Необхідно охарактеризувати умови рівноваги, до яких прагне технологічне середовище й, якщо процес оборотний, указати способи й засоби, за допомогою яких можна забезпечити максимально вигідне положення цієї рівноваги. Необхідно вказати закономірності, які обумовлюють швидкість технологічного процесу, і обов'язково описати можливості її збільшення. Приведена інформація повинна бути винятково конкретною, не слід приводити дані дискусійного характеру, захоплюватися цитуванням сугубо наукової літератури. Приблизний обсяг підрозділу – 5−7 аркушів.
Існуючи варіанти організації технологічного процесу. Необхідно навести опис не менш 2−3 найбільш сучасних технологічних схем виробництва даної продукції. Останньою варто приводити схему, обрану в якості базової для даного проекту. Опис повинний базуватися на рисунках відповідних схем і носити максимально конспективний характер. Для кожної схеми потрібно вказати послідовність всіх технологічних стадій від приймання сировини до відвантаження готової продукції з коротким описом задіяних у них апаратів і машин, навести величини основних технологічних параметрів. Треба уникати зайвої деталізації опису, приводити другорядну інформацію. Наприкінці потрібно дати порівняльну характеристику приведених технологічних схем і аргументоване обґрунтування вибору схеми для даного проекту. Приблизний обсяг підрозділу – 1−3 аркуші на кожну схему.
Існуючи конструкції апаратів. У цьому підрозділі треба вказати місце об'єкта розробки в загальній класифікації процесів і апаратів харчових виробництв. У загальному випадку процеси, що протікають у проектованому апараті, потрібно класифікувати за наступними ознаками:
група процесів хімічної технології: хімічні (біохімічні) гідромеханічні, теплові, масообміні: механічні;
оборотність: оборотні й необоротні;
механізм реакції: прості й складні;
фазовий склад реакційної системи: гомогенні й гетерогенні;
використання каталізатора: каталітичні й некаталітичні;
тепловий ефект: екзотермічними й ендотермічні;
тепловий (температурний) режим: ізотермічні, політермічні, адіабатичні;
напрямок взаємного переміщення матеріальних і теплових потоків: прямоточні, протиточні, перехресноточні;
характер протікання процесів у часі: періодичні й безперервні;
гідродинамічний режим: змішання й витиснення;
Проектований апарат також потрібно класифікувати за основними ознаками його конструкції: об'ємний, поверхневий, колонний, змішання, фільтр-пресний і т.п.
Необхідно навести загальний опис апаратів-аналогів − тих, які мають те саме або схоже призначення й належать до тих же класифікаційних груп, що й проектований апарат. Опис повинний бути проілюстрований графічними зображеннями й містити основні технічні дані.
Описувати обладнання схожого призначення, але яке не є аналогом об'єкта проектування не треба. Наприклад, якщо проектований апарат − поверхневий теплообмінник, то не потрібно описувати теплообмінники змішання, або регенеративні. Приблизний обсяг підрозділу – 1−2 аркуші на класифікацію апарата й 1−2 аркуші на кожний апарат-аналог.
Обґрунтування вибору конструкції апарату. У цьому підрозділі потрібно виділити загальні критерії оцінки ефективності проектованого апарата, найбільш суттєві для даного проекту і які повинні бути покращенні в порівнянні із прототипом: підвищення продуктивності, зменшення матеріалоємності або енергоємності технологічного процесу тощо. Ґрунтуючись на цих критеріях, потрібно зробити порівняльний аналіз достоїнств і недоліків апаратів-аналогів, описаних у попередньому підрозділі, вибрати прототип − один з аналогів, найбільш близький за технічною суттю до проектованого апарата. Необхідно запропонувати такі зміни конструкції або способу використання прототипу, які приведуть до підвищення його ефективності відповідно до виділених критеріїв. Потрібно навести креслення (формат А4) і докладний опис проектованого апарата (прототипу із внесеними змінами). Приблизний обсяг підрозділу – 2−5 аркушів.
Спеціальна частина. Зміст цього розділу конкретизується в ході проектування залежно від застосованої методики розрахунку. У загальному випадку він складається з матеріальних, теплових, технологічних розрахунків і розрахунків допоміжного устаткування.
