К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии Издание десятое, переработанное и дополненное Под редакцией чл.-корр. АН СССР П.Г.Романкова Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов химико-технологических специальностей высших учебных заведений Ленинград "Химия" Ленинградское отделение 1987
Решение задач на заказ из сборника Павлов, Романков, Носков по ПиАХТ уточняйте при заказе (решаем на заказ, оформляя в word). Внимание, некоторые готовые задачи по ПАХТу процессам и аппаратам решены в виде отсканированной рукописи, некоторые в MathCAD, а некоторые напечатаны в Word (+копия в pdf) Решены следующие задачи:
Холодильник состоит из двух концентрических стальных труб диаметром 29х2,5 мм и 54х2,5 мм. По внутренней трубе протекают 3,73 т/ч рассола плотностью 1150 кг/м3. В межтрубном пространстве проходит 160 кг/ч газа под давлением pабс=3 кгс/см2 (~0,3 МПа) при средней температуре 0 ˚C и 760 мм рт. ст. равна 1,2 кг/м3. Найти скорости газа и жидкости в холодильнике.
Ответ: ω1 = 2,0 м/с; ω2 = 10,4 м/с
Дата выполнения: 23/09/2013
Определить эквивалентный диаметр межтрубного пространства кожухотрубчатого теплообменника (рис.1.21), состоящего из 61 трубы диаметром 38х2,5 мм. Внутренний диаметр кожуха 625 мм.
Ответ: dэ = 0,102 м.
Дата выполнения: 05/05/2011
Определить режим течения воды в кольцевом пространстве теплообменника типа "труба в трубе" (рис.1.12). Наружная труба - 96х3,5 мм, внутренняя - 57х3 мм, расход воды 3,6 м3/ч, средняя температура воды 20 °С.
Ответ: режим переходный
Определить режим течения этилового спирта: а) в прямой трубе диаметром 40х2,5 мм; б) в змеевике, свитом из той же трубы. Диаметр витка змеевика 570 мм. Скорость спирта 0,13 м/с, средняя температура 52 °С.
Ответ: а) переходный; б) ламинарный.
Дата выполнения: 20/12/2012
В середине трубопровода с внутренним диаметром 320 мм установлена трубка Пито-Прандтля (рис. 1.4), дифференциальный манометр которой, заполненный водой, показывает разность уровней H = 5,8 мм. По трубопроводу проходит под атмосферным давлением сухой воздух при 21 °С. Определить массовый расход воздуха.
Ответ: G = 2737 кг/ч
Дата выполнения: 27/08/2012
Из отверстия диаметром 10 мм в дне открытого бака, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости высотой 900 мм, вытекает 750 дм3 жидкости в 1 ч. Определить коэффициент расхода. Через сколько времени опорожнится бак, если прекратить подачу в него жидкости? Диаметр бака 800 мм.
Ответ: τ = 1,21 ч или 1 час 13 мин; α = 0,630
Дата выполнения: 21/08/2012
В напорный бак площадью поперечного сечения 3 м2 притекает вода. В дне бака имеется спускное отверстие. При установившемся течении расход через отверстие равен притоку и уровень воды устанавливается на высоте 1 м. Если прекратить приток воды, уровень ее будет понижаться и через 100 с бак опорожнится. Определить поток воды в бак.
Ответ: V = 0.06 м3/с
По горизонтальному трубопроводу с внутренним диаметром 200 мм протекает минеральное масло относительной плотности 0,9. В трубопроводе установлена диафрагма (рис. 1.3) с острыми краями (коэффициент расхода 0,61). Диаметр отверстия диафрагмы 76 мм. Ртутный дифманометр, присоединенный к диафрагме, показывает разность уровней 102 мм. Определить скорость масла в трубе его расход.
Ответ: ω = 0,478 м/с; G = 4,86 ·104 кг/ч
Дата выполнения: 24/05/2011
На трубопроводе диаметром 160 х 5 мм установлен расходомер «труба Вентури» (рис. 1.26), внутренний диаметр узкой части которой равен 60 мм. По трубопроводу проходит этан под атмосферным давлением при 25 ºС. Показание водяного дифманометра трубы Вентури Н = 32 мм. Определить массовый расход этана, проходящего по трубопроводу (в кг/ч), приняв коэффициент расхода 0,97.
Ответ: G = 273,6 кг/ч
Определить потерю давления на трение при протекании воды по латунной трубе диаметром 19х2 мм, длиной 10 м. Скорость воды 2 м/с. Температура 55 °С. Принять шероховатость трубы e = 0,005 мм.
Ответ: ΔPТР = 28893 Н/м2
По стальному трубопроводу внутренним диаметром 200 мм, длиной 1000 м передается водород в количестве 120 кг/ч. Среднее давление в сети 1530 мм рт. ст. Температура газа 27 °С. Определить потерю давления на трение.
Ответ: Δpтр = 553
Дата выполнения: 01/10/2013
Найти потерю давления на трение для пара в стальном паропроводе длиной 50 м, диаметром 108х4 мм. Давление пара pabc = 6 кгс/см2 (~0.6 МПа), скорость пара 25 м/с.
Ответ: ΔPтр = 1,1·104 Па
Как изменится потеря давления на трение в газопроводе, по которому проходит азот, если при постоянном массовом расходе азота: а) увеличить давление (абсолютное) подаваемого азота с 1 до 10 кгс/см2 при неизменной температуре; б) повысить температуру азота от 0 до 80 °С при неизменном давлении.
Ответ: а) уменьшится в 10 раз; б) изменится в λ1T1/ λ2T2 раз
Дата выполнения: 25/05/2011
По водопроводной трубе проходит 10 м3/ч воды. Сколько воды в 1 ч пропустит труба удвоенного диаметра при той же потере напора на трение? Коэффициент трения считать постоянным. Течение турбулентное.
Ответ: V2 = 56.6 м3/ч
По прямому горизонтальному трубопроводу длиной 150 м необходимо подавать 10 м3/ч жидкости. Допускаемая потеря напора 10 м. Определить требуемый диаметр трубопровода, принимая коэффициент трения λ = 0,03.
Ответ: d = 49 мм
Дата выполнения: 13/08/2012
Жидкость относительной плотности 0,9 поступает самотеком из напорного бака, в котором поддерживается атмосферное давление, в ректификационную колонну (рис. 1.27). Давление в колонне 0,4 кгс/см2 (40 кПа) по манометру (ризб). На какой высоте х должен находиться уровень жидкости в напорном баке над местом ввода в колонну, чтобы скорость жидкости в трубе была 2 м/с. Напор, теряемой на трение и местные сопротивления, 2,5 м. Применить уравнение Бернулли.
Ответ: x = 7,2 м
Кожухотрубчатый теплообменник (рис. 1.21) состоит из 187 стальных труб с незначительной коррозией (e = 0,2 мм) диаметром 18x2 мм, длиной 1,9 м. Кожух выполнен из трубы 426x12 мм. По межтрубному пространству параллельно осям труб проходит 3000 м3/ч азота (считая при нормальных условиях) под атмосферным давлением при средней температуре -10 °С. Диаметр входного и выходного штуцера 250 мм. Определить гидравлическое сопротивление межтрубного пространства.
Ответ: Δp = 9,33·107 Па
Какой должен быть взят геометрический масштаб модели, если в промышленном аппарате рабочая жидкость - нефть, а в модели - вода, кинематический коэффициент вязкости которой в 50 раз меньше, чем у нефти? Какую скорость надо дать воде в модели, если скорость нефти в промышленном аппарате 1 м/с? Моделируются одновременно силы трения и силы тяжести.
Ответ: масштаб 1:14; ωb = 0,027 м/с
По стальному трубопроводу внутренним диаметром 75 мм требуется перекачивать 25 м3/ч жидкости плотностью 1200 кг/м3, с динамическим коэффициентом вязкости 1,7 мПа·с. Конечная точка трубопровода выше начальной на 24 м. Длина трубопровода 112 м. На нем установлены 2 прямоточных вентиля и 5 прямоугольных отводов с радиусом изгиба 300 мм. Трубы имеют незначительную коррозию. Найти потребляемую мощность, если общий к.п.д. насосной установки 0,6.
Ответ: N ≈ 4.1 кВт
Вода при 10 °С подается из реки насосом в открытый резервуар (рис.1.30). Верхняя точка на 50 м выше уровня воды в реке. Трубопровод стальной с незначительной коррозией, внутренний диаметр его 80 мм, расчетная длина (собственная длина плюс эквивалентная длина местных сопротивлений) 165 м. Насос подает 575 дм3/мин. Какова расходуемая насосом мощность, если к.п.д. насосной установки 0,55?
Ответ: N = 10.2 кВт
По трубопроводу с внутренним диаметром 100 мм подается диоксид углерода под давлением 2 кгс/см2 (по манометру) при средней температуре 75 °С с массовой скоростью 30 кг/(м2·с). Шероховатость трубы е = 0,7 мм. Определить гидравлическое сопротивление горизонтального трубопровода при длине его 90 м и при наличии четырех колен под углом 90º и задвижки. Определить также мощность, потребляемую газодувкой для перемещения диоксида углерода, если ее к.п.д. составляет 50%.
Ответ: Δp = 3282 кПа, N = 034 кВт
40%-ный этиловый спирт спускается из бака по трубе диаметром 33,5х2,8 мм. На трубе имеются кран и 2 колена под углом 90°. Общая длина трубопровода 49 м. Определить скорость спирта в трубопроводе (при разности высот 7,2 м). Коэффициент трения принять приближенно равным 0,025. Найдя скорость спирта, проверить значение коэффициента трения. Температура спирта 35 °С.
Ответ: W = 1,66 м/с; λ = 0,0251
Дата выполнения: 09/10/2013
В аппарат, работающий под давлением рабс = 0,2 МПа, надо подавать насосом воду из открытого резервуара по трубопроводу внутренним диаметром 70 мм. Верхняя точка трубопровода выше уровня воды в резервуаре на 5 м. Расчетная длина трубопровода (собственная длина плюс эквивалентная длина местных сопротивлений) 350 м. Коэффициент трения λ = 0,03. Найти зависимость между расходом воды, протекающей по трубопроводу, и потерей давления на преодоление всех сопротивлений трубопровода (найти уравнение характеристики сети).
Ответ: Δp = 4437·106·Q2 + 101900
Центробежный насос имеет следующую паспортную характеристику:
Сколько воды будет подавать этот насос, если поставить его работать на сеть контрольной задачи 1.48? (Найти рабочую точку)
Ответ: 24 м3/ч
Вентилятор подает воздух, засасывая его из атмосферы. Подача вентилятора 12500 м3/ч. Какое массовое количество воздуха подает вентилятор зимой (t = -15 °С) и летом (t = 30 °C)?
Ответ: Gзим = 1,71·104 кг/ч; Gлет = 1,46·104 кг/ч
Скорость струи на выходе из диффузора горизонтального водоструйного насоса (см. рис. 2.10) 2,35 м/с. Вода выходит из диффузора под атмосферным давлением. Диаметр выходного отверстия диффузора 62 мм, диаметр отверстия сопла (сечение I) 30 мм. Пренебрегая потерями, определить теоретическую высоту Н на которую может быть поднята откачиваемая вода из открытого резервуара.
Ответ: H = 4.85 м
Насос перекачивает 30%-ную серную кислоту. Показание манометра на нагнетательном трубопроводе 1,8 кгс/см2 (~0,18 МПа), показание вакуумметра (разрежение) на на всасывающем трубопроводе перед насосом 29 мм рт. ст. Манометр присоединен на 0,5 м выше вакуумметра. Всасывающий и нагнетательный трубопроводы одинакового диаметра. Какой напор развивает насос?
Ответ: H = 15.6 м
Насос перекачивает жидкость плотностью 960 кг/м3 из резервуара с атмосферным давлением в аппарат, давление в котором составляет ризб = 37 кгс/см2, или ~3,7 МПа (см. рис. 2.1). Высота подъема 16 м. Общее сопротивление всасывающей и нагнетательной линий 65,6 м. Определить полный напор, развиваемый насосом.
Ответ: Н = 463,9 м
Дата выполнения: 05/04/2010
Определить к.п.д. насосной установки. Насос подает 380 дм3/мин мазута относительной плотности 0,9. Полный напор 30,8 м. Потребляемая двигателем мощность 2,5 кВт.
Ответ: КПД 69%
Дата выполнения: 21/08/2011
Производительность насоса 14 дм3/с жидкости относительной плотности 1,16. Полный напор 58 м. К.п.д. насоса 0,64, к.п.д. передачи 0,97, к.п.д. электродвигателя 0,95. Какой мощности двигатель надо установить?
Ответ: Nуст = 18.4 кВт
Дата выполнения: 25/05/2012
Поршневой насос установлен на заводе, расположенном на высоте 300 м над уровнем моря. Общая потеря высоты всасывания составляет 5,5 м вод. ст. Геометрическая высота всасывания 3,6 м. При какой максимальной температуре воды еще возможно всасывание?
Ответ: tmax = 43 °C
Дата выполнения: 21/05/2012
Поршневой насос двойного действия (см. рис. 2.6) наполняет бак диаметром 3 м и высотой 2,6 м за 26,5 мин. Диаметр плунжера насоса 180 мм, диаметр штока 50 мм, радиус кривошипа 145 мм. Частота вращения 55 об/мин. Определить коэффициент подачи насоса.
Ответ: ηv = 0,89
Центробежный насос, делающий 1800 об/мин, должен перекачивать 140 м3/ч воды, имеющей температуру 30 ˚С. Среднее атмосферное давление в месте установки насоса 745 мм рт. ст. Полная потеря напора во всасывающей линии составляет 4,2 м. Определить теоретически допустимую высоту всасывания.
Ответ: Hвс ≤ 2,23 м
При испытании центробежного насоса получены следующие данные:
Сколько жидкости будет подавать этот насос по трубопроводу диаметром 76х4 мм, длиной 355 м (собственная длина плюс эквивалентная длина местных сопротивлений) при геометрической высоте подачи 4,8 м? Коэффициент трения λ = 0,03; Δрдоп = 0. (Построить характеристики насоса и трубопровода и найти рабочую точку.) Как изменится производительность насоса, если геометрическая высота подачи будет 19 м?
Ответ: Q1 = 0.4 м3/мин; Q2 = 0.3 м3/мин
Центробежный вентилятор, делающий 960 об/мин, подает 3200 м3/ч воздуха, потребляя при этом 0,8 кВт. Давление (избыточное), создаваемое вентилятором, 44 мм.вод.ст. Каковы будут у этого вентилятора подача, давление и затрачиваемая мощность при n = 1250 об/мин? Определить также к.п.д. вентилятора.
Ответ: N = 1.77 кВт; Δp =734 мм.вд. ст.; Q = 4167 м3/с; η = 0.48
Какое количество воздуха будет подавать вентилятор примера 2.12 при работе на сеть, у которой при расходе 1000 м3/ч сумма (Δрск+ Δртр+ Δрм.с.) составляет 265 Па, а разность давлений в пространстве нагнетания и в пространстве всасывания равняется 20 мм.вод.ст.?
Ответ: Q = 930 м3/ч
Сколько воздуха будет подавать вентилятор примера 2.12 в сеть, у которой при расходе 1350 м3/ч сумма (Δрск+ Δртр+ Δрм.с.) составляет 167 Па, а Δрдоп равно 128 Па?
Ответ: QРТ = 1650 м3/ч
Какую частоту вращения надо дать вентилятору примера 2.12, если он должен подавать 1500 м3/ч воздуха в сеть, полное сопротивление которой при этом расходе 422 Па?
Ответ: n = 1800 об./мин.
Определить аналитическим путем и по диаграмме T-S температуру воздуха после адиабатического сжатия его от начального давления (абсолютного) 1 кгс/см2 до конечного давления 3,5 кгс/см2. Начальная температура 0 °С. Определить также затрату работы на сжатие 1 кг воздуха.
Ответ: t = 117,4 °C; Lад = 118 Дж/м·К
Дата выполнения: 05/10/2012
Определить мощность, потребляемую углекислотным поршневым компрессором производительностью 5,6 м3/ч (при условиях всасывания). Компрессор сжимает диоксид углерода от 20 до 70 кгс/см2 (давление абсолютное). Начальная температура -15 °С. К.п.д. компрессора принять равным 0,65. Задачу решить как аналитическим путем, так и с помощью диаграммы Т-S для углерода (рис. XXVII).
Ответ: N = 6 кВт
Определить производительность и расходуемую мощность для одноступенчатого поршневого компрессора по следующим данным: диаметр поршня 250 мм, ход поршня 275 мм, объем вредного пространства 5,4% от объема, описываемого поршнем, частота вращения 300 об/мин. Компрессор сжимает атмосферный воздух до 4 кгс/см2. Показатель политропы расширения на 10% меньше показателя адиабаты. Начальная температура воздуха 25 °С. Общий к.п.д. компрессора 0,72.
Ответ: Q = 3,25 м3/мин; N = 13 кВт
Как изменяется производительность и потребляемая мощность компрессора предыдущей задачи, если дать ему воздуходувкой наддув до 0,4 кгс/см2 (см. рис. 2.13). Конечное давление (абсолютное) 4 кгс/см2.
Ответ: Q = 3,46 м3/мин; N = 13,4 кВт
Определить потребляемую мощность и расход воды на холодильники поршневого компрессора, который сжимает 625 м3/ч (при нормальных условиях) этилена от давления (абсолютного) 9,81·104 до 176,6·104 Па. К.п.д. компрессора 0,75. Охлаждающая вода нагревается в холодильниках на 13 °С. Начальная температура газа 20 °С.
Ответ: При двухступенчатом сжатии: N = 82,3 кВт; V = 4,07 м3/ч При трехступенчатом сжатии: N = 78,9 кВт; V = 3,92 м3/ч
C какой скоростью будут осаждаться шарообразные частицы кварца (ρ = 2600 кг/м3) диаметром 10 мкм: а) в воде при 15 °С; б) в воздухе при 15 и 500 °С?
Ответ: а) ωОС = 8·10-5 м/с; б) при 15 °C ωОС = 0.79·10-2 м/с, при 500 °C ωОС = 4·10-3 м/с
Какой должна быть скорость воздуха в вертикальной трубе пневматической сушилки, чтобы обеспечить перемещение кристаллов плотностью 2000 кг/м3 с наибольшим диаметром 3 мм? Температура воздуха 60 °С. Скорость воздуха должна быть на 25% больше скорости витания частиц.
Ответ: ωвозд = 17,1 м/с
Рассчитать скорость восходящего потока воздуха в воздушном сепараторе, необходимую для отделения мелких (d < 1 мм) частиц апатита от более крупных. Температура воздуха 20 °С. Плотность апатита 3230 кг/м3.
Ответ: ωвозд = 8,35 м/с
Каким должно быть расстояние между полками пылевой камеры (см. рис. 3.9), чтобы в ней оседали частицы колчеданной пыли диаметром более 15 мкм? Остальные условия такие же, как в примере 3.6.
Ответ: H = 0,226 м
Через пылевую камеру (см. рис. 3.9) с расстоянием межу полками 100 мм проходят 2000 м3/ч запыленного газа плотностью 1,6 кг/м3 (расход и плотность даны при нормальных условиях). Температура газа 400 °С. Динамический коэффициент вязкости газа при этой температуре 0,03·10-3 Па·с. Плотность пыли 3700 кг/м3. Длина камеры 4,55 м, ширина 1,71 м, высота 4 м. Какого размера частицы пыли будут улавливаться в камере, если считать, что действительная скорость осаждения вдвое меньше теоретической?
Ответ: d = 11.4 мкм
Определить диаметр отстойника (см. рис. 3.2) для непрерывного уплотнения водной суспензии мела, имеющей температуру 35 °С. Остальные условия те же, как в примере 3.8.
Ответ: D = 5,133 м
Подобрать циклон типа НИИОГАЗ (см.рис. 3.3 и табл. 3.1) по следующим данным: расход запыленного воздуха 5100 м3/ч (0 °С и 760 мм рт. ст.), температура воздуха 50 °С. Плотность пыли 1200 кг/м3. Частицы пыли имеют наименьший диаметр 15 мкм. Определить также гидравлическое сопротивление циклона.
Ответ: Циклон ЦН-15 с диаметром 0,8 м Δp = 808.705 Па
.
Определить скорость осаждения в воде при 25 °С продолговатых частиц угля (ρ = 1400 кг/м3) и пластинчатых частиц сланца (ρ = 2200 кг/м3), имеющих эквивалентный диаметр 2 мм.
Ответ: скорость осаждения продолговатых частиц угля ωос1 = 0,082 м/с; скорость осаждения пластинчатых частиц сланца ωос2 = 0,111 м/с.
Определить диаметр частиц свинцового блеска угловатой формы, осаждающихся со скоростью 0,25 м/с в воде при температуре 15 °С. Плотность свинцового блеска 7500 кг/м3.
Ответ: dэ = 9,3·10-4 м
Какое количество влажного осадка будет собрано на фильтре в результате фильтрования 10 м3 суспензии относительного удельного веса 1,12 содержащей 20% (масс.) твердой фазы? Влажность осадка 25%.
Ответ: Gвл.ос. = 2979 кг
В результате фильтрования водной суспензии с содержанием 20% (масс.) твердой фазы собрано 15 м3 фильтрата. Влажность осадка 30%. Сколько получено осадка, считая на сухое вещество.
Ответ: 4,2 т
Фильтрпресс имеет 26 рам размером 62 х 62 см. Толщина рам 25 мм. Время фильтрования до заполнения рам 2 ч. Промывка ведется водой в количестве 10% от объема фильтрата. Давление во время фильтрования и промывки одинаково и постоянно. Сколько времени требуется на промывку? Осадок однородный несжимаемый, объем его составляет 5% от объема фильтрата. Расчет вести по уравнению (3.13), полагая что С = 0.
Ответ: τпр = 0.4 ч или 24 мин
Время фильтрования 20 м3 раствора на рамном фильтрпрессе 2,5 ч. Найти ориентировочное время промывки осадка 2 м3 воды, полагая приближенно, что скорость промывки в 4 раза меньше скорости фильтрования в конечный момент. Сопротивлением ткани пренебречь. Динамические коэффициенты вязкости фильтра и промывной воды одинаковы.
Ответ: τпр = 1.82 ч
Как изменится время промывки осадка в условиях предыдущей задачи, если μ фильтра 1,5·10-8 Па·с, а промывной воды 1·10-3 Па·с.
Ответ: 1 ч 20 мин
(решение задачи в формате pdf, отсканированная рукопись)
Найти теоретическое время промывки осадка на фильтре при следующих условиях: интенсивность промывки 6 дм3/(м2·мин); толщина лепешки 30 мм; начальная концентрация отмываемой соли в фильтрате промывной воды 120 г/дм3, конечная – 2 г/дм3. Константа скорости промывки К, по опытным данным, равняется 350 см3/дм3.
Ответ: τПР = 58.43 мин
Определить константу скорости промывки. К при следующих условиях: интенсивность промывки 10 дм3/(м2·мин); толщина лепешки 25 мм; начальная концентрация соли в фильтрате промывной воды 40 г/дм3, конечная - 0,5 г/дм3; время промывки 1 ч 40 мин.
Ответ: K = 109.428 см3/дм3
Показать ориентировочно, как влияет изменение частоты вращения барабанного вакуум-фильтра (см. рис.3.10) на его производительность (например, при увеличении частоты вращения на 50%). Воспользоваться уравнение (3.13), полагая С = 0.
Ответ: 22%
Найти частоту вращения центрифуги, если известно, что высота барабана Н = 0,5 м. Давление у стенок барабана должно быть 5 кг·с/см2 (~0,5 МПа). Загружено 400 кг суспензии.
Ответ: n = 594 об/мин
Во сколько раз быстрее произойдет осаждение одних и тех же частиц в центрифуге, чем в отстойнике, если барабан центрифуги имеет D=1 м и n = 600 об/мин? Режим осаждения в обоих случаях ламинарный.
Ответ: в 204 раза
Определить необходимое число центрифуг периодического действия с размерами барабана D = 1200 мм, Н = 500 мм для фильтрования 50 т суспензии в сутки. Суспензия содержит 40%(масс.) твердые фазы. Относительная плотность жидкой фазы 1,1, твердой - 1,8. Продолжительность одной операции 25 мин. Число рабочих часов в сутках принять равным 20. Коэффициент заполнения барабана 0,5.
Ответ: 3 центрифуги
Отстойная горизонтальная автоматическая центрифуга АОГ-1800 должна работать на водной суспензии мела. Определить производительность центрифуги по питанию, если температура суспензии 40 °С. Размер наименьших частиц мела 2 мкм. Техническая характеристика центрифуги: диаметр барабана 1800 мм, длина барабана 700 мм, диаметр борта 1300 мм, частота вращения n = 735 об/мин; к.п.д. принять равным 0,45.
Ответ: 7.29 м3/с
Во сколько раз производительность промышленной фильтрующей центрифуги типа АГ больше производительности лабораторной модели, геометрически ей подобной? Размеры промышленной центрифуги больше размеров лабораторной в три раза. Работа ведется на одной и той же суспензии, с одинаковой частотой вращения и при одинаковом времени заполнения барабана осадком.
Ответ: в 27 раз
Дата выполнения: 25/11/2013
Определить производительность шнековой осадительной центрифуги НОГШ-600, работающей на водной суспензии гипса при температуре 50 °С. Наименьшие частицы гипса в суспензии имеют диаметр 2мкм. Техническая диагностика центрифуги: диаметр сливного цилиндра 480 мм; длина зоны осаждается 350 мм; частота вращения барабана n = 1400 об/мин.
Ответ: V = 5.04 м3/ч
Осаждение частиц какого диаметра обеспечит центрифуга НОГШ-230, если на разделение подавать 3 м3/ч водной суспензии каолина при 35 °С? Техническая характеристика центрифуги: диаметр сливного цилиндра 180 мм; длина его 164 мм; частота вращения барабана 1600 об/мин.
Найти: d = 6.14 мкм
Определить скорость воздуха, необходимую для начала образования взвешенного слоя частиц гранулированного алюмосиликагеля при следующих условиях: температура воздуха 100 °С; плотность алюмосиликагеля (кажущаяся) ρ = 968 кг/м3; диаметр частиц 1,2 мм. Каково будет гидравлическое сопротивление, если высота неподвижного слоя 400 мм?
Ответ: ωкр = 0.266 м/с; Δp = 2359.585 Па
Определить наибольший диаметр гранулированных частиц угля, начинающих переходить во взвешенное состояние в воздухе при скорости его в аппарате 0,2 м/с. Температура 180 °С. Определить также объемную концентрацию частиц, если скорость воздуха повысится до 0,4 м/с. Плотность угля (кажущаяся) 660 кг/см3.
Ответ: dmax = 1.34 мм; γ = 52%
Бак диаметром 900 мм и высотой 1100 мм, снабженный мешалкой, заполнен на 3/4 цилиндровым маслом (ρ = 930 кг/м3, μ = 18 Па·с). Какой мощности надо установить электродвигатель для трехлопастной пропеллерной мешалки с частотой вращения 180 об/мин?
Ответ: 139 Вт
Для получения разбавленного раствора минеральная соль интенсивно размешивается водой при 64 °С посредством лопастной мешалки. Какова частота вращения мешалки, если диаметр ее 0,5 м, а мощность, потребляемая электродвигателем, 0,8 кВт? Физические характеристики для разбавленного раствора принять такие же, как и для воды.
Ответ: n = 240 об/мин.
Каков должен быть диаметр пропеллерной мешалки для интенсивного перемешивания технического глицерина (ρ = 1200 кг/м3, μ=1,6 Па·с) в баке диаметром 1750 мм при n = 500 об/мин и расходе мощности 17 кВт?
Ответ: d = 0.58 м
Во сколько раз увеличится термическое сопротивление стенки стального змеевика, свернутого из трубы диаметром 38·2,5 мм, если покрыть ее слоем эмали толщиной 0,5 мм? Считать стенку плоской. Коэффициент теплопроводности эмали 1,05 Вт/(м·К)
Ответ: n = 9.88 (термическое сопротивление стенки увеличится в 9.88 раз)
Паропровод длиной 40 м, диаметром 51x2,5 мм покрыт слоем изоляции толщиной 30 мм; температура наружной поверхности изоляции t2 = 45 °C, внутренней t1 = 175 °С. Определить количество теплоты, теряемое паропроводом в 1 ч. Коэффициент теплопроводности изоляции λ = 0,116 Вт/(м·К).
Ответ: Q = 1.75·107 Дж
Определить количество передаваемой теплоты в противоточном конденсаторе, в котором конденсируется 850 кг/ч пара сероуглерода под атмосферным давлением. Пар сероуглерода поступает в конденсатор с температурой 90ºC. Жидкий сероуглерод выходит из конденсатора при температуре на 8ºC ниже температуры конденсации. Удельная теплоемкость пара сероуглерода 0,67·103 Дж/(кг·К).
Ответ: Q = 91.7 кВт
Дата выполнения: 25/02/2020
Как изменится коэффициент теплопередачи в аппарате, если заменить стальные трубы диаметром 38x2,5 мм на медные такого же размера: а) в паровом калорифере для воздуха, в котором αвозд = 41 Вт/(м2·К), αгр.пара = 11600 Вт/(м2·К); б) в выпарном аппарате, в котором αкип.раств = 2320 Вт/(м2·К), αгр.пара = 11600 Вт/(м2·К)? Загрязнений поверхности не учитывать.
Ответ: а) К = 40,8 Вт/(м2·К); б) K = 1909 Вт/(м2·К)
Дата выполнения: 17/06/2019
Как изменится величина коэффициента теплопередачи в теплообменном аппарате, выполненном из стальных труб толщиной 3 мм, если на поверхности труб отложится слой накипи (водяного камня) толщиной 2 мм: а) в водяном холодильнике для газа, в котором αгаза = 58 Вт/(м2·К), αводы = 580 Вт/(м2·К); б) в выпарном аппарате, в котором αкип. раств = 2780 Вт/(м2·К), αгр. пара = 11600 Вт/(м2·К)?
Ответ: а) K = 49,9 Вт/(м2·К); б) К = 662 Вт/(м2·К)
Дата выполнения: 30/07/2011
Горячий концентрированный раствор, выходящий из выпарного аппарата с температурой 106 °С, используется для подогрева до 50 °С холодного разбавленного раствора, поступающего на выпарку с температурой 15 °С. Концентрированный раствор охлаждается до 60 °С. Определить среднюю разность температур для прямоточной и противоточной схем.
Ответ: а) Δtср = 50,5 °С; б) Δtср = 36,7 °С
В многоходовом кожухотрубчатом теплообменнике, имеющем четыре хода в трубном пространстве и один ход в межтрубном (рис. 4.20), толуол охлаждается водой от 106 до 30 °С. Вода, проходящая по трубам, нагревается от 10 до 34 °С. Определить среднюю разность температур в теплообменнике.
Ответ: Δtср = 30.5 °C
На складе оборудования имеется кожухотрубчатый теплообменник, состоящий из 19 латунных труб диаметром 18x2 мм, длиной 1,2 м. Достаточна ли его поверхность для конденсации 350 кг/ч насыщенного пара этилового спирта, если принять коэффициент теплопередачи равным 700 Вт/(м2·К), начальную температуру воды 15 °С, а конечную 35 °С? Конденсация спирта предполагается при атмосферном давлении, жидкий спирт отводится при температуре конденсации.
Ответ: данного теплообменника недостаточно
Определить коэффициент теплопередачи в спиральном теплообменнике по следующим данным: поверхность теплообмена 48 м2; в аппарате подогревается 85,5 т/ч воды от 77 до 95 °С; нагревание производится насыщенным паром при Рнаб = 23 кПа.
Ответ: K = 2144.7 Вт/(м2·К)
3700 кг/ч метилового спирта подогреваются от 10 до 50 °С, проходя по трубному пространству теплообменника, состоящего из 19 труб диаметром 16х2 мм. Определить коэффициент теплоотдачи, если принять температуру стенки 60 °С.
Ответ: α = 1452 Вт/(м2·К)
В кожухотрубчатом теплообменнике по трубам диаметром 46х3 мм проходит со скоростью 0,7 м/с вода, которая нагревается. Определить коэффициент теплоотдачи, если средняя температура поверхности стенки, соприкасающейся с водой, 90 °С, а средняя температура воды 46 °С.
Ответ: Коэффициент теплоотдачи воды 3890 Вт/(м2·К)
Определить коэффициент теплоотдачи для воздуха, охлаждаемого под абсолютным давлением 2 кгс/см2 (0,2 МПа) от 90 до 30 °С в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника с поперечными перегородками. Трубы диаметром 25х2 мм расположены по ходу газа в шахматном порядке. Скорость воздуха в вырезе перегородки (в самом узком сечении пучка труб) 8 м/с.
Ответ: Коэффициент теплоотдачи для воздуха α = 92 Вт/(м2·К)
Воздух атмосферного давления нагревается насыщенным водяным паром в кожухотрубчатом конденсаторе с трубками диаметром 25х2 мм. Средняя температура воздуха 60 °С. Сравнить коэффициенты теплоотдачи для двух случаев: 1) воздух проходит по трубам со скоростью 10 м/с (L/d>50), греющий пар конденсируется в межтрубном пространстве (рис. 4.22, а); 2) воздух проходит по межтрубному пространству, снабженному поперечными перегородками. Скорость воздуха в вырезе перегородки (в самом узком сечении пучка труб) 10м/с (рис. 4.22, б), греющий пар конденсируется в трубах. Принять коэффициент теплоотдачи пара 11 600 Вт/(м2·К).
Ответ: K1 = 41.4 Вт/(м2·К); K2 = 72 Вт/(м2·К)
При теплообмене двух турбулентных потоков (Re > 10000) у первого потока α1 = 230 Вт/(м2·К), у второго α2 = 400 Вт/(м2·К). Во сколько раз уменьшится коэффициент теплопередачи, если скорость первого потока возрастет в 2 раза, а скорость второго - в 3 раза (при прочих неизменных условиях)? Термическое сопротивление стенки не учитывать.
Ответ: коэффициент теплопередачи увеличится в 1,937 раз.
Определить коэффициент теплоотдачи для 98% серной кислоты, проходящей по кольцевому (межтрубному) пространству горизонтального теплообменника типа "труба в трубе" со скоростью 0,9 м/с. Средняя температура кислоты 72 °С, средняя температура стенки 58 °С. Наружная труба теплообменника имеет диаметр 54x4,5 мм, внутренняя – 26x3 мм.
Ответ: α = 1116.9 Вт/(м2·К)
Четыреххлористый углерод нагревается в трубном пространстве горизонтального кожухотрубчатого теплообменника. Средняя температура четыреххлористого углерода 26 °С, скорость его в трубах 0,15 м/с. Средняя температура поверхности загрязнения труб, соприкасающейся с четыреххлористым углеродом, 34 °С. Диаметр труб 25x2 мм. Определить коэффициент теплоотдачи четыреххлористого углерода.
Ответ: α = 276.822 Вт/(м2·К)
Через трубное пространство кожухотрубчатого теплообменника прокачивается раствор хлористого кальция (23,8%), который нагревается при средней температуре -20 °С. Скорость рассола в трубах 0,5 м/с, средняя температура поверхности стенки, соприкасающейся с раствором, -10 °С. Коэффициент объемного расширения рассола 0,35·10-3 К-1, внутренний диаметр труб 0,021 м, длина труб 4 м. Определить коэффициент теплоотдачи для рассола.
Ответ: α = 266 Вт/(м2·К)
Раствор хлористого натрия (21,2 % (масс.)) нагревается в трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника от -15 до -12 °С. Внутренний диаметр труб 21 мм, длина труб 3 м. Скорость рассола в трубах 0,3 м/с. Средняя температура поверхности загрязнения стенки, соприкасающейся с рассолом, tст = -6,5°С. Определить коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке. Коэффициент объемного расширения рассола β = 0.35·10-3 K-1.
Ответ: Коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке 266 Вт/(м2·К)
Этилацетат охлаждается в трубном пространстве горизонтального кожухотрубчатого теплообменника. Внутренний диаметр труб 21 мм, длина труб 3 м. Средняя температура охлаждаемого этилацетата tср = 50°С, средняя температура поверхности загрязнения стенки со стороны этилацетата tст = 40°С. Скорость этилацетата 0,04 м/с. Определить коэффициент теплоотдачи от этилацетата к стенке. Коэффициент теплопроводности λ = 0,1128 Вт/(м·К).
Ответ: Коэффициент теплоотдачи от этилацетата к стенке α = 156 Вт/(м2·К)
Бензол охлаждается в трубах горизонтального кожухо-трубчатого теплообменника. Внутренний диаметр труб 21 мм, длина труб 4 м. Средняя температура охлаждаемого бензола 50 ˚С, средняя температура поверхности загрязнения стенки со стороны бензола tст=30 ˚C. Скорость бензола 0,05 м/с. Определить коэффициент теплоотдачи от бензола к стенке.
Ответ: α = 174 Вт/(м2·К)
Дата выполнения: 07/12/2012
Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник состоит из 91 трубы диаметром 57х3 мм, высотой 4 м. По внутренней поверхности труб стекает пленкой вода в количестве 52 м3/ч, которая нагревается от 18 до 25 °С. Средняя температура внутренней поверхности труб 26 С. Определить коэффициент теплоотдачи.
Ответ: αпл = 4200 Вт/(м2·К)
По вертикальной стенке пленочного холодильника стекает пленкой 60% серная кислота в количестве 2,1 дм3/с на 1 м ширины стенки. Высота холодильника 5 м. Средняя температура поверхности стенки 24 °С, средняя температура кислоты 50 °С. Вычислить коэффициент теплоотдачи для кислоты, если коэффициент теплопроводности ее равняется 0,43 Вт/(м·К).
Ответ: α = 3005 Вт/(м2·К)
Дата выполнения: 09/02/2012
Вычислить коэффициент теплоотдачи кипящего под атмосферным давлением 20% водного раствора хлористого натрия. Разность температур греющей поверхности и кипящего раствора 10 К. Для кипящего раствора λ = 0,658 Вт/(м·К).
Ответ: α = 2200 Вт/(м2·К)
Дата выполнения: 13/02/2012
В межтрубном пространстве вертикального кожухотрубчатого теплообменника, состоящего из 261 трубы диаметром 25х2 мм, конденсируется под атмосферным давлением 4 т/ч насыщенного пара метилового спирта. Определить коэффициент теплоотдачи.
Ответ: α = 1652 Вт/(м2·К)
Насыщенный водяной пар конденсируется на наружной поверхности пучка горизонтальных труб. Наружный диаметр труб 38 мм. Расположение труб шахматное. Расчетное число труб по высоте 11. Температура конденсации 160 °С. Определить средний коэффициент теплоотдачи, приняв температуру наружной поверхности труб 152 °С. Пар содержит 0,5 относительных % воздуха.
Ответ: α = 4930 Вт/(м2·К)
Метиловый спирт (100%) нагревается в трубном пространстве одноходового кожухотрубчатого теплообменника от 15 до 42 °С. Противотоком в межтрубном пространстве течет вода, которая охлаждается от 90 до 40 °С. Теплообменник с кожухом 400 мм состоит из 111 стальных труб диаметром 25х2 мм. Скорость метилового спирта в трубах 0,75 м/с. Коэффициент теплоотдачи для воды 840 Вт/(м2·К), суммарная тепловая проводимость стенки и обоих загрязнений стенки 1700 Вт/(м2·К), средняя температура поверхности загрязнения, соприкасающейся со спиртом, 38 °С. Определить требуемую площадь поверхности теплообмена.
Отввет: F = 103,7 м2
Воздух подогревается в трубном пространстве одноходового кожухотрубчатого теплообменника с 20 до 90 °С при среднем абсолютном давлении 810 мм рт.ст. Расход воздуха, считая при нормальных условиях, составляет 7770 м3/ч. В теплообменнике 197 труб диаметром 38х2 мм. В межтрубное пространство подается насыщенный водяной пар под абсолютным давлением 2 кгс/см2(~0.2 МПа). Коэффициент теплоотдачи пара 10000 Вт/(м2·К), суммарная тепловая проводимость стенки и обоих ее загрязнений 1700 ВТ/(м2·К). Определить требуемую площадь поверхности теплообмена.
Ответ: F = 68.9 м2
Воздух атмосферного давления в количестве 5200 м3/ч (при нормальных условиях) нагревается в трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника с 2 по 90 °С. Число труб 111. Диаметр труб 38х2 мм. Абсолютное давление греющего водяного пара 2 кгс/см2 (~0,2 МПа). Определить требуемую длину труб и расход греющего пара, если его влажность 6%. Принять K ≈ αвозд.
Ответ: Gг.п. = 221.5 кг/ч; H = 5.8 м
В теплообменнике типа «труба в трубе», состоящем из двух концентрических труб: внутренней диаметр 44,5×3,5 мм и наружной диаметром 89×5 мм, охлаждается от 70 до 30 °С толуол в количестве 1900 кг/ч. Толуол проходит по кольцевому пространству между наружной и внутренней трубой: по внутренней протекает охлаждающая вода, нагревается от 14 до 21 °С. Средняя температура поверхности загрязнения со стороны толуола 26 °С, со стороны воды 20 °С. Определить коэффициент теплопередачи. Учесть термические сопротивления загрязнений стенки со стороны толуола и со стороны воды (среднего качества). Расчет сделать: а) без учета влияния Pr/Prст. ; б) с учетом влияния Pr/Prст. .
Ответ: а) K = 257 Вт/(м2·К); б) К = 246 Вт/(м2·К)
Дата выполнения: 06/02/2012
Вертикальная стенка выпарного аппарата покрыта слоем изоляции [λ = 0.12 Вт/(м·К)] толщиной 45 мм. Температура кипящего раствора 120 °С, температура воздуха в помещении 20 °С. Определить потерю теплоты излучением и конвекцией с 1 м2 в 1 ч, принимая температуру поверхности стенки, соприкасающейся с кипящим раствором, равной температуре последнего.
Ответ: q = 215 Вт/м2
Дата выполнения: 30/07/2012
По горизонтальному паропроводу диаметром 51х2,5 мм, длиной 50 м проходит насыщенный пар под давлением рабс = 4 кгс/см2 (~0,4 МПа). Определить количество конденсата, образующегося в течение суток в не изолированном трубопроводе. Температура воздуха в цехе 15 °С.
Ответ: G = 385 кг/сут
Аппарат изолирован слоем шахматного кирпича толщиной 125 мм [λ = 0,68 Вт/(м·К)] и слоем изолированной массы [λ = 0,12 Вт/(м·К)]. Температура наружной поверхности металлической стенки аппарата 500 °С. Найти достаточную толщину изоляционного слоя, чтобы температура его наружной поверхности не превышала 50 °С при температуре воздуха в цехе 25 °С.
Ответ: δ2 = 165.8 мм
В сушилке, вдоль ее плоской стенки длиной 6 м, проходит со скоростью 2,5 м/с горячий воздух атмосферного давления, имеющий среднюю температуру 85 °С. Стальная стенка сушилки толщиной 5 мм изолирована снаружи слоем теплоизоляции толщиной 30 мм. Температура воздуха в помещении 18 °С. Определить количество теплоты, теряемой в 1 ч с 1 м2 стенки сушилки путем конвекции и излучением. Учесть тепловую проводимость загрязнения внутренней стенки сушилки.
Ответ: g = 130 Вт/м2; Q = 4.68·105 Дж (часовая потеря тепла на 1 м2)
Как изменится производительность выпарного аппарата, если на стенках греющих труб отложится слой накипи толщиной 0,5 мм? Коэффициент теплопередачи K для чистых труб равен 1390 Вт/(м2·К). Коэффициент теплопроводности накипи λ = 1,16 Вт/(м·К).
Ответ: уменьшится на 36,3 %
Производительность выпарного аппарата, обогреваемого насыщенным водяным паром с избыточным давлением pизб = 1,5 кгс/см2, необходимо повысить с 1200 до 1900 кг/ч (по разбавленному раствору). Выпаривание производится под атмосферным давлением, температура кипения раствора в аппарате 105 °С, раствор подается на выпарку подогретым до температуры кипения. Определить, какого давления греющий пар надо подавать в аппарат. Тепловые потери не учитывать, коэффициент теплопередачи считать неизменным, так же как и конечную концентрацию раствора.
Ответ: pгр.п.2 = 3,546 кг·с/см2
В выпарной аппарат поступает 1,4 т/ч 9% раствора, который упаривается под атмосферным давлением до конечной концентрации 32% (масс.). Разбавленный раствор поступает на выпарку с температурой 18 °С. Упаренный раствор выводится из аппарата при 105 °С. Удельная теплоемкость разбавленного раствора 3800 Дж/(кг·К). Расход греющего насыщенного водяного пара с избыточным давлением pизб = 2 кгс/см2 составляет 1450 кг/ч. Влажность греющего пара 4,5%. Определить потерю теплоты в окружающую среду.
Ответ: Qпот = 80 кВт
Раствор состоит из 0,7 м3 серной кислоты (100%), 400 кг медного купороса (CuSO4·5H2O) и 1,4 м3 воды. Определить: а) удельную теплоемкость раствора; б) количество сухого насыщенного водяного пара с абсолютным давлением рабс=2 кгс/см2, необходимое для нагревания раствора от 12 до 58 °С. Потери теплоты аппаратом за время нагревания раствора составляют 25 100 кДж. Удельную теплоемкость серной кислоты и медного купороса определить по формуле (5.12).
Ответ: Cр-ра = 2758 Дж/(кг·К); Gг.п. = 189,5 кг
В выпарном аппарате подвергается упариванию под атмосферным давлением 2,69 т/ч 7% водного раствора. Начальная температура раствора 95 °С, конечная 103 °С. Средняя температура кипения в аппарате 105 °С. Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара ризб=2 кгс/см2. Площадь поверхности теплообмена в аппарате 52 м2, коэффициент теплопередачи 1060 Вт/(м2·К). Тепловые потери аппарата в окружающую среду составляют 110000 Вт. Определить: а) конечную концентрацию раствора; б) расход греющего пара при влажности его 5%.
Ответ: Xk = 40%; Gг.п. = 2684 кг/ч
В выпарном аппарате с площадью поверхности теплообмена 30 м2, работающем под атмосферным давлением, непрерывно концентрируется раствор хлористого калия от 9,5 до 26,6% (масс.) Начальная температура раствора 18 °С, избыточное давление греющего насыщенного водяного пара Ризб = 2 кгс/см2. Производительность аппарата вначале была 900 кг/ч (разбавленного раствора), но через некоторое время снизилась до 500 кг/ч из-за образования накипи. Пренебрегая тепловыми потерями аппарата в окружающую среду, определить толщину образовавшегося слоя накипи, приняв для накипи λ = 1,4 Вт/(м·К). Гидростатическим эффектом пренебречь.
Ответ: слой накипи 2,1 мм
В непрерывно действующий однокорпусной выпарной аппарат подается 12,5% раствор сернокислого аммония, который упаривается под атмосферным давлением до 30,6% (масс.). Концентрированный раствор выходит из аппарата в количестве 800 кг/ч. Разбавленный раствор, поступающий на выпарку, подогревается в теплообменнике вторичным паром от 24 до 80 °С. Остальное количество вторичного пара идет на обогрев других производственных аппаратов (рис.5.4). Тепловые потери выпарного аппарата составляет 6% от полезного используемого количества теплоты, т.е. от суммы Qнагр + Qисп. Принять Δt = 1 К. Определить а) расход греющего насыщенного водяного пара (с избыточным давлением ризб = 2 кгс/см2), принимая его влажность 5%; б) количество вторичного пара, отбираемого на обогрев производственных аппаратов; в) требуемую площадь поверхности теплообмена (подогревателя), принимая величину коэффициента теплопередачи в нем К = 700 ВТ/(м2·К).
Ответ: Gг.п. = 1440 кг/ч; Gвт.п. = 972 кг/ч; F = 2,8 м2
В вакуум-выпарной аппарат (рис. 5.1) поступает 10 т/ч 8% водного раствора азотнокислого аммония при температуре 74 °С. Концентрация упаренного раствора 42,5%. Абсолютное давление в среднем слое кипящего раствора Рср = 0,4 кгс/см2. Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара Ризб = 1 кгс/см2. Принять Δtр.эф = 6,1 К. Коэффициент теплопередачи 950 Вт/(м2·К). Потери теплоты составляют 3% от суммы (Qнагр + Qисп). Определить площадь поверхности нагрева выпарного аппарата.
Ответ: площадь поверхности нагрева F = 147,7 м2
По данным предыдущей задачи определить абсолютное давление в барометрическом конденсаторе, если гидравлическая депрессия Δtг.с. = 1 К, а гидростатическая депрессия Δtг.эф. = 6,1 К.
Ответ: давление в конденсаторе p0 = 0,32 кг·с/см2
Как изменится производительность выпарного аппарата, работающего под атмосферным давлением, при обогреве насыщенным водяным паром с избыточным давлением Ризб = 1,2 кгс/см2, если в аппарате создать вакуум 0,7 кгс/см2, а обогрев перевести на пар с избыточным давлением 0,6 кгс/см2? Гидростатический эффект для среднего слоя Δpг.эф = 9,81·103 Па; в обоих случаях считать температурную депрессию 4 К; раствор поступает на выпарку подогретым до температуры кипения в аппарате. Коэффициент теплопередачи считать неизменным. Тепловыми потерями пренебречь.
Ответ: Q2/Q1 = 1.99 (Производительность увеличится в 2 раза)
Определить расход греющего насыщенного водяного пара (абсолютное давление 2 кгс/см2) и площадь поверхности нагрева выпарного аппарата, в котором производится упаривание 1,6 т/ч раствора от 10 до 40% (масс.) Среднее давление в аппарате (абсолютное) 1 кгс/см2. Разбавленный раствор поступает на выпарку при 30 °С. Полезная разность температур 12 К. Гидростатическая депрессия Δtг.эф. = 4 К. Коэффициент теплопередачи 900 Вт/(м2·К). Тепловые потери принять равными 5% от полезно используемого количества теплоты Qнагр + Qисп.
Ответ: GГ.П. = 1486.4 кг/ч; F = 84.4 м2
В трехкорпусной выпарной батарее, работающей по прямоточной схеме (см. рис. 5.7), подвергается упариванию 1300 кг/ч водного раствора с начальной концентрацией 9% (масс.) до конечной концентрации 43% (масс). Вычислить концентрации раствора по корпусам, если известно, что в каждом следующем корпусе выпаривается воды на 10% больше, чем в предыдущем.
Ответ: x1 = 0.118 мас.д. или 11,8% (масс.) x2 = 0.182 мас.д. или 18,2% (масс.) x3 = 0.433 мас.д. или 43,3% (масс.)
Какое предельное число корпусов может быть в многокорпусной выпарной установке, если избыточное давление греющего насыщенного пара в первом корпусе pизб = 2,3 кгс/см2, остаточное давление в конденсаторе 147 мм рт. ст. Сумму температурных потерь во всех корпусах принять равной ∑∆tпот = 41 K. Допустимая полезная разность температур в каждом корпусе должна быть не меньше 8 К.
Ответ: n = 4
В двухкорпусной установке, работающей по прямоточной схеме, упаривается 1000 кг/ч водного раствора азотнокислого натрия. Начальная концентрация 10 % (масс.), конечная после первого корпуса 15 % (масс.), Конечная после второго 30 % (масс.). Конечная температура раствора после первого корпуса 103 ˚С, после второго 90 ˚С. Определить, сколько воды испарится во втором корпусе за счет самоиспарения и какой это составит процент от общего количества воды, испаряющейся во втором корпусе.
Ответ: за счет самоиспарения происходит испарение 13,5 кг/ч воды или 4,05% от общего количества воды, которое испаряется во втором корпусе
В двухкорпусную выпарную установку, работающую по прямоточной схеме, поступает 1000 кг/ч водного раствора хлористого магния. Начальная концентрация раствора 8% (масс.). Концентрация раствора после первого корпуса 12% (масс.). Абсолютное давление над раствором в первом корпусе 1 кгс/см2, во втором корпусе 0,3 кгс/см2. Конечная температура раствора после первого корпуса 104 °С, после второго 77 °С. Определить, до какой конечной концентрации упаривается раствор во втором корпусе, если обогрев второго корпуса осуществляется за счет вторичного пара первого корпуса (отбора экстра-пара нет). Тепловыми потерями пренебречь.
Ответ: x2 = 25.1 %
Во второй корпус двухкорпусной установки, работающей по прямоточной схеме без отбора экстра-пара, поступает из первого корпуса 500 кг/ч 16% водного раствора углекислого натрия с температурой 103 °С. Абсолютное давление над кипящим раствором в первом корпусе 1 кгс/см2, во втором корпусе 0,6 кгс/см2. Концентрированный раствор, выходящий из II корпуса с температурой 89 °С и концентрацией 28% (масс.), используется в противоточном теплообменнике для подогрева разбавленного раствора, поступающего на выпарку. Пренебрегая тепловыми потерями и депрессией, определить: а) концентрацию разбавленного раствора, подаваемого на выпарку; б) на сколько градусов будет подогрет разбавленный раствор в теплообменнике, если концентрированный раствор выходит из теплообменника с температурой 32 °С. Удельная теплоемкость концентрированного раствора 3,35·103 Дж/(кг·К).
Ответ: xн1 = 11.3 %; Δt = 20.7 °C
В двухкорпусную выпарную установку, работающую по прямоточной схеме, поступает 1000 кг/ч водного раствора хлористого кальция. Начальная концентрация раствора 8% (масс.), конечная 30% (масс.). В первом корпусе абсолютное давление вторичного пара 1 кгс/см2, во втором 0,3 кгс/см2. Конечная температура раствора после первого корпуса 104 °С, после второго 78 °С. В первом корпусе образуется 400 кг/ч вторичного пара. Часть этого пара (рис. 5.5.) отбирается на сторону (экстра-пар). Пренебрегая тепловыми потерями, определить, какое количество экстра-пара отбирается.
Ответ: WЭ = 85 кг/ч
В однокорпусный выпарной аппарат (рис.5.6), работающий с тепловым насосом (сжатие вторичного пара в турбокомпрессоре), поступает разбавленный водный раствор с концентрацией 5%(масс.). Из аппарата выходит 550 кг/ч с концентрацией 15%(масс.). Температурная депрессия 2,5 К. Гидростатическим эффектом и гидравлическим сопротивлением пренебречь. Турбокомпрессор сжимает вторичный пар от 1 до 2 кгс/см2. Тепловые потери составляют 5% от (Qнагр+Qисп). Начальная температура разбавленного раствора 70 ˚С. Определить: а) сколько приходится добавлять греющего насыщенного водяного пара (пар сухой насыщенный, избыточное давление pизб=2кгс/см2); б) какую мощность потребляет турбокомпрессор, если общий к.п.д. его равен 0,72.
Ответ: G = 171 кг/ч; N = 17,4 кВт
Дата выполнения: 18/04/2013
В условиях примера 6.3 (а) определить движущую силу процесса массоперехода в начальный момент времени по газовой и по жидкой фазе в объемных концентрациях, мольных и массовых.
Ответ: ΔCx = 0.00524 (кмоль ац)/(кмоль(ац+вода)) ΔCy = 0.00509 (кмоль ацет)/м3(ацет+возд)) ΔC¯x = 0.137 (кг ацет)/ м3(ацет+вода)) ΔC¯y = 0.133 (кг ацет)/ м3(ацет+возд))
Пар бинарной смеси хлороформ-бензол, содержащий 50% хлороформа и 50% бензола, вступает в контакт с жидкостью, содержащей 44% хлороформа и 56% бензола (проценты мольные). Давление атмосферное. Определить: а) из какой фазы в какую будут переходить хлороформ и бензол; б) движущую силу процесса массопередачи по паровой и по жидкой фазе на входе пара в жидкость (в мол. долях). Данные о равновесных составах см. в табл. XLVII.
Ответ: Δy = 10% = 0,10 кмоль хлороформа/кмоль смеси Δx = 8% = 0,08 кмоль хлороформа/кмоль смеси
Газовая смесь, содержащая 0,8%(об.) октана, сжимается компрессором до рабс = 5 кгс/см2 и затем охлаждается до 25 °С. Определить степень выделения октана. Как изменится степень выделения, если охладить сжатую газовую смесь холодильным рассолом до 0 °С? Давление насыщенного пара октана - см. рис XIV, точка 31.
Ответ: 40,5% и 85%
Определить среднюю движущую силу и общее число единиц переноса n0у при поглощении из газа паров бензола маслом. Начальная концентрация бензола газе 4% (об.); улавливается 80% бензола. Концентрация бензола в масле, вытекающем из скруббера, 0,02 кмоль бензола/кмоль чистого масла. Масло, поступающее в скруббер, бензола не содержит. Уравнение равновесной линии в относительных мольных концентрациях: Y = 0,126Х. Движущую силу выразить в единицах концентрации Y (кмоль бензола/кмоль инертного газа).
Ответ: ΔYср = 0,0199 (кмоль б)/(кмоль ин.г.); nоц = 1,678
В скруббере поглощается водой диоксид серы из инертного газа (азота) под атмосферным давлением (760 мм рт. ст.). Начальное содержание диоксида серы в газе 5% (об.). Температура воды 20 °С, ее расход на 20% больше теоретически минимального. Извлекается из газа 90% SO4. Определить: 1) расход воды на поглощение 1000 кг/ч сернистого газа; 2) среднюю движущую силу процесса; 3) общее число единиц переноса n0y. Линия равновесия может быть принята за прямую; координаты двух ее точек: 1) парциальное давление SO4 в газовой фазе р = 39 мм рт. ст., ¯Х = 0,007 кг SO2/кг воды; 2) р = 26 мм рт. ст., ¯Х = 0,005 кг SO2/кг воды.
Ответ: L = 175,3 м3/ч; Δyср = 0,0072 кмоль SO2/кмоль(SO2+N2); n0y = 6,25
В насадочном абсорбере производится поглощение пара метилового спирта водой из газа под атмосферным давлением при средней температуре 27 °С. Содержание метилового спирта в газе, поступающем в скруббер, 100 г на 1 м3 инертного газа (считая объем газа при рабочих условиях). На выходе из скруббера т.е. от равновесной с входящим газом. Уравнение растворимости метилового спирта в воде в относительных мольных концентрациях: Y* = 1.15X. Извлекается водой 98% от исходного количества спирта. Коэффициент массопередачи: Кx = 0,5 кмоль спирта/(м2·ч·(кмоль спирта/кмоль воды)). Расход инертного газа 1200 м3/ч (при рабочих условиях). Абсорбер заполнен насадкой из керамических колец с удельной поверхностью 190 м2/м3. Коэффициент смачивания насадки ψ = 0,87. Фиктивная скорость газа в абсорбере ω = 0,4 м/с. Определить расход воды и требуемую высоту слоя насадки.
Ответ: L = 1427 кг/ч; Hн = 6.45 м
В скруббер диаметром 0,5 м подается 550 м3/ч (при 760 мм рт.ст. и 20 °С) воздуха, содержащего 2,8% (об.) аммиака, который поглощается водой под атмосферным давлением. Степень извлечения аммиака 0,95. Расход воды на 40 % больше теоретически минимального. Определить: 1) расход воды; 2) общее число единиц переноса n0y; 3) высоту слоя насадки из керамических колец 50х50х5 мм. Коэффициент массопередачи: Кy = 0,001 кмоль аммиака/(м2·с·(кмоль аммиака/кмоль воздуха)). Данные о равновесных концентрациях жидкости и газа взять из примера 6.10. Коэффициент смоченности насадки ψ = 0,9.
Ответ: L = 736 кг/ч; n = 4,63; H = 1,85 м
Воздух с примесью аммиака пропускается через орошаемый водой скруббер, заполненный насадкой из колец с удельной поверхностью 89,5 м2/м3. Свободный объем насадки 0,79 м2/м3. Температура абсорбции 28 °С, абсолютное давление 1 кгс/см2. Среднее содержание аммиака в газовой смеси 5,8% (об.). Массовая скорость газа, отнесенная к полному сечению скруббера, 1,1 кг/(м2·с). Определить коэффициент массоотдачи для газа, считая, что скруббер работает при пленочном режиме.
Ответ: βГ = 0.037 м/с
Рассчитать коэффициент массоотдачи от жидкой фазы в насадочном абсорбере, в котором производится поглощение диоксида углерода водой при температуре 20 °С. Плотность орошения 60 м3/(м2·ч). Насадка - керамические кольца 35х35х4 мм навалом. Коэффициент смоченности насадки ψ = 0,86.
Ответ: βж = 2,17·10-4 м/с
Определить коэффициент массоотдачи для газа в скруббере при поглощении пара бензола из коксового газа по следующим данным: насадка хордовая из реек 12,5х100 мм с расстоянием между рейками b = 25 мм (для такой насадки dэ = 2b = 0.05 м); скорость газа, считая на полное сечение скруббера, 0,95 м/с; плотность газа 0,5 кг/м3; динамический коэффициент вязкости газа 0,013 мПа·с; коэффициент диффузии бензола в газе 16·10-6 м2/с. Режим считать пленочным.
Ответ: βГ = 0.0283 м/с
Определить диаметр и высоту тарельчатого абсорбера для поглощения водой аммиака из воздушно-аммиачной смеси при атмосферном давлении и температуре 20 °С. Начальное содержание аммиака в газовой смеси 7% (об.). Степень извлечения 90%. Расход инертного газа (воздуха) 10000 м3/ч (при рабочих условиях). Линию равновесия считать прямой, ее уравнение в относительных массовых концентрациях: *¯Y* = 0,61¯X. Скорость газа в абсорбере (фиктивная) 0,8 м/с. Расстояние между тарелками 0,6 м. Средний к.п.д. тарелок 0,62. Коэффициент избытка поглотителя φ = 1,3.
HT = 5.4 м; Д = 2.18 м
По условиям предыдущей задачи определить: 1) высоту насадочного абсорбера с насадкой из керамических колец 50х50х5 мм, приняв hэ - высоту слоя насадки, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ), равной 0,85 м; 2) величину коэффициента массопередачи в этом насадочном абсорбере Кy кг аммиака/(м2·с·(кг аммиака/кг воздуха)), считая коэффициент смоченности насадки ψ равным 0,9.
Ответ: Hн = 5.1 м; Ky = 0.013 кг/(м2·с·(кг NH3/кг возд))
Абсорбер для улавливания паров бензола из парогазовой смеси орошается поглотительным маслом с мольной массой 260 кг/кмоль. Среднее давление в абсорбере рабс=800 мм рт. ст., температура 40 °С. Расход парогазовой смеси 3600 м3/ч (при рабочих условиях). Концентрация бензола в газовой смеси на входе в абсорбер 2% (об.) извлекается 95% бензола. Содержание бензола в поглотительном масле, поступающем в абсорбер после регенерации, 0,2% (мол). Расход поглотительного масла в 1,5 раза больше теоретически минимального. Для расчета равновесных составов принять, что растворимость бензола в масле определяется законом Рауля. При концентрациях бензола в жидкости до Х = 0,1 кмоль бензола/кмоль масла равновесную зависимость Y* = f(Х) считать прямолинейной. Определить: 1) расход поглотительного масла в кг/ч; 2) концентрацию бензола в поглотительном масле, выходящем из абсорбера; 3) диаметр и высоту насадочного абсорбера при скорости газа в нем (фиктивной) 0,5 м/с и высоте единицы переноса (ВЕП) h0y = 0,9 м; 4) высоту тарельчатого абсорбера при среднем к.п.д. тарелок 0,67 и расстоянии между тарелками 0,4 м.
Ответ: GМ = 12022,4 кг/ч; x¯Н = 0,02 кг б/кг м; Д = 1,59 м; HН = 7,43 м; HТ = 4,4 м
В насадочном абсорбере диаметром 1 м диоксид серы поглощается водой из воздуха. Начальное содержание SO2 в поступающей смеси 7% (об.). Степень поглощения 0,9. На выходе из абсорбера вода содержит 0,0072 кг SO2/кг воды. Коэффициент массопередачи в абсорбере Кy = 0,005 кг SO2/(м2·c·(кгSO2/кг воздуха)). Насадка из керамических колец 50х50х5 мм. Коэффициент смоченности насадки ψ = 1. Высота единицы переноса h0y = 1,17 м. Определить расход воды в абсорбере.
Ответ: L = 30 м3/ч
В абсорбере под атмосферным давлением при температуре 20 °С поглощается из парогазовой смеси 300 кг бензола в 1 ч. Начальное содержание пара бензола в парогазовой смеси 4% (об.). Степень извлечения бензола 0,85. Жидкий поглотитель, поступающий в абсорбер после регенерации, содержит 0,0015 кмоль бензола/кмоль поглотителя. Фиктивная скорость газа в абсорбере 0,9 м/с. Уравнение линии равновесия: Y* = 0,2X, где Y* и X выражены соответственно в кмоль бензола/кмоль инертного газа и кмоль бензола/кмоль поглотителя. Коэффициент избытка поглотителя φ = 1,4. Определить диаметр абсорбера и концентрацию бензола в поглотителе, выходящем из абсорбера.
Ответ: D = 1,03 м; xН = 0,149 кмоль б/кмоль погл
1000 кг бинарной смеси бензол-толуол, содержащей 30% (масс.) бензола, подвергают простой перегонке под атмосферным давлением. Определить количество и состав дистиллята, если содержание бензола в кубовом остатке равно 18%(масс.). Воспользоваться данными табл. 7.1.
Ответ: Д = 464,4 кг; x¯g = 0,438 мас.д. или 43,8%
2600 кг смеси уксусной кислоты и воды подвергают простой перегонке под атмосферным давлением. Исходная смесь содержит 10% (мол.) уксусной кислоты, остаток - 50% (мол.) уксусной кислоты. Определить массу остатка и дистиллята и состав дистиллята.
Ответ: Д = 2590,8 кг; W = 9,2 кг; x¯g = 0,732 масс.д.
В ректификационной колонне непрерывного действия разгоняется смесь этилового спирта и воды. Уравнение рабочей линии нижней части колонны: y = 1,28х - 0,0143. Определить массовый процент спирта в кубовом остатке. Колонна обогревается глухим паром.
Ответ: x¯w = 0,121 маcс.д. или 12,1%
В ректификационную колонну непрерывного действия подается 1000 кмоль/ч смеси, содержащей 30% (мол.) пентана и 70% (мол.) гексана. Верхний продукт содержит 95% (мол.) пентана, нижний - 90% (мол.) гексана. Определить количество верхнего и нижнего продуктов (в кг/ч), а также количество пара, конденсирующегося в дефлегматоре, если известно, что тангенс угла наклона рабочей линии верхней (укрепляющей) части колонны равняется 0,75.
Ответ: GД = 17106,3 кг/ч; Gw = 64693,6 кг/ч; Gv = 68425,2 кг/ч;
Из ректификационной колонны выходит 1100 кг/ч дистиллятора с содержанием 98,5% (масс.) легколетучего компонента и 3650 кг/ч кубового остатка с содержанием 96,6% (масс.) второго компонента. Число флегмы 2,94. Определить: а) массовый процент легколетучего компонента в питании колонны; б) количество пара (в кг/ч), поступающего из колонны в дефлегматор.
Ответ: XF = 25,4 % (масс.); GV = 4334 кг/ч
На одной из тарелок ректификационной колонны в верхней (укрепляющей) части кипит смесь азота и кислорода. Концентрация азота в жидкости, стекающей с тарелки, 50 % (мол.). Найти состав жидкости, стекающей сверху на данную тарелку, если одна ступень изменения концентрации соответствует одной тарелке. Число флегмы 2,3. Верхний продукт принять за чистый азот.
Ответ: xn = 68% (мол.)
В ректификационной колонне непрерывного действия получается 200 кг/ч уксусной кислоты с концентрацией 70% (мол.). Перерабатывается смесь уксусной кислоты с водой, смесь поступает в колонну при температуре кипения. Содержание уксусной кислоты в исходной смеси 31% (мол.). С верха колонны отгоняется вода, содержащая 8% (мол.) уксусной кислоты. Давление в колонне атмосферное. Определить число ступеней изменения концентрации при числе флегмы 4. Определить также расход в кубе колонны греющего пара, имеющего влажность 5%. Тепловые потери составляют 4% от полезно затрачиваемой теплоты.
Ответ: nТ = 9; Gг.п. = 737,7 кг/ч
В ректификационную колонну поступает 5000 кг/ч смеси, состоящей из 29% (масс.) метилового спирта и 71% (масс.) воды. Уравнение рабочей линии верхней (укрепляющей) части колонны: y = 0,73х + 0,264. Кубового остатка получается 3800 кг/ч. Определить: а) массовый процент метилового спирта в кубовом остатке; б) количество пара (в кг/ч), поступающего из колонны в дефлегматор; в) расход воды в дефлегматоре, если она нагревается в нем на 12 К.
Ответ: x¯w = 0,070 мас.д.; GV = 4440 кг/ч; Gв = 97030 кг/ч
Уравнения рабочих линий ректификационной колонны для разделения смеси бензола и толулола под атмосферным давлением: y = 0,723х + 0,263; y = 1,25х - 0,0188. В колонну подается 75 кмоль/ч смеси при температуре кипения. Греющий пар в кубе колонны имеет избыточное давление 3кгс/см2. Определить требуемую поверхность нагрева в кубе колонны и расход греющего пара, имеющего влажность 5%. Коэффициент теплопередачи К = 580 Вт/(м2·К). Тепловыми потерями пренебречь. Температуру кипения жидкости в кубе принять как для чистого толуола.
Ответ: Fk = 66.5 м2; Gгр.п. = 2191 кг/ч
В ректификационную колонну непрерывного действия подается смесь вода-этиловый спирт, содержащая 10% (масс.) спирта. Определить расход теплоты в кубе колонны и количество отводимой теплоты в дефлегматоре на 1 кг дистиллята, содержащего 94% (масс.) спирта, если кубовый остаток практически не содержит спирта. Исходная смесь вводится в колонну при температуре 70 °С. Укрепляющая часть колонны работает с числом флегмы 4. Тепловыми потерями пренебречь. Обогрев глухим паром.
Ответ: Qk = 5779.8 кДж/(кг·К) в Кубе; QД = 4689 кДж/кг в дефлегматоре
Найти влагосодержание, энтальпию, температуру мокрого термометра и точку росы для воздуха, покидающего сушилку при t = 50 °С и φ = 0,7.
Ответ: x = 0.062 кг вл/кг с.в.; J = 210 кДж/кг; tM = 45 °C; tP = 43 °C
Температура воздуха по сухому термометру 50 ˚С, по мокрому 30 ˚С. Найти все характеристики воздуха.
Ответ: x = 0.019 кг/кг; φ = 22%; I = 100 кДж/кг; tр = 25 ℃; рп = 21 мм рт.ст
Дата выполнения: 12/11/2012
Найти влагосодержание и относительную влажность паровоздушной смеси при 50 ˚С, если известно, что парциальное давление водяного пара в смеси 0,1 кгс/см2
Ответ: x = 0.067 кг вл/кг с.в.; φ = 70%
Сопоставить удельный расход воздуха и теплоты в сушилке для летнего и зимнего времени (в условиях Ленинграда), если в обоих случаях воздух, уходящий из сушилки, будет иметь t2 = 40 °C и ф2 - 0,6. Сушилка теоретическая, нормальный сушильный вариант. Характеристики состояния воздуха в различных районах в разное время года см. в табл. XL.
Ответ: lЗ = 36,7 кг с.в./ кг вл; qЗ = 4207 кДж/кг; lЛ = 49,8 кг с.в./ кг вл; qЛ = 3970 кДж/кг
Общее давление (абсолютное) паровоздушной смеси при 150 °С и относительной влажности φ = 0,5 составляет 745 мм рт. ст. Найти парциальное давление водяного пара и воздуха и влагосодержание воздуха.
Ответ: Pп = 372,5 мм рт ст; Pв = 372,5 мм рт ст; x = 0,622 кг вл/ кг с.в.
Влажный воздух с температурой 130 ˚С и φ=0,3 находится под давлением Pабс=7 кгс/см2 (~0,7 Мпа). Определить парциальное давление воздуха, его плотность и влагосодержание.
Ответ: рв = 6,1735 кгс/см2; ρвл.п = 5,70 кг/м3; x = 0,0833 кг/кг сухого воздуха
Дата выполнения: 16/10/2012
Какое количество влаги удаляется из материала в сушилке, если воздух поступает в сушилку в количестве 200 кг/ч (считая на абсолютно сухой воздух) с t1 = 95 ˚C, φ1 = 5%, а уходит из сушилки с t2 = 50 ˚C, φ2 = 60%. Определить также удельный расход воздуха.
Ответ: W = 4,6 кг/ч; l = 43.5 кг/кг
Определить производительность вытяжного вентилятора для сушилки, в которой из высушиваемого материала удаляется 100 кг/ч влаги при следующих условиях: t0 = 15 C, ф0 = 0,8, t2 = 45 С, ф2 = 0,6, П = 750 мм рт. ст.
Ответ: V = 3341.6 м3/ч
Воздух перед поступлением в сушилку подогревается в калорифере до 113 °С. При выходе из сушилки температура воздуха 60 °С и φ2 = 0,3. Определить точку росы воздуха, поступающего в калорифер. Процесс сушки идет по линии I = const.
Ответ: tр = 25 ℃
Определить часовой расход атмосферного воздуха и теплоты, а также температуру воздушной смеси перед калорифером в сушилке с рециркуляцией части отработанного воздуха при следующих условиях: Характеристика воздуха (считая на сухой воздух): атмосферного J0 = 50 кДж/кг; φ0 = 0,7 отработанного J2 = 260 кДж/кг; φ2 = 0,8 Количество возвращаемого воздуха 80% (от выходящего из сушилки) Влажность материала (считая на общую массу): начальная uн = 47% конечная uк = 5% Производительность сушилки (по влажному) материалу Gн = 1,5 т/ч
Ответ: L = 10198.8 кг/ч; Q = 613.9 кДж; tсм = 46 °С
Найти необходимый расход воздуха в сушилке и расход теплоты на калорифер при следующих условиях: Характеристика воздуха: атмосферного x0=0,01; t0=20 ˚C отработанного x2=0,028; t2=34 ˚C Влажность материала (считая на общую массу): начальная uн=50% конечная uк=13% Производительность сушилки по абсолютно сухому материалу Gc=1 т/ч Потери теплоты ∑Q с материалом, транспортным устройством и в окружающую среду (за вычетом теплоты, вносимой влагой) - 15% от общего количества теплоты.
Ответ: L = 47222 кг/ч; Q = 981 кВт
Дата выполнения: 22/08/2013
Влажный материал с начальной влажностью 33 %, критической 17 % и равновесной 2 %, высушивается при постоянных условиях сушки до 9 % влажности в течение 8 ч. Определить продолжительность сушки до 3 % влажности в тех же условиях. Влажность дана в процентах от массы абсолютно сухого вещества.
Ответ: τ2 = 16.2 ч
Определить поверхность нагрева вальцовой вакуум-сушилки производительностью 200 кг/ч (по высушенному материалу). Начальная влажность 50%, конечная 5% (считая на общую массу). Коэффициент теплопередачи 350 Вт/(м2·К); температура сушки 60 °С; удельная теплоемкость сухого материала 1,26·103 Дж/(кг·К); начальная температура материала 20 °С; давление греющего пара Рабс = 1,5 кгс/см2. Потери теплоты составляют 10% от общего количества теплоты, отдаваемого греющим паром.
Ответ: F = 2.9 м2
Найти температуру влажного материала в теоретической сушилке (в первом периоде сушки), если атмосферный воздух поступает в калорифер при t = 15 °С и φ = 0,8 и нагревается в нем до t = 123 °C.
Ответ: tм = 38 °С
В сушилке производительностью 500 кг/ч (по абсолютно сухому продукту) высушивается материал от 42 до 9% влажности (на абсолютно сухое вещество). Температура воздуха, поступающего в калорифер, t0 = 20 °С, а его точка росы tр = 8 °С. Процесс сушки в теоретической сушилке шел бы при I = 125 кДж/кг. Температура воздуха на выходе из сушилки t2 = 45 °С. Нормальный сушильный вариант. Определить расход греющего пара и поверхность нагрева калорифера, если давление (абсолютное) греющего пара 0,2 МПа и влажность 5%, а коэффициент теплопередачи К = 32 Вт/(м2·К). Сумма всех потерь теплоты составляет 15% от расхода теплоты в теоретической сушилке.
Ответ: Gг.п. = 335,7 кг/ч; F = 121,8 м2
Воздух с t = 60 °C и φ = 0,2 охлаждается холодной водой в трубчатом противоточном теплообменнике до точки росы. Охлаждающая вода нагревается от 15 до 25 °С. Определить расход охлаждаемого воздуха, парциальное давление водяного пара и его объемный процент в воздухе, а также расход охлаждающей воды, если поверхность теплообменника 15 м2, а коэффициент теплопередачи К = 46 Вт/(м2·К)
Ответ: L = 1776 кг/ч; G = 1399 кг/ч; pп = 30 мм.рт.ст.; φ1 = 0,04 или 4%
Найти температуру и влагосодержание воздуха, уходящего из теоретической сушилки, если средний потенциал сушки 41°С. Воздух поступает в калорифер при t0 = 15 °С φ =70%. Энтальпия воздуха, поступающего из калорифера в сушилку, I = 144,2 кДж/кг. Определить также температуру влажного материала (в первом периоде сушки).
Ответ: t2 = 58 °С; x2 = 0,032 кг/кг; tм = 37 °С
Дата выполнения: 11/09/2017
Определит температуру поступающего в теоретическую сушилку воздуха, если средняя движущая сила сушильного процесса Δxср = 0,0136 кг/кг, температура уходящего из сушилки воздуха t2 = 45 °С, а его относительная влажность φ = 60 %.
Ответ: t0 = 126 °С
Определить расход воздуха, расход греющего пара и требуемое его давление для противоточной воздушной сушилки, работающей по нормальному сушильному варианту. Производительность сушилки 600 кг/ч влажного материала, начальная влажность которого 50% (считая на общую массу), а конечная 9%. Воздух, поступающий в калорифер, имеет t0 = 10 °С, φ0 = 80%; воздух, выходящий из сушилки, имеет t2 = 50 °С, φ2 = 50%. Температуру греющего пара выбрать. Влажность греющего пара 6%. Расчет произвести: а) для теоретической сушилки, б) для действительной сушилки, принимая в ней температуру материала на входе 16 °C, на выходе 55 °С. Удельная теплоемкость высушенного материала 1,68 кДж/(кг·К). Масса транспортного устройства (стальной транспортер), несущего часовую загрузку сырого материала, 450 кг. Потери теплоты сушилкой в окружающую среду составляют 10% от количества теплоты, передаваемого воздуху в калорифере.
Ответ: L = 7500 кг/ч; Gг.п. = 550,6 кг/ч; Pабс. = 6 кгс/см2
В теоретическую сушилку, работающую с промежуточным (ступенчатым) подогревом воздуха, поступает 1800 кг/ч влажного материала с начальной влажностью 39%. Конечная влажность 8% (считая на общую массу). Воздух на выходе из сушилки имеет температуру 45 °С. Температура атмосферного воздуха 20 °С. Всего в сушильной установке три калорифера, в каждом из которых воздух нагревается до 70 °С. После каждого калорифера воздух в сушилке насыщается водяным паром до φ=0,7. Определить расход сухого воздуха и греющего пара. Давление греющего пара Рабс=0,3 МПа, влажность его 5%. Дать схему процесса на диаграмме Рамзина.
Ответ: Gг.п. = 1002,6 кг/ч; L = 16800 кг/ч
Расход пара в калорифере сушилки при давлении Ризб = 0,2 МПа и влажности 10% составляет 200 кг/ч. Расход теплоты на 10% больше расхода теплоты в теоретической сушилке. Площадь поверхности нагрева калорифера 41 м2. Атмосферный воздух имеет t0 = 25 °C и точку росы tр = 10 °С. Процесс сушки идет при I2 = 100 кДж/кг. Парциальное давление водяного пара в воздухе, покидающем сушилку, 25 мм рт. ст. Определить коэффициент теплопередачи в калорифере и производительность сушилки по влажному материалу, если поступающий в сушилку материал имеет влажность 60%, а выходящий из сушилки 10% (считая на общую массу).
Ответ: Kк = 34 Вт/(м2·К); Gн = 162.2 кг/ч
В сушилке производительностью 500 кг/ч (по высушенному материалу) высушивается материал от 70 до 10 % (считая на общую массу). Показания психрометра атмосферного воздуха 15 и 20 °С. Из сушилки воздух выходит с температурой 45 °С и относительной влажностью 50 %. Потери теплоты в сушилке и в калорифере составляют 8 % от расхода теплоты в теоретической сушилке. Определить площадь поверхности нагрева калорифера и расход греющего водяного пара, если он имеет давление Рабс = 0,2 МПа и влажность 5 %. Коэффициент теплопередачи в калорифере 35 Вт/(м2·К).
Ответ: Fк = 802,2 м2; Gг.п. = 1855,1 кг/ч
Определить производительность по высушенному материалу, поверхность нагрева калорифера и долю возвращаемого воздуха в теоретической сушилке с рециркуляцией части отработанного воздуха. Расход свежего атмосферного воздуха 6000 кг/ч, его энтальпия 50 кДж/кг, парциальное давление водяного пара в нем 12 мм рт. ст. Начальная влажность материала 40%, конечная 7% (на общую массу). Параметры воздушной смеси на входе в калорифер: х = 0,034; t = 40 °С. В калорифере воздух нагревается до 88 °С. Коэффициент теплопередачи в калорифере 47 Вт/(м2·К). Давление греющего водяного пара Ризб = 0,2 МПа.
Ответ: Gk. = 428 кг/ч; Fk. = 69.3 м2; доля возвращаемого отработанного воздуха 61,5%
WhatsApp:
Telegram: +79119522521