Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)
Кафедра процессов и аппаратов
О.П. Банных, Е.И. Борисова, В.А, Константинов, О.Н, Круковский, О.В. Муратов, В.Ф. Фролов, В.В. Фомин Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии
Методические указания к выполнению контрольных работ и курсовых проектов для студентов заочной формы обучения
Санкт-Петербург
2011
Контрольная работа 1. Гидравлика Задача 1
Вычислить необходимую мощность, затрачиваемую на перемещение G кг/ч жидкости по трубопроводу ∅ мм. Общей длиной L мм, при температуре t0 С. На трубопроводе имеется n1 внезапных на 900 и n2 плавный под углом φ0 поворотов радиусом R мм, n3 прямоточных вентиля, n4 нормальных вентиля и n5 задвижек. Высота подъёма h мм. Разность статических давлений в конце и начале трубопровода (противодавление) составляет ΔРдоп мм. рт. ст. КПД привода η. Задача 2
Вычислить необходимую мощность, затрачиваемую на перемещение V м3/ч (при нормальных условиях : 0°С и 760 мм РТ. ст.) газа по трубопроводу Ø dн xδ мм. Общей длиной L мм, при температуре t0 С и общем давлении в трубопроводе P мм рт. ст. На трубопроводе имеется n1 внезапный на 90° и n2 плавных под углом φ0 поворотов радиусом R мм, n3 прямоточных вентиля, n4 нормальных вентиля и n5 задвижек. Высота подъёма h мм. Разность статических давлений в конце и начале трубопровода (противодавление) составляет ΔРдоп мм рт. ст. КПД привода η.
Контрольная работа 2. Теплопередача Задача 1
В трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника охлаждается жидкость от температуры t1н до t1к. Расход жидкости G1. В межтрубное пространство противотоком поступает вода среднего качества, которая нагревается от t2н до t2к. Коэффициент теплоотдачи к воде равен α2. Средняя температура стенки труб со стороны жидкости tст. Определить необходимую площадь поверхности теплопередачи теплообменного аппарата и расход охлаждающей воды, если число труб в аппарате n, а их диаметр d.Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь. Задача 2
Воздух нагревается в трубах одноходового кожухотрубчатого теплообменника под атмосферным давлением от tн до tк насыщенным водяным паром, который конденсируется в межтрубном пространстве. Расход воздуха V0 (при нормальных условиях). Избыточное давление пара P, влажность φ. Коэффициент теплоотдачи пара α. Определить необходимую площадь поверхности теплопередачи теплообменного аппарата и расход пара, если число труб в аппарате n, а их диаметр d. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.
Контрольная работа 3. Выпаривание Задача 1
В выпарном аппарате упаривается Gн водного раствора от концентрации хн до концентрации хк. Раствор поступает при температуре tн. Температурная депрессия ∆tдепр, депрессия гидростатического эффекта ∆tг.эф, депрессия гидравлических сопротивлений ∆t г.с. Давление в барометрическом конденсаторе Р0. Коэффициент теплопередачи в греющей камере выпарного аппарата К. Потери теплоты в окружающую среду ε от полезно используемого количества теплоты Qпол. Избыточное давление греющего пара Pг.п.изб. Влажность греющего пара φ. Определить расход греющего пара, удельный расход греющего пара, поверхность теплопередачи греющей камеры выпарного аппарата. Задача 2
В выпарном аппарате упаривается водный раствор от концентрации хн до концентрации хк. Раствор поступает в выпарной аппарат при температуре кипения. Температурная депрессия ∆tдепр, депрессия гидростатического эффекта ∆tг.эф, депрессия гидравлических сопротивлений ∆tг.с. Давление в барометрическом конденсаторе Р0. Коэффициент теплопередачи в греющей камере выпарного аппарата К. Потери теплоты в окружающую среду ε% от полезно используемого количества теплоты Qпол. Расход греющего пара Gг.п. Избыточное давление греющего пара Pг.п.изб. Влажность греющего пара φ. Определить удельный расход греющего пара, расход исходного раствора, расход упаренного раствора, поверхность теплопередачи греющей камеры выпарного аппарата.
Контрольная работа 4. Абсорбция
Задача 1
Вычислить необходимую высоту насадочного абсорбера для поглощения паров целевого компонента(ЦК) из потока воздуха водой. Диаметр абсорбера D м, удельная поверхность используемой насадки σ м2/м3. Температура процесса t 0С. Расход воздуха V м3/ч при нормальных условиях. Концентрации ЦК в воздухе на входе и выходе из абсорбера составляют Yн кмоль/кмоль воздуха и Yв кмоль ЦК/кмоль воздуха.
Содержание ЦК в подаваемой на слой насадки воде равно нулю (Хн=0). Насадка смачивается водой на ψ. Коэффициент избытка воды над её теоретически минимальным расходом составляет φ. Коэффициент массопередачи ЦК от воздуха к воде Kу. Линейная равновесная зависимость имеет вид Y*(X)=AX в мольных долях ЦК в воздухе и в воде. Задача 2
Вычислить необходимый диаметр насадочного абсорбера для поглощения паров ЦК из потока воздуха водой. Высота абсорбера H м, удельная поверхность используемой насадки σ м2/м3. Температура процесса t 0С. Расход воздуха V м3/ч при нормальных условиях. Концентрации ЦК в воздухе на входе и выходе из абсорбера составляют Yн кмоль/кмоль воздуха и Yв кмоль ЦК/кмоль воздуха.
Содержание ЦК в подаваемой на слой насадки воде равно нулю (Хн=0). Насадка смачивается водой на ψ. Коэффициент избытка воды над её теоретически минимальным расходом составляет φ. Коэффициент массопередачи ЦК от воздуха к воде Kу. Линейная равновесная зависимость имеет вид Y*(X)=AX в мольных долях ЦК в воздухе и в воде.
Контрольная работа 5. Ректификация Задача 1
В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется бинарная смесь. Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси (питании) XF, в дистилляте XD, в кубовом остатке XW. Расход питания GF. Коэффициент избытка флегмы φ. Давление в колонне атмосферное. Греющий пар в кубе колонны имеет избыточное давление Pг.п.изб. Степень сухости пара x. Начальная температура воды, поступающей в дефлегматор 15 ºС, конечная температура воды 25 ºС. Коэффициент теплопередачи в дефлегматоре К.
Определить:
• расход дистиллята
• расход греющего пара
• расход воды в дефлегматоре
• поверхность теплопередачи дефлегматора.
Написать уравнение рабочей линии для верхней части колонны. Задача 2
В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется бинарная смесь. Расход смеси GF. Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси (питании) XF, в дистилляте XD, в кубовом остатке XW. Коэффициент избытка флегмы φ. Давление в колонне атмосферное. Температура воды на входе в дефлегматор и на выходе из него tн С и tк С. Коэффициент теплопередачи в дефлегматоре К.
Определить:
расход дистиллята;
расход кубового остатка;
поверхность теплопередачи дефлегматора;
расход воды в дефлегматоре.
Дать уравнение рабочей линии для нижней части колонны. Задача 3
В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется бинарная смесь. Расход дистиллята FD, расход кубового остатка GW. Концентрация легколетучего компонента в дистилляте XD, в кубовом остатке XW. Давление в колонне атмосферное. Греющий пар имеет избыточное давление Pг.п.изб. Степень сухости пара x=1. Коэффициент теплопередачи в кубе-испарителе К.
Определить:
расход питания;
состав питания;
расход греющего пара в кубе-испарителе;
поверхность теплопередачи куба-испарителя.
Дать уравнение рабочей линии для нижней части колонны.
При расчете рабочего флегмового числа следует использовать уравнение R=1,3Rmin+0,3.
Контрольная работа 6. Сушка Задача 1
Определить по диаграмме Рамзина температуру мокрого термометра и точку росы для воздуха с параметрами:.. Задача 2
Определить затраты теплоты Q кВт и производительность установки по конечному продукту Gк кг/ч в теоретической сушилке для двух случаев: при начальной влажности материала кг влаги/кг влажного материала и кг влаги/кг влажного материала. Начальная температура воздуха tн С и конечная температура tк С. Материал высушивается до конечной влажности кг влаги/кг влажного материала. Расход сухого воздуха L кг/ч. Влагосодержание воздуха начальное кг/кг и конечное кг/кг. Задача 3
Определить необходимые значения расхода воздуха и тепловой мощности для теоретической и реальной сушилок, работающих по нормальному сушильному варианту, расход и давление греющего пара парового калорифера. По диаграмме влажного воздуха найти точку росы и температуру мокрого термометра. Производительность по влажному материалу Gн кг/ч; начальная и конечная влажности материала кг/кг (влажного) и кг/кг; температура материала на входе в аппарат θн С и на выходе θк C. Состояние атмосферного воздуха до калорифера: t0 С и; после сушилки: t2 С, влагосодержание воздуха на выходе из сушилки х2 кг/кг. Удельная теплоемкость сухого продукта см кДж/(кг*К). Тепловые потери в окружающую среду составляют от расхода теплоты в теоретической сушилке.
WhatsApp:
Telegram: +79119522521