Матеріальні розрахунки. Опираючись на задану продуктивність проектованого апарата потрібно розрахувати кількість всіх матеріальних потоків (речовин і матеріалів), які входять в апарат і які його залишають. Розрахунок повинен бути виконаний максимально докладно, наприклад, якщо одним з матеріальних потоків є суміш (розчин), те потрібно вказати кількість кожного її компонента (розчиненої речовини й розчинника). Якщо проектований апарат працює в періодичному режимі, то розрахунок виконується на яку-небудь фіксовану кількість (кг, т, м3, тощо) одного з основних матеріальних потоків (продукту або сировини) або на одне завантаження апарату. Якщо апарат працює безперервно, розрахунок робиться на одиницю часу. Підрозділ обов'язково повинен містити таблицю матеріального балансу, у яку вносять результати розрахунків. Приблизний обсяг підрозділу – 2−5 аркушів.
Теплові розрахунки. На основі розрахованого матеріального балансу потрібно розрахувати тепловий баланс, у якому кількість теплоти, що надходить до апарату з матеріальними потоками, утворюється в ньому в результаті екзотермічних реакцій і фізико-хімічних процесів, порівнюється з кількістю теплоти, що залишає апарат з матеріальними потоками, поглинається в ході ендотермічних реакцій і фізико-хімічних процесів, втрачається в навколишнє середовище. Якщо проектований апарат працює в періодичному режимі, то розрахунок виконується на загальну кількість теплоти (Дж). Якщо апарат працює безупинно, розрахунок робиться на одиницю часу (Вт). Результати розрахунку повинні бути представлені у вигляді таблиці теплового балансу. Тут же розраховують кількість допоміжних теплоносіїв, необхідних для зведення теплового балансу. Приблизний обсяг підрозділу – 2−5 аркушів.
Технологічні розрахунки. У цьому підрозділі потрібно навести розрахунки основних розмірів апарата і його функціональних вузлів: довжина, висота, діаметр, розмір теплопередаючої поверхні, розміри тарілок і т.п. Необхідно зробити аргументований вибір матеріалу (матеріалів), з якого його потрібно виготовити, розрахувати товщину стінок корпуса й інших вузлів. Розрахунки потрібно робити, опираючись на зміст попередніх двох підрозділів і з огляду на гідродинамічний режим роботи апарата, вибір якого повинен бути обґрунтований з урахуванням техніко-економічних показників. У цей же підрозділ входить гідравлічний розрахунок апарата, метою якого є визначення гідравлічного опору, а також розраховується товщина його теплової ізоляції. Отримані результати треба відкоригувати відповідно до чинних нормалей, ДСТУ, ГОСТів. Приблизний обсяг підрозділу – 2−5 аркушів.
Розрахунок або підбор допоміжного устаткування. Потрібно навести розрахунки допоміжного устаткування, що забезпечує ефективну роботу проектованого апарата: мішалок, насосів, вентиляторів, компресорів, вакуум-насосів, калориферів, конденсаторів, ємностей для зберігання сировини й продукції й т.п. Все це встаткування повинне бути розраховане або підібране за чинними нормалями, каталогами, ДСТУ або ГОСТами із урахуванням конкретних умов їхньої роботи. Приблизний обсяг підрозділу – 2−5 аркушів.
Охорона праці. Потрібно навести міри, які необхідно вживати для забезпечення безпечної роботи проектованого обладнання. Приблизний обсяг розділу – 1−3 аркуші.
Охорона навколишнього середовища. Потрібно перелічити засоби охорони атмосфери, водного басейну, ґрунту від попадання в них шкідливих речовин, які беруть участь у розглянутому технологічному процесі. Приблизний обсяг розділу – 1−3 аркуші.
Виводи. Цей розділ повинен містити аналіз отриманих результатів, їх відповідності завданню на проект, міркування про можливі шляхи вдосконалювання даного процесу і його апаратурного оформлення. Потрібно навести основні результати розрахунків.
Список використаної літератури. Треба вказати всі літературні джерела, використані в процесі проектування. Список потрібно скласти відповідно до чинного ДСТУ.
Специфікації до креслень. Слід надати специфікації до креслень, виконані згідно з вимогами ЄСКД.
Додатки. У цьому розділі приводяться ті результати роботи студента, які в основному тексті пояснювальної записки приводити недоцільно, наприклад, лістинги програм, таблиці з допоміжними результатами розрахунків тощо.