Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Расчет выпарной установки
Методические указания к выполнению курсового проекта
Часть I
Санкт-Петербург
1995

Стоимость выполнения курсовой работы по процессам и аппаратам на заказ от 4000 руб.

Курсовая работа
Расчет выпарной установки
По заданным исходным данным рассчитать поверхность выпарных аппаратов и подогревателей раствора, барометрический конденсатор и технико-экономические показатели работы установки.

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров
СПГТУРП
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
РАСЧЕТ АБСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКИ
Методические указания к выполнению курсового проекта
Часть 1
Санкт-Петербург
1995

Стоимость выполнения курсового проекта по процессам и аппаратам (абсорбция) составляет 3500 руб.
Курсовая работа состоит из пояснительной записки с расчетами + чертежа на формате А1.

Курсовой проект

Тема курсового проекта: «Абсорбционная установка»
Исходные данные:
Производительность по газовой смеси...
Начальная температура газовой смеси...
Состав смеси в объемных %...
Абсорбент...
Содержание основания...в кислоте...
Конечная температура кислоты...
Конечное содержание поглощаемого компонента в кислоте от равновесного...
Температура газа на входе в абсорбер...
Тип проектируемого абсорбера...
Объем работы:
1. Подробный расчет полного скруббера и абсорбера с определением размеров их элементов и общих размеров аппаратов.
2. Расчет(подбор) вспомогательного оборудования (насосов, теплообменников, вентилятора и пр.)
3. Чертеж аппарата на формате А1

Содержание пояснительной записки
Введение 2
1. Расчетная часть 12
1.1. Исходные данные: 12
1.2. Условия равновесия процесса и определение конечной концентрации кислоты 12
1.3. Расчет тарельчатого абсорбера 14
1.3.1. Определение расхода абсорбента 14
1.3.2. Определение диаметра абсорбера 16
1.3.3. Определение высоты абсорбера 22
1.3.4. Расчет гидравлического сопротивления абсорбера 25
1.4. Расчет и подбор вентилятора 26
Заключение 28
Список использованной литературы 29

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Ректификационная установка непрерывного действия
Методические указания к расчету курсового проекта
Факультет - автоматизированных систем управления технологическими процессами
Специальность:
280201 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов
240501 - Химическая технология высокомолекулярных соединений
150405 - Машины и оборудование лесного комплекса
240401 - Химическая технология органических веществ
240406 - Технология химической переработки древесины
Санкт-Петербург
2007

Стоимость выполнения курсового проекта по процессам и аппаратам (ректификация) составляет 4200 руб.
Курсовая работа состоит из пояснительной записки с расчетами + чертежа на формате А1.

Курсовой проект

Тема курсового проекта: «Ректификационная установка непрерывного действия»

Исходные данные:
1. Разделяемая смесь - этиловый спирт-вода
2. Производительность по исходной смеси...
3. Концентрация легколетучего компонента (в масс.%):
- в исходной смеси...
- в дистилляте...
- в кубовом остатке...
4. Температура исходной смеси...
5. Давление в колонне...
6. Конструкция колонны - тарельчатая с круглыми колпачками.
7. Обогрев колонны острым паром.
Рассчитать размеры ректификационной колонны, поверхности кипятильника, дефлегматора, подогревателя исходной смеси, холодильников дистиллята и кубового остатка, параметры насоса для подачи исходной смеси. Всю аппаратуру подобрать по стандарту и ГОСТу.

Содержание пояснительной записки.
Введение 3
1. Описание процесса и аппаратуры 4
2.1 Колпачковые колонны 4
2.2 Ситчатые колонны 5
2. Расчет тарельчатой ректификационной колонны непрерывного действия 8
2.1. Принципиальная схема установки 8
2.2. Определение минимального и рабочего флегмовых чисел 11
2.3. Материальный баланс процесса 14
2.4. Определение числа теоретических ступеней процесса ректификации графическим способом. 17
2.5. Вычисление числа действительных тарелок 18
2.6. Определение размеров колонны 19
2.7. Тепловые расчеты установки 22
3. Расчет вспомогательного оборудования 27
3.1. Расчет трубопроводов 27
3.2. Расчет теплообменной аппаратуры 29
3.2.1. Расчет подогревателя исходной смеси 29
3.2.2. Расчет холодильника дистиллята 33
3.2.3. Расчет холодильника кубового остатка 39
3.2.4. Расчет дефлегматора 43
3.2.5. Расчет и выбор насоса для подачи исходной смеси в установку 47
Заключение 50
Список использованной литературы 51

Министерство общего и профессионального образования РФ
Санкт-петербургский Государственный технологический Университет Растительных полимеров
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Методические указания к контрольным работам для заочного факультета
Санкт-Петербург
1996

Стоимость решения одной задачи по процессам и аппаратам от 250 руб

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 p_абс=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: d_э = 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 24/05/2011

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: ΔP_ТР = 28893 Н/м²

Дата выполнения: 05/05/2011

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: Δp_тр = 553

Дата выполнения: 01/10/2013

Найти потерю давления на трение для пара в стальном паропроводе длиной 50 м, диаметром 108х4 мм. Давление пара p_abc = 6 кгс/см² (~0.6 МПа), скорость пара 25 м/с.

Ответ: ΔP_тр = 1,1·10⁴ Па

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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 (р_изб). 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 27/08/2012

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; ω_b = 0,027 м/с

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 24/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 24/05/2011

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 р_абс = 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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: G_зим = 1,71·10⁴ кг/ч; G_лет = 1,46·10⁴ кг/ч

Дата выполнения: 09/10/2013

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

Насос перекачивает жидкость плотностью 960 кг/м³ из резервуара с атмосферным давлением в аппарат, давление в котором составляет р_изб = 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: N_уст = 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: t_max = 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: η_v = 0,89

Дата выполнения: 09/10/2013

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: H_вс ≤ 2,23 м

Дата выполнения: 23/09/2013

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; Δр_доп = 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

Какое количество воздуха будет подавать  вентилятор примера 2.12 при работе на сеть, у которой при расходе 1000 м³/ч сумма (Δр_ск+ Δр_тр+ Δр_м.с.) составляет 265 Па, а разность давлений в пространстве нагнетания и в пространстве всасывания равняется 20 мм.вод.ст.?

Ответ: Q = 930 м³/ч

Дата выполнения: 05/05/2011

Сколько воздуха будет подавать вентилятор примера 2.12 в сеть, у которой при расходе 1350 м³/ч сумма (Δр_ск+ Δр_тр+ Δр_м.с.) составляет 167 Па, а Δр_доп равно 128 Па?

Ответ: Q_РТ = 1650 м³/ч

Дата выполнения: 05/05/2011

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.

Дата выполнения: 05/05/2011

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; L_ад = 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 13/08/2012

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

Дата выполнения: 21/08/2012

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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) ω_ОС = 8·10^-5 м/с; б) при 15 °C ω_ОС = 0.79·10^-2 м/с, при 500 °C ω_ОС = 4·10^-3 м/с

Дата выполнения: 05/05/2011

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: ω_возд = 17,1 м/с

Дата выполнения: 13/08/2012

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: ω_возд = 8,35 м/с

Дата выполнения: 27/08/2012

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

.

Дата выполнения: 05/05/2011

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 ω_ос1 = 0,082 м/с; скорость осаждения пластинчатых частиц сланца ω_ос2 = 0,111 м/с.

Дата выполнения: 05/05/2011

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: d_э = 9,3·10^-4 м

Дата выполнения: 05/05/2011

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: G_вл.ос. = 2979 кг

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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: τ_пр = 0.4 ч или 24 мин

Дата выполнения: 05/05/2011

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: τ_пр = 1.82 ч

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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: τ_ПР = 58.43 мин

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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%

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 23/09/2013

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

Дата выполнения: 13/08/2012

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

Дата выполнения: 27/08/2012

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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: ω_кр = 0.266 м/с; Δp = 2359.585 Па

Дата выполнения: 05/05/2011

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: d_max = 1.34 мм; γ = 52%

Дата выполнения: 01/10/2013

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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.

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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 α_возд = 41 Вт/(м²·К), α_{гр.пара} = 11600 Вт/(м²·К); б) в выпарном аппарате, в котором α_{кип.раств} = 2320 Вт/(м²·К), α_{гр.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  α_газа = 58 Вт/(м²·К), α_воды = 580 Вт/(м²·К); б) в выпарном аппарате, в котором α_{кип. раств} = 2780 Вт/(м²·К), α_{гр. 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) Δt_ср = 50,5 °С; б) Δt_ср = 36,7 °С

Дата выполнения: 05/05/2011

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: Δt_ср = 30.5 °C

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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 Р_наб = 23 кПа.

Ответ: K = 2144.7 Вт/(м²·К)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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.

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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, t_ст = -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)

Дата выполнения: 05/05/2011

Этилацетат охлаждается в трубном пространстве горизонтального кожухотрубчатого теплообменника. Внутренний диаметр труб 21 мм, длина труб 3 м. Средняя температура охлаждаемого этилацетата t_ср = 50°С, средняя температура поверхности загрязнения стенки со стороны этилацетата t_ст = 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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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 t_ст=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: α_пл = 4200 Вт/(м²·К)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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 ≈ α_возд.

Ответ: G_г.п. = 221.5 кг/ч; H = 5.8 м

Дата выполнения: 05/05/2011

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/Pr_ст. ; б) с учетом влияния Pr/Pr_ст. .

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 р_абс = 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/05/2011

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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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 %

Дата выполнения: 21/05/2012

Производительность выпарного аппарата, обогреваемого насыщенным водяным паром с избыточным давлением p_изб = 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: p_гр.п.2 = 3,546 кг·с/см²

Дата выполнения: 05/05/2011

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 p_изб = 2 кгс/см² составляет 1450 кг/ч. Влажность греющего пара 4,5%. Определить потерю теплоты в окружающую среду.

Ответ: Q_пот = 80 кВт

Дата выполнения: 13/02/2012

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 р_абс=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: C_р-ра = 2758 Дж/(кг·К); G_г.п. = 189,5 кг

Дата выполнения: 25/05/2011

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 р_изб=2 кгс/см². Площадь поверхности теплообмена в аппарате 52 м², коэффициент теплопередачи 1060 Вт/(м^2·К). Тепловые потери аппарата в окружающую среду составляют 110000 Вт.
Определить: а) конечную концентрацию раствора; б) расход греющего пара при влажности его 5%.

Ответ: X_k = 40%; G_г.п. = 2684 кг/ч

Дата выполнения: 25/05/2011

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 Р_изб = 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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 Q_нагр + Q_исп. Принять Δt = 1 К.
Определить а) расход греющего насыщенного водяного пара (с избыточным давлением р_изб = 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: G_г.п. = 1440 кг/ч; G_вт.п. = 972 кг/ч; F = 2,8 м²

Дата выполнения: 25/05/2011

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 Р_ср = 0,4 кгс/см². Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара Р_изб = 1 кгс/см². Принять Δt_р.эф = 6,1 К. Коэффициент теплопередачи 950 Вт/(м^2·К). Потери теплоты составляют 3% от суммы (Q_нагр + Q_исп). Определить площадь поверхности нагрева выпарного аппарата.

Ответ: площадь поверхности нагрева F = 147,7 м²

Дата выполнения: 05/05/2011

По данным предыдущей задачи определить абсолютное давление в барометрическом конденсаторе, если гидравлическая депрессия Δt_г.с. = 1 К, а гидростатическая депрессия Δt_{г.эф. =} 6,1 К.

Ответ: давление в конденсаторе p_{0 =} 0,32 кг·с/см²

Дата выполнения: 05/05/2011

Как изменится производительность выпарного аппарата, работающего под атмосферным давлением, при обогреве насыщенным водяным паром с избыточным давлением Р_изб = 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 Δp_г.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)

Дата выполнения: 05/05/2011

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 Δt_г.эф. = 4 К. Коэффициент теплопередачи 900 Вт/(м²·К). Тепловые потери принять равными 5% от полезно используемого количества теплоты Q_нагр + Q_исп.

Ответ: G_Г.П. = 1486.4 кг/ч; F = 84.4 м²

Дата выполнения: 05/05/2011

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.)

Дата выполнения: 25/05/2011

Какое предельное число корпусов может быть в многокорпусной выпарной установке, если избыточное давление греющего насыщенного пара в первом корпусе p_изб = 2,3 кгс/см², остаточное давление в конденсаторе 147 мм рт. ст. Сумму температурных потерь во всех корпусах принять равной ∑∆t_пот = 41 K. Допустимая полезная разность температур в каждом корпусе должна быть не меньше 8 К.

Ответ: n = 4

Дата выполнения: 05/10/2012

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

Дата выполнения: 25/05/2012

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 %

Дата выполнения: 05/05/2011

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: x_н1 = 11.3 %;  Δt = 20.7 °C

Дата выполнения: 05/05/2011

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: W_Э = 85 кг/ч

Дата выполнения: 05/05/2011

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 (Q_нагр+Q_исп). Начальная температура разбавленного раствора 70 ˚С. Определить: а) сколько приходится добавлять греющего насыщенного водяного пара (пар сухой насыщенный, избыточное давление p_изб=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: ΔC_x = 0.00524 (кмоль ац)/(кмоль(ац+вода))
ΔC_y = 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))

Дата выполнения: 05/05/2011

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

Дата выполнения: 05/10/2012

Газовая смесь, содержащая 0,8%(об.) октана, сжимается компрессором до р_абс = 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%

Дата выполнения: 05/05/2011

Определить среднюю движущую силу и общее число единиц переноса n_0у 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: ΔY_ср = 0,0199 (кмоль б)/(кмоль ин.г.); n_оц = 1,678

Дата выполнения: 05/05/2011

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 n_0y. 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; Δy_ср = 0,0072 кмоль SO₂/кмоль(SO₂+N₂); n_0y = 6,25

Дата выполнения: 05/05/2011

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: К_x = 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; H_н = 6.45 м

Дата выполнения: 05/05/2011

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 n_0y; 3) высоту слоя насадки из керамических колец 50х50х5 мм. Коэффициент массопередачи: К_y = 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

Дата выполнения: 05/05/2011

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: β_Г = 0.037 м/с

Дата выполнения: 05/05/2011

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: β_ж = 2,17·10^-4 м/с

Дата выполнения: 05/05/2011

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 d_э = 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: β_Г = 0.0283 м/с

Дата выполнения: 05/05/2011

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.

H_T = 5.4 м; Д = 2.18 м

Дата выполнения: 05/05/2011

По условиям предыдущей задачи определить: 1) высоту насадочного абсорбера с насадкой из керамических колец 50х50х5 мм, приняв h_э - высоту слоя насадки, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ), равной 0,85 м; 2) величину коэффициента массопередачи в этом насадочном абсорбере К_y кг аммиака/(м²·с·(кг аммиака/кг воздуха)), считая коэффициент смоченности насадки ψ равным 0,9.

Ответ: H_н = 5.1 м; K_y = 0.013 кг/(м²·с·(кг NH₃/кг возд))

Дата выполнения: 05/05/2011

Абсорбер для улавливания паров бензола из парогазовой смеси орошается поглотительным маслом с мольной массой 260 кг/кмоль. Среднее давление в абсорбере р_абс=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) h_0y = 0,9 м; 4) высоту тарельчатого абсорбера при среднем к.п.д. тарелок 0,67 и расстоянии между тарелками 0,4 м.

Ответ: G_М = 12022,4 кг/ч; x¯_Н = 0,02 кг б/кг м; Д = 1,59 м; H_Н = 7,43 м; H_Т = 4,4 м

Дата выполнения: 05/05/2011

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 К_y = 0,005 кг SO₂/(м^2·c·(кгSO₂/кг воздуха)). Насадка из керамических колец 50х50х5 мм. Коэффициент смоченности насадки ψ = 1. Высота единицы переноса h_0y = 1,17 м. Определить расход воды в абсорбере.

Ответ: L = 30 м³/ч

Дата выполнения: 05/05/2011

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; x_Н = 0,149 кмоль б/кмоль погл

Дата выполнения: 05/05/2011

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%

Дата выполнения: 05/05/2011

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.

Дата выполнения: 13/02/2012

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%

Дата выполнения: 05/05/2011

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: G_Д = 17106,3 кг/ч; Gw = 64693,6 кг/ч; Gv = 68425,2 кг/ч;

Дата выполнения: 05/05/2011

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: X_F = 25,4 % (масс.); G_V = 4334 кг/ч

Дата выполнения: 05/05/2011

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: x_n = 68% (мол.)

Дата выполнения: 05/05/2011

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: n_Т = 9; G_г.п. = 737,7 кг/ч

Дата выполнения: 05/05/2011

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.; G_V = 4440 кг/ч; G_в = 97030 кг/ч

Дата выполнения: 25/05/2011

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/(м^2·К). Тепловыми потерями пренебречь. Температуру кипения жидкости в кубе принять как для чистого толуола.

Ответ: F_k = 66.5 м²; G_гр.п. = 2191 кг/ч

Дата выполнения: 05/05/2011

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: Q_k = 5779.8 кДж/(кг·К) в Кубе; Q_Д = 4689 кДж/кг в дефлегматоре

Дата выполнения: 05/05/2011

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; t_M = 45 °C; t_P = 43 °C

Дата выполнения: 05/05/2011

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; t_р = 25 ℃; р_п = 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%

Дата выполнения: 05/05/2011

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: l_З = 36,7 кг с.в./ кг вл; q_З = 4207 кДж/кг; l_Л = 49,8 кг с.в./ кг вл; q_Л = 3970 кДж/кг

Дата выполнения: 21/05/2012

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: P_п = 372,5 мм рт ст; P_в = 372,5 мм рт ст; x = 0,622 кг вл/ кг с.в.

Дата выполнения: 05/10/2012

Влажный воздух с температурой 130 ˚С и φ=0,3 находится под давлением P_абс=7 кгс/см² (~0,7 Мпа). Определить парциальное давление воздуха, его плотность и влагосодержание.

Ответ: р_в = 6,1735 кгс/см²; ρ_вл.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

Дата выполнения: 13/02/2012

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

Дата выполнения: 13/02/2012

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: t_р = 25 ℃

Дата выполнения: 30/07/2012

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 u_н = 47%
конечная u_к = 5%
Производительность сушилки (по влажному) материалу G_н = 1,5 т/ч

Ответ: L = 10198.8 кг/ч; Q = 613.9 кДж; t_см = 46 °С

Дата выполнения: 05/05/2011

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 u_н=50%
конечная u_к=13%
Производительность сушилки по абсолютно сухому материалу G_c=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

Дата выполнения: 05/05/2011

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 Р_абс = 1,5 кгс/см². Потери теплоты составляют 10% от общего количества теплоты, отдаваемого греющим паром.

Ответ: F = 2.9 м²

Дата выполнения: 05/05/2011

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: t_м = 38 °С

Дата выполнения: 05/05/2011

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 t_р = 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: G_г.п. = 335,7 кг/ч; F = 121,8 м²

Дата выполнения: 25/05/2011

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; p_п = 30 мм.рт.ст.; φ₁ = 0,04 или 4%

Дата выполнения: 30/07/2012

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; t_м = 37 °С

Дата выполнения: 11/09/2017

Определит температуру поступающего в теоретическую сушилку воздуха, если средняя движущая сила сушильного процесса Δx_ср = 0,0136 кг/кг, температура уходящего из сушилки воздуха t₂ = 45 °С, а его относительная влажность φ = 60 %.

Ответ: t₀ = 126 °С

Дата выполнения: 06/02/2012

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; G_г.п. = 550,6 кг/ч; P_абс. = 6 кгс/см²

Дата выполнения: 05/05/2011

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 Р_абс=0,3 МПа, влажность его 5%. Дать схему процесса на диаграмме Рамзина.

Ответ: G_г.п. = 1002,6 кг/ч; L = 16800 кг/ч

Дата выполнения: 25/05/2011

Расход пара в калорифере сушилки при давлении Р_изб = 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 t_р = 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: K_к = 34 Вт/(м²·К); G_н = 162.2 кг/ч

Дата выполнения: 25/05/2011

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 Р_абс = 0,2 МПа и влажность 5 %. Коэффициент теплопередачи в калорифере 35 Вт/(м²·К).

Ответ: F_к = 802,2 м²; G_г.п. = 1855,1 кг/ч

(решение задачи в формате pdf, отсканированная рукопись)

Дата выполнения: 25/05/2011

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 Р_изб = 0,2 МПа.

Ответ: G_k. = 428 кг/ч; F_k. = 69.3 м²; доля возвращаемого отработанного воздуха 61,5%

Дата выполнения: 25/05/2011

П.Г.Романков, В.Ф.Фролов, О.М.Флисюк
Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии
(примеры и задачи)

Готовые задачи по процессам и аппаратам можно приобрести онлайн.
Стоимость одной готовой задачи по процессам и аппаратам указана напротив каждой задачи.
Стоимость выполнения на заказ уточняйте при заказе.

Решение подробно расписано в формате Word. На почту высылаем файл word + копию в pdf.
Выполнены следующие задачи
(можно купить решенные ранее задания по процессам и аппаратам онлайн и мгновенно получить на email)

В результате сжигания 1 кг коксового газа в воздухе получены следующие массовые количества продуктов сгорания: N₂ – 8.74 кг; H₂O – 1.92кг и CO₂ – 1.45кг. Определить объемный состав продуктов горения.

Ответ: x(N₂)=0,691; x(H₂O)=0,236; x(CO₂)=0,073

Найти плотность смеси этанола и воды при 10°С; массовая доля этанола 40%.

Ответ: 908 кг/м³

Определить абсолютное давление в осушительной башне сернокислотного завода, если дифференциальный манометр, подключенный к внутреннему пространству башни, показывает разрежение 300 мм столба серной кислоты (98%) относительно атмосферного давления 750 мм рт.ст.

Ответ: p_абс = 94585 Па

Высота уровня мазута (относительной плотностью 0,95) от дна резервуара составляет 7700 мм (рис. 1.30). На высоте 800 мм от дна в стенке резервуара имеется лаз диаметром 760 мм, крышка которого крепится стальными болтами диаметром 10 мм. Определить давление мазута на дно резервуара и необходимое число болтов на крышке при допустимом напряжении стали на разрыв 700 кгс/см².

Ответ: p = 71760 Па; n = 6

Сравнить значения кинематической вязкости воды и воздуха при 80°С при атмосферном давлении.

Ответ: v_вода = 0,365·10^-6 м²/с; v_воздух = 21,1·10^-6 м²/с

Определить динамическую вязкость азотоводородной смеси при атмосферном давлении и 20°С, содержащей различные объемные доли азота: 25 и 75%. Давление и температура в обеих смесях одинаковы.

Ответ: 15,19·10^-6 Па·с и 17,55·10^-6 Па·с

Определить динамическую и кинематическую вязкость хлористого метила при p_изб = 1,0 кгс/м² и 60 °С.

Ответ: μ = 1,23·10^-5 Па·с; v = 3,38·10^-6 м²/с

Найти значение динамической вязкости масла при 50°С, если вязкость масла при 30°С μ₃₀ = 0,033 Па·с и при 90°С μ₉₀ = 0,0070 Па·с (за стандартную жидкость принять 100% глицерин)

Ответ: μ₅₀ = 0,0185 Па·с

В трубное пространство одноходового кожухотрубчатого теплообменника (рис. 1.21), имеющего 19 труб диаметром 20х2 мм, через нижний штуцер диаметром 57х3,5 мм поступает 2,75 л/с воды. Определить скорость воды в трубах.

Ответ: 0,720 м/с

Определить потерю давления на трение при перемещении 2,2 т/ч насыщенного водяного пара по трубопроводу диаметром 108×4 мм и длиной 50 м при давлении p_абс = 6,0 ат.

Ответ: Δp = 11646 Па

Определить в общем виде, как изменится потеря давления на трение в трубопроводе, по которому проходит азот, если при постоянном массовом расходе: а) увеличить абсолютное давление с 1 до 10 ат при неизменной температуре; б) увеличить температуру азота с 0 до t °C при одинаковом давлении.

Ответ: а) уменьшится в 10 раз; б) изменится в λ_t/λ₀·(273+t)/273 раз

Из открытого напорного бака в нижний, также открытый бак самотеком при температуре 20°C спускается глицерин по трубе диаметром 29×2 мм и общей длиной 110 м. Разность уровней глицерина в баках постоянная и составляет 10 м. Определить расход глицерина, если можно пренебречь местным сопротивлением и затратами разности давлений на создание кинетической энергии потока.

Ответ: v = 0,44 л/мин

Из реактора, в котором поддерживается разряжение 200 мм рт.ст., в открытый напорный бак насосом перекачивается 20 т/ч хлорбензола при 45°С. Стальной трубопровод диаметром 76х4 мм и длиной 26 м имеет 2 крана, диафрагму с внутренним отверстием d₀ = 48 мм, 5 плавных поворотов под углом 90° (R₀/d = 3.0). Определить потребляемую насосом мощность при КПД насосной установки 0,70 и высоте подъема хлорбензола 15 м.

Ответ: N = 1,59 кВт

По межтрубному пространству кожухотрубчатого теплообменного аппарата (без поперечных перегородок) под атмосферным давлением и при средней температуре -10°С проходит 3000 м³/ч (при нормальных условиях) азота. Диаметр 187 стальных труб теплообменника 18×2 мм; диаметр кожуха 426×12 мм; диаметр входного и выходного штуцеров равен 250 мм; длина труб 2,0 м (рис. 1.21). Рассчитать потери давления в межтрубном пространстве.

Ответ: Δp = 188 Па

Холодильный рассол (25% водный раствор CaCl₂) с расходом 4,6 м³/ч перекачивается из холодильной установки в конденсатор, расположенный на высоте 16 м. Плотность и динамическая вязкость рассола составляют ρ = 1200 кг/м³ и 9,5·10^-3 Па·с; общая длина и диаметр стального трубопровода 80 м и 32х2,5 мм; имеются 6 плавных поворотов на 90° (радиус поворота 0,11 м) и 4 прямоточных вентиля. Определить мощность, потребляемую насосной установкой, если ее общий КПД составляет 75%.

Ответ: N = 998 Вт

Вода при 10°С подается в открытый резервуар (рис. 1.33), расположенный на высоте 50 м по отношению к нижнему уровню воды, по стальному трубопроводу с внутренним диаметром 80 мм и расчетной длиной (собственная длина плюс эквивалентная длина всех местных сопротивлений) L_μ = L + (d/λ) Σζ_i = 165 м. Определить расходуемую насосной установкой мощность при подаче 575 л/мин воды, если общий КПД равен 0,65.

Ответ: N = 8,7 кВт

Определить необходимое давление воздуха, при котором он должен подаваться в монтежю (рис. 1.34) для подъема серной кислоты на высоту 21 м; потери давления на трения, местные сопротивления и на создание скорости потока Δp = 45100 Па.

Ответ: 5,24·10⁵ Па

Определить необходимую мощность электродвигателя насосной установки для перекачивания 14 л/с 30%-й соляной кислоты при развиваемом полном напоре 58 м. КПД насоса 0,69, КПД редуктора 0,90 и КПД электродвигателя 0,95.

Ответ: N = 15,5 кВт

Определить КПД насосной установки при подаче 380 л/мин толуола при полном напоре 31 м и потребляемой мощности 2,5 кВт.

Ответ: η = 0,667

Определить максимальную температуру перекачиваемой воды, при которой еще возможно ее всасывание на высоту 3,6 м, если поршневой насос (рис. 1.8) расположен на высоте 300 м над уровнем мирового океана, а общая потеря высоты всасывания составляет 5,5 м вод.ст.

Ответ: t = 41,2 °C

С помощью насоса двойного действия (рис. 1.23) с диаметрами плунжера и штока 180 мм и 50 мм, радиусом кривошипа привода 145 мм и частотой вращения 55 мин^-1 за 26,5 мин заполняется емкость диаметром 3,0 м и высотой 2,6 м. Вычислить коэффициент подачи насоса.

Ответ: η = 0,888

Определить теоретически допустимую высоту всасывания центробежным насосом, перекачивающим 140 м³/ч воды при температуре 30°С. Атмосферное давление 745 мм рт.ст., частота вращения колеса насоса 1800 мин^-1, суммарная потеря напора во всасывающей линии составляет 4,2 м.

Ответ: H = 1,1 м

Определить необходимые значения напора и потребляемой мощности при КПД насосной установки 0,55, если с помощью центробежного насоса необходимо перекачивать 15 м³/ч анилина по трубопроводу диаметром 70×2,5 мм из сборника с атмосферным давлением в аппарат с избыточным давлением 0,3 ат. Высота подъема 8,5 м; расчетная длина трубопровода с учетом местных сопротивлений 124 м; коэффициент трения в трубопроводе принять λ = 0,030.

Ответ: H = 16,1 м; N = 1,224 кВт

Определить производительность, развиваемый напор, потребляемую насосом мощность и КПД при 1450 мин^-1, если при n₁ = 1140 мин^-1 этот насос показал следующие данные: V_c = 15,6 л/с; Н = 42 м и N = 11 кВт.

Ответ: Q = 19,8 л/с; H = 67,9 м; N = 14,1 кВт

Испытания центробежного насоса дали следующие результаты:

Определить расход жидкости, подаваемой этим насосом на высоту 5,0 м по трубопроводу диаметром 76×4 мм и расчетной длиной (с учетом местных сопротивлений) 360 м. Принять λ = 0.030 и отсутствие противодавления. Найти также производительность насоса при тех же условиях, но с увеличенной до 19 м высотой подъема.

Ответ: 400 л/мин; 300 л/мин

Определить производительность шестеренчатого насоса при числе зубьев на шестерне 12, ширине зуба 30 мм, площади пространства между соседними зубьями 7,85 см², коэффициенте подачи насоса 0,70 и частоте вращения 650 мин^-1.

Ответ: v = 4,286·10^-3 м³/с

Определить необходимую мощность электродвигателя вентилятора производительностью 6600 м³/ч, развивающего полный напор 850 Па при КПД 0,65.

Ответ: N = 2,4 кВт

Вычислить, а также найти по T-S диаграмме состояния удельную затрачиваемую работу и температуру воздуха после его адиабатного сжатия в 3,5 раза при начальной температуре 0°С.

Ответ: 179,3 кДж/кг и 177,6°С
по диаграмме: ≈181,3кДж/моль и ≈450К

Определить мощность, затрачиваемую при адиабатическом сжатии 5,6 м³/ч диоксида углерода (при условиях всасывания) от 20 до 70 абсолютных атмосфер и начальной температуре -15°С. Вычислить также объемный КПД компрессора, если вредное пространство составляет 6% от описываемого поршнем объема, а показатель политропы для расширяющейся части газа n = 1.2.

Ответ: λ = 0,89; N = 4,6 кВт

Вычислить производительность одноступенчатого компрессора и потребляемую им мощность при сжатии от атмосферного давления до 4 абсолютных атмосфер воздуха при его начальной температуре 25°С. Диаметр и ход поршня 250 и 275 мм; частота хода поршня 5,0 с^-1; объем мертвого пространства составляет 5% от объема цилиндра; КПД компрессора 72%; показатель политропы для расширения воздуха, остающегося в мертвом пространстве, принять на 10% меньше показателя адиабаты.

Ответ: V_c = 0,06071 м³/с; N = 14,5 кВт

Определить допустимое значение степени адиабатического сжатия в одноступенчатом компрессоре для: а) воздуха; б) метана; в) бутана, если предельная температура после сжатия не должна превышать 160°С. Параметры всасывания соответствуют атмосферному давлению и 25°С.

Ответ: аа) ε=2,54 β=3,70 б) ε=3,34 β=4,85 в) ε=18,2 β=155

Определить удельную работу на адиабатическое сжатие водорода от 1,5 до 17 абсолютных атмосфер при одно- и двухступенчатом сжатии и начальной температуре 20°С. Степени сжатия в каждой из двух ступеней одинаковы; после первой ступени водород охлаждается до начальной температуры.

Ответ: 4,4 МДж/кг; 3,85 Мдж/кг

Определить число ступеней адиабатического сжатия азота от 1 до 120 абсолютных атмосфер, если допустимая температура после сжатия в каждой из ступеней не должна превышать 140°С.

Ответ: 4 ступени

Определить потребляемую компрессором мощность и суммарный расход воды на два промежуточных и концевой холодильники трехступенчатого поршневого компрессор, в котором сжимается 625 м³/ч (при нормальных условиях) этилена от 1 до 18 абсолютных атмосфер. Охлаждение газа между ступенями и после сжатия производится до начальной температуры 20°С. Степень сжатия во всех ступенях одинаковая. Вода, отводящая выделяющуюся при адиабатическом сжатии теплоту, нагревается на 13 К.

Ответ: N = 59,92 кВт; V = 3,93 м³/с

Вычислить необходимую мощность, затрачиваемую на перемещение 800 кг/ч анилина по трубопроводу диаметром 20х1,5мм, общей длиной L = 200 м и средней шероховатостью внутренней поверхности e = 0,2 мм при температуре 40°С. На трубопроводе имеются 3 нормальных вентиля и одна задвижка, 3 внезапных (на 90°) и два плавных поворота под углом 90° и радиусом 100 мм. Высота подъема жидкости составляем 15 м. Разность статических давлений в конце и в начале трубопровода (противодавление) составляет Δp_доп = 500 мм рт ст КПД привода равен 0,8.

Ответ: N = 139,6 Вт

Определить необходимую мощность для перемещения 900 м³/ч (при 0°С и 760 мм рт.ст.) диоксида углерода по трубопроводу 108х4 мм общей длиной 400 м и общем давлении в трубопроводе 500 мм рт.ст. Шероховатость внутренней поверхности трубы равна 0,2 мм; температура диоксида углерода 50°С. На трубопроводе имеются 5 внезапных поворотом на 90° и один плавный поворот под углом 120° и радиусом 600 мм, один прямоточный и 2 нормальных вентиля, а также одна задвижка. Высота подъема трубопровода 10 м. Противодавление составляет 800 мм рт.ст. КПД привода равен 0,7.

Ответ: N = 197,3 кВт

Найти отношение диаметров шарообразных частиц свинцового блеска плотностью 7800кг/м³ и кварца плотностью 2600кг/м³, осаждающихся при ламинарном режиме обтекания частиц с одинаковой скоростью в воздухе и воде.

Ответ: в воздухе 0,577; в воде 0,485

Определить скорость воздуха (при 60°С) в вертикальной трубке-сушилке, обеспечивающую восходящее движение частиц плотностью 200 кг/м³ и диаметром 3 мм.

Ответ: 4,30 м/с

Рассчитать необходимую скорость восходящего потока воздуха для сепарирования частиц диаметром менее 1,0 мм от более крупных. Температура воздуха 20°С; плотность частиц 3230 кг/м³.

Ответ: 9,61 м/с

Определить расстояние между полками пылеосадительной камеры (рис. 2.2), чтобы в ней успевали осаждаться частицы колчеданной пыли диаметром более 15 мкм. Остальные условия соответствуют примеру 2.6.
Плотность частиц 5000 кг/м³
Длина камеры 4,55 м
ширина 1,71 м
высота 4,0 м
расход запыленного газа 2000 м³/ч(расход отнесен к нормальным условиям)
температура 400^°С
вязкость 0,03·10^-3Па·с.

Ответ: h = 0,465 м

Определить размеры частиц пыли плотностью 3700 кг/м³, которые будут осаждаться в пылеосадительной камере (рис. 2.2) длиной 4,55 м, шириной 1,71 м и высотой 4,0 м с расстоянием между полками 100 мм при прохождении через нее 2000 м³/ч запыленного газа (расход отнесен к нормальным условиям) при температуре 400^°С и вязкости 0,03·10^-3 Па·с.

Ответ: d = 8,09 мкм

Определить диаметр отстойника (рис. 2.3) для непрерывного осветления водной суспензии мела при температуре 35°С. Остальные условия принять как в примере 2.7.
Производительность 80 т/ч начальной суспензии
Массовая доля мела 8%
Диаметр наименьших частиц для осаждения 0,035 мм
Влажность образующегося шлама 70%

Ответ: D = 6,37 м

Как изменится производительность отстойника, если температуру осветляемой суспензии в нем повысить с 15 до 50°С? В обоих случаях режим обтекания частиц полагать ламинарным.

Ответ: производительность возрастет в 2,1 раза

Вычислить плотность водной суспензии (массовая доля твердой фазы 10%), если ее относительная плотность равна 3,0.

Ответ: ρ_с = 1071 кг/м³

Определить скорости осаждения в воде продолговатых частиц угля и пластинчатых частиц сланца, имеющих одинаковый эквивалентный диаметр 2,0 мм. Температура воды 25°С; плотность угля и сланца 1400 и 2200 кг/м³.

Ответ: а) 0,0775 м/с  б) 0,104 м/с

Рассчитать эквивалетный диаметр частиц свинцового блеска угловатой формы, скорость осаждения которых в воде при 15°С равна 0,25 м/с. Плотность частиц 7500 кг/м³.

Ответ: d = 0,943 мм

Определить массу осадка влажностью 25%, собирающегося на фильтрующей перегородке в результате фильтрования 10 м³ суспензии плотностью 1120 кг/м³ с массовой долей твердой фазы 20%.

Ответ: 2987 кг

Определить массу (считая на сухое вещество) осадка, полученного в результате фильтрования водной суспензии с массовой долей твердой фазы 20% и получения 15 м³ фильтрата.

Ответ: m = 3750 кг (при влажности осадка 30%  m = 4200 кг)

На опытном фильтре рабочей площадью 1,0·10^-2 м² было собрано за 10 мин 0,110 л и за 45 мин 0,250 л фильтрата. Вычислить время, необходимое для получения 65 л фильтрата при фильтровании той же суспензии при тех же условиях процесса. Поверхность промышленного фильтра составляет 4,2 м².

Ответ: 18,5 мин

Определить время промывки осадка 4,0 л/м² промывной жидкости при следующих значениях полученных опытным путем констант процесса: K = 2.62·10^-7 м²/с  и C = 1.64·10^-3 м³/м². В момент окончания предыдущего процесса фильтрования было собрано 15,5 л фильтрата с одного квадратного метра фильтрующей перегородки; свойства промывной жидкости и условия промывки идентичны свойствам фильтрата и условиям фильтрования.

Ответ: t = 8,72 мин

Определить необходимую поверхность фильтрования рамного фильтр-пресса для получения 5,0 м³ фильтрата в течение 2,5 ч, если значения констант фильтрования K = 7.1·10^-7 м²/с и C = 1,2·10^-3 м³/м².

Ответ: S = 63,5 м²

В барабанном вакуум-фильтре (рис. 2.4.) фильтруется 3,0·10^-3 м³/с суспензии, имеющей плотность 1200 кг/м³ и содержащей 20% твердой фазы. Предварительно определенные при тех же условиях значения констант K = 1,03·10^-5 м²/с и C = 5,4·10^-3 м . Определить необходимую поверхность и частоту вращения барабана промышленного фильтра, если необходимая влажность осадка 30% при опытном фильтре достигается за 40 с. Активная фильтрующая поверхность барабанного вакуум-фильтра составляет 35% от общей поверхности барабана.

Ответ: S = 18,8 м²; n = 0,75 мин^-1

Вычислить время промывки слоя осадка первоначально чистой водой и необходимое для промывки количество воды, если массовая концентрация отмываемого из осадка компонента должна быть 3,5·10^-3 кг/л при ее значении в начале процесса промывки 120 кг/м³. Интенсивность промывки 0,110·10^-3 м³/(м²·с), константа промывки K_n = 0,610, толщина слоя осадка 40мм, поверхность фильтрующей перегородки 4,8 м².

Ответ: τ = 35,1 мин; V = 1,11 м³

Каким образом изменится производительность барабанного вакуум-фильтра, если: 1) увеличить вдвое фильтрующую поверхность; 2) увеличить вдвое движущую разность давлений; 3) увеличить вдвое массовую концентрацию твердой фазы в исходной суспензии; 4) уменьшить вдвое вязкость фильтрата (например, повышением температуры суспензии).

Ответ: производительность увеличится в  раз

Воспользовавшись уравнением (2.7) и полагая в нем C ≈ 0, показать ориентировочно, как влияет изменение частоты вращения барабанного вакуум-фильтра (рис. 2.4.) на его производительность (например, при увеличении частоты вращения барабана на 50%).

Ответ: при увеличении частоты вращения на 50% производительность возрастает на 22%

Подобрать циклон типа НИИОГаз (см. рис. 2.8 и п. 14) для улавливания частиц пыли плотностью 1200 кг/м³ и наименьшим диаметром 15 мкм из потока воздуха, расход и температура которого 5100 м³/ч (при 0°С и 760 мм рт.ст.) и 50°С соответственно. Определить перепад давления в потоке перед циклоном и после него.

Ответ: ЦН-15 Δp = 809 Па

Во сколько раз быстрее осаждаются одни и те же частицы в центрифуге по сравнению с осаждением в гравитационном отстойнике, если диаметр барабана 1,0 м и n = 600 мин-1. Режим осаждения частиц в обоих случаях считать ламинарным.

Ответ: 201

Пренебрегая трением вала в подшипниках и трением барабана о воздух, определить время разгона барабана центрифуги, в который загружено 300 кг суспензии. Внутренний диаметр и высота барабана 1,0 м и 0,78 м, его масса 200 кг. Рабочая частота вращения барабана 800 мин^-1. Мощность электродвигателя 6,0 кВт; общий КПД 0,8. Коэффициент заполнения барабана суспензией 0,50.

Ответ: τ_п = 78 с

Определить необходимое число центрифуг периодического действия с размерами барабана D = 1,2 м и H = 0,50 м для фильтрования 50 т/сут суспензии относительной плотности 1,8, с массовой долей твердой фазы 40%;  относительная плотность жидкой фазы составляет 1,1. Продолжительность одной операции 25 мин. Число рабочих часов в сутках принять равным 20. Коэффициент заполнения барабана 0,5.

Ответ: 3

Определить производительность (по питанию) отстойной центрифуги АОГ-1800 при температуре водной суспензии мела с наименьшим размером частиц 2 мкм, равной 40 °С. Длина барабана 700 мм, диаметр борта 1300 мм, частота вращения n = 735 мин^-1; КПД равен 0,45.

Ответ: V = 7,25 м³/ч

Определить производительность шнековой осадительной центрифуги НОГШ – 600 по водной суспензии гипса с наименьшим размером частиц 2 мкм и температурой суспензии 50 °С. Диаметр сливного цилиндра барабана 480 мм, длина зоны осаждения 350 мм, частота вращения барабана n₁ = 1400 мин^-1.

Ответ: 5,0 м³/ч

Осаждение частиц какого размера обеспечит центрифуга НОГШ-230 при разделении 3,0 м³/ч водной суспензии каолина при 35°С? Диаметр сливного цилиндра барабана 180 мм, его длина 164 мм, частота вращения составляет 1600 мин^-1.

Ответ: d = 6,18 мкм

Определить скорость вертикального потока воздуха, необходимую для начала псевдоожижения слоя сферических частиц алюмосиликагеля размером 1,2 мм. Плотность частиц составляет 968 кг/м³. Температура воздуха 100°С. Определить также перепад статического давления на псевдоожиженом слое, если высота неподвижного слоя составляет 400 мм.

Ответ: 0,27 м/с; 2279 кПа

Определить наибольший диаметр гранулированных частиц угля плотностью 660 кг/м³, начинающих переходить во взвешенное состояние в воздухе при скорости потока 0,2 м/с и температуре 180°С. Определить также объемную долю частиц при скорости воздуха 0,4 м/с.

Ответ: d = 1,26 мм; φ = 0,547

Цилиндровое масло, имеющее вязкость 18,0 Па·с и плотность 930 кг/м³, на ¾ заполняет бак диаметром 900 мм и высотой 1100 мм. Определить необходимую мощность электродвигателя для вращения в масле трехлопастной пропеллерной мешалки с частотой 180 мин^-1.

Ответ: 154 Вт

Определить, с какой частотой будет вращаться лопастная мешалка диаметром 0,5 м в разбавленном водном растворе при его температуре 64°С, если потребляемая электродвигателем мощность составляет 0,8 кВт, а физические свойства раствора можно принять как для воды при комнатной температуре.

Ответ: n = 88 об/мин

Как увеличится термическое сопротивление стенки стальной трубы диаметром 38×2,5 мм, если покрыть ее слоем эмали толщиной 0,5 мм?

Ответ: увеличится в 10 раз

Определить тепловой поток, теряемый паропроводом диаметром 51×2,5 мм и длиной 40 м, покрытым слоем теплоизоляции толщиной 30 мм, имеющей теплопроводность 0,116 Вт/(м·К). Температура наружной поверхности изоляции 45 °С, внутренней поверхности трубы 175 °С.

Ответ: Q = 4,87 кВт

Вычислить часовую потерю холода с одного погонного метра стальной трубы диаметром 60×3 мм, изолированной слоями пробки толщиной 30 мм и совелита толщиной 40 мм. Температуры внутренней поверхности трубы -110°С и наружной поверхности совелита 10°С.

Ответ: q = 136 кДж/(ч·м)

Вычислить теплопроводность: а) жидкого хлороформа при 20 °С; б) диоксида серы при 160 °С и атмосферном давлении; в) 25%-го водного раствора хлорида кальция при 30°С

Ответ: а) λ = 0,180 Вт/(м·К); б) λ = 0,180 Вт/(м·К); в) λ_p,30  = 0,545 Вт/(м·К)

При атмосферном давлении испаряется 1650 кг/ч толуола, подаваемого в кипятильник при температуре кипения. Определить необходимый расход водяного пара: а) сухого насыщенного при избыточном давлении 0,40 МПа; б) перегретого до 250 °С, pизб = 0,40 МПа. Принять удельную теплоемкость перегретого водяного пара с = 2,14 кДж/кг·К. Конденсат греющего пара отводится при температуре конденсации.

Ответ: а) G = 282,4 кг/ч; б) G = 256,9 кг/ч

До какой температуры можно нагреть 2 т раствора, если расход глухого пара давлением p_изб = 3 кгс/см² составил 200 кг за 2,5 ч? Расход теплоты на нагрев массы аппарата и на потери в окружающую среду составил 2,03 кВт. Начальная температура раствора 10°С. Удельная теплоемкость раствора 2,50 кДж/(кг·К).

Ответ: t₂ = 91,9ºC

Определить тепловой поток, передаваемый в конденсаторе, где при атмосферном давлении конденсируется 850 кг/ч пара сероуглерода. Пар поступает при 90°С, жидкий сероуглерода выходит переохлажденным на 8 К. Удельная теплоемкость пара 0,67 кДж/(кг·К)

Ответ: Q = 92,0 кВт

Определить изменение коэффициентов теплопередачи в теплообменном аппарате, изготовленном из стальных труб с толщиной стенки 3 мм, если на поверхности труб отложится слой водяного камня толщиной 2 мм: а) в водяном холодильнике для газа, в котором α_г = 58 Вт/(м²·К), α_в = 580 Вт/(м²·К); б) в выпарном аппарате, в котором α_г.п = 11600 Вт/(м²·К), α_р = 2780 Вт/(м²·К).

Ответ: а) с 52,6 до 50,3 Вт/(м²·К); б) с 1959 до 734 Вт/(м²·К)

Вычислить часовую потерю холода с одного погонного метра стальной трубы диаметром 60×3 мм, изолированной слоями пробки толщиной 30 мм и совелита толщиной 40 мм. Температуры внутренней поверхности трубы -110°С и наружной поверхности совелита 10°С.

Ответ: q = 136 кДж/ч·м

Определить коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубы длиной 3,0 м и диаметром 0,021 м, в которой со скоростью 0,30 м/с проходит 21,2%-й раствор хлорида натрия, имеющий температурный коэффициент объемного расширения 3,5·10^-4 К^-1 и нагревающийся от -15 до -12°С. Температура внутренней стенки трубы -6,5°С.

Ответ: 273 Вт/(м²·К)

Сравнить значения коэффициентов теплоотдачи от бензола к внутренней поверхности горизонтальной и вертикальной (движения снизу вверх) трубы диаметром 25×2 мм и длиной 4,0 м при скорости бензола 0,050 м/с и его средний температуре 50°С. Температура внутренней поверхности трубы 30°С.

Ответ: α = 158 Вт/(м²·К); α = 146 Вт/(м²·К)

Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности горизонтальной трубы внешним диаметром 76 мм в условиях естественной конвекции. Средняя температура воды 25°С, температура поверхности трубы 45°С.

Ответ: 509 Вт/(м²·К)

В условиях естественной конвекции около горизонтальной трубы диаметром 38×2 мм охлаждается толуол, имеющий среднюю температуру 50°С. Температура наружной стенки трубы 30°С. Определить значение коэффициента теплоотдачи.

Ответ: α = 120,5 Вт/(м²⋅К)

Определить коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности 91 трубы диаметром 57х3 мм и высотой 4,0 м при пленочном стекании 14,4 кг/с воды и нагреве ее от 18 до 25 °С. Средняя температура внутренней поверхности трубы 26 °С.

Ответ: α = 2219,4 Вт/(м·К)

По вертикальной стенке высотой 5,0 м равномерной пленкой стекает 60%-я серная кислота в количестве 2,1 л/с на 1 м ширины стенки. Средняя температура кислоты 50°С, поверхности стенки 24°С. Определить коэффициент теплоотдачи от пленки к поверхности холодильника. Теплопроводность кислоты принять равной 0,43 Вт/(м·К).

Ответ: α = 3020 Вт/м²·К

Под атмосферным давлением кипит 20%-й водный раствор хлорида натрия. Определить коэффициент теплоотдачи от греющей поверхности к раствору при разности их температур 10 К. Теплопроводность раствора 0,658 Вт/(м·К).

Ответ: 52,3 Вт/(м²·К)

Внутри вертикальных труб высотой 4,0 м под атмосферным давлением кипит толуол. Вычислить коэффициент теплоотдачи к толуолу, если температура внутренней поверхности трубы составляет 125,3 °С.

Ответ: 1035 Вт/(м²·К)

Определить среднее по высоте значение коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности вертикальных труб теплообменника, в межтрубном пространстве которого под атмосферным давлением конденсируется насыщенный пар метилового спирта. Высота труб 3,0 м, температура наружной поверхности труб 62°С.

Ответ: 2309 Вт/(м²·К)

Определить среднее значение коэффициенты теплоотдачи при конденсации насыщенного водяного пара абсолютным давлением 6,3 кгс/см² на наружной поверхности труб шахматного пучка. Наружный диаметр труб 38 мм, расчетное число труб по высоте 11. Температура наружной поверхности труб 152°С, конденсирующийся пар содержит 0,5% воздуха.

Ответ: λ_в = 4920 Вт/(м²·К)

Сколько растворителя необходимо выпарить из 1800 кг/ч исходного раствора, чтобы массовая доля растворенного вещества изменялась: а) от 1 до 3%; б) от 20 до 60%?

Ответ: а) W = 1200 кг/ч; б) W = 1200 кг/ч

Определить значения удельных расходов сухого насыщенного водяного пара при выпаривании воды (например, с целью дистилляции) под атмосферным давлением и под разрежением 0,8 кгс/см². Абсолютное давление греющего пара 2,0 кгс/см². Вода поступает в кипятильник: а) предварительно подогретой до температуры кипения; б) с температурой 15°С.

Ответ: 1,2 кг/кг; 1,04 кг/кг; 1,16 кг/кг; 1,08 кг/кг

Определить новое давление греющего пара, если необходимо повысить производительность выпарного аппарата, обогреваемого прежде насыщенным водяным паром (p_изб = 1,5 кгс/м²), с 1200 до 1900 кг/ч по исходному раствору. Выпаривание в обоих случаях производится под атмосферным давлением при температуре кипения 105°С и подаче раствора при температуре кипения. Тепловые потери отсутствуют; значения коэффициента теплопередачи и конечной концентрации раствора остаются неизменными.

Ответ: p = 1,85 кгс/см²

Определить расход греющего пара влажностью 4,5 % и избыточным давлением 2 кгс/см² при выпаривании под атмосферным давлением 1,4 т/ч водного раствора от 9 до 32%. Температура исходного раствора 18°С, упаренного раствора 105°С; потери теплоты в окружающую среду составляет 80 кВт.

Ответ: G = 0,254 кг/с

При атмосферном давлении упаривается 0,746 кг/с водного раствора с начальной температурой 95°С и массовой долей растворенного вещества 7%. Температура кипения в аппарате 105°С, температура раствора на выходе 103°С. Избыточное давление насыщенного греющего пара p_изб = 2 кгс/см². Поверхность греющей камеры F = 52 м², коэффициент теплопередачи K = 1060 Вт/(м²⋅К). Потери теплоты в окружающую среду составляют 110 кВт. Определить концентрацию раствора на выходе из выпарного аппарата и необходимый расход греющего пара при его влажности 5%.

Ответ: 43,2%; 2684 кг/ч

Под атмосферным давлением происходит непрерывное концентрирование раствора сульфата аммония от 12,5 до 30,6%. Расход концентрированного раствора 800 кг/ч; исходный раствор предварительно подогревается в теплообменнике от 24 до 80 °С вторичным паром выпарного аппарата; остальной расход вторичного пара (экстра-пар Е) отводится для обогрева других аппаратов (рис. 4.3). Тепловые потери составляют 6% от суммарной теплоты нагрева в выпарном аппарате и испарения (Q_нагр + Q_исп). Потеря разности температур вследствие гидравлического сопротивления трубопровода от сепаратора до теплообменника Δt_г.с.= 1,0 К. Определить расход греющего пара (пар насыщенный, p_изб = 2 кгс/см², влажность 5%); расход экстра-пара и необходимую поверхность подогревателя при коэффициенте теплопередачи в нем K = 700 Вт/(м²·К).

Ответ: 1428 кг/ч; 970,4 кг/ч; 3,87 м²

Вычислить удельные теплоту испарения и теплоемкость 48%-го водного раствора едкого натра при давлении p_абс = 0,80 кгс/см², если при его кипении под давлением 760 мм рт.ст. температура кипения 140°С, а под абсолютным давлением p_абс = 0,20 кгс/см²- 99ºC

Ответ: r = 2027 Дж/кг; c_р-р =2808 Дж/(кг·К)

Определить необходимую поверхность греющей камеры и расход сухого греющего пара абсолютным давление 2 кгс/см² при упаривании 1,6 т/ч раствора от 10 до 40% под давлением 1 кгс/см². Температура исходного раствора 30°С; полезная разность температур составляет 12К; гидростатическая депрессия Δt_г.эф. = 4,0 °C. Коэффициент теплопередачи K = 900 Вт/(м²К). Потери теплоты составляют 5% от полезно использованного теплового потока (Q_исп + Q_нагр).

Ответ: F = 84,7 м²; G = 1491 кг/ч

Под разрежением 0,20 кгс/см² упаривается 1500 кг/ч раствора от 8 до 36%. Определить необходимый расход воды, подаваемой: а) в барометрический конденсатор смешения; б) в поверхностный конденсатор. В обоих случаях температура отходящего конденсата на 5К ниже температуры конденсации, а вода нагревается от 15 до 35°С.

Ответ: а) 35,0 т/ч; б) 32,4 т/ч

Определить необходимые значения давления и удельного расхода греющего пара (степень сухости 98%) при упаривании под абсолютным давлением p₁ = 0,8 кгс/см² 2,0 кг/с раствора от 5 до 8% с начальной температурой 70°С. Поверхность греющей камеры 90 м², коэффициент теплопередачи 1500 Вт/(м²·К). Потери разности температур вследствие гидростатического эффекта Δt_г.эф = 2,0 °С; температурная депрессия Δt_депр = 5,5 °С. Потери теплоты в окружающую среду пренебрежимо малы. Сравнить полученный результат с удельным расходом греющего пара при тех же условиях, но при температуре исходного раствора 130°С.

Ответ: а) p = 1,71 кгс/см² G = 0,880 кг/с d = 1,173 б) d = 0,876

В двухкорпусной прямоточной установке выпаривается 1,0 т/ч 8%-го водного раствора при абсолютных давлениях 1,0 и 0,3 кгс/см² в первом и втором корпусах. Массовая доля растворенного вещества в растворе после первого корпуса 12%. Температуры раствора на выходе из первого корпуса 104°С, из второго 77°С. Обогрев второго корпуса производится вторичным паром первого без отбора экстра-пара. Пренебрегая тепловыми потерями, определить конечный состав раствора.

Ответ: x_k2 = 25,9%

В условиях примера 4.14 определить значения тех же величин, приняв промежуточный состав раствора на выходе из первого корпуса: 1) х_к1=х_н2=9%; 2) х_к1=х_н2=6%. Объяснить результат 2).

Ответ: а) F₁ = 112,4 м² F₂ = 58,4 м² F₁ = F₂ = 94 м²  G = 2,07 кг/с d = 1,04 кг/кг
б)  F₁ = 99,0 м² F₂ = 95,6 м² F₁ = F₂ = 97,3 м² G = 1,409 кг/с d = 0,71 кг/кг

В прямоточном двухкорпусной установке концентрируется 1000 кг/ч водного раствора нитрата натрия от 10 до 30%; массовая доля соли в растворе после первого корпуса 15%. Температуры раствора 103°С и 90°С после первого и второго корпусов. Определить расход растворителя, испаряющегося во втором корпусе за счет самоиспарения.

Ответ: W_{2,самоисп} = 14,1 кг/ч

Какое предельное число корпусов может быть в прямоточной выпарной установке при давлении греющего пара в первом корпусе p_изб = 2,3 кгс/см², остаточном давлении в конденсаторе вторичного пара последнего корпуса 147 мм рт.ст. Сумма температурных потерь во всех корпусах 41 °С (К); допустимая полезная разность температур в каждом корпусе не должна быть меньше 8 °С (К)

Ответ: 4 корпуса

Определить необходимую температуру охлаждения 40%-го водного раствора нитрата калия, чтобы после удаления образовавшихся кристаллов содержание соли в маточном растворе оказалось в два раза меньше исходного.

Ответ: 15 °С

Определить необходимую поверхность противоточного кристаллизатора для охлаждения от 85 до 35°С 10 т/ч раствора, содержащего первоначально 7 моль сульфата аммония на 1 кг воды. При охлаждении происходит одновременной испарение воды в количестве 5% от начального расхода раствора. Коэффициент теплопередачи K = 380 Вт/(м²·К). Определить также расход охлаждающей воды при ее нагреве от 13 до 24 °С.

Ответ: F = 7,62 м²; G = 2,40 кг/с

Вычислить необходимые значения поверхности теплопередачи греющей камеры непрерывно действующего выпарного аппарата, расход греющего пара и его удельный расход при концентрировании в нем 5,0 т/ч раствора нелетучей соли от 6 до 14% при абсолютном давлении в барометрическом конденсаторе 0,6 кгм/см². Начальная температура раствора 20°С. Потери разности температур составляют: вследствие гидравлического сопротивления паропровода вторичного пара 3 К(°С), за счет гидростатического эффекта 4 К(°С) и на концентрационную депрессию (эбуллиоскопический эффект) 5 К(°С). Потери теплоты в окружающую среду равны 3% от полезно затрачиваемой теплоты на парообразование из раствора и его подогрев до температуры кипения. Избыточное давление греющего пара 2 кгс/см², его влажность 2%. Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося греющего пара к кипящему в трубках раствору 900 Вт/(м²·К).

Ответ: F = 71 м²; G_г.п. = 1,06 кг/с; d = 1,34 кг/кг

Определить поверхность греющей камеры непрерывно действующего выпарного аппарата, расход греющего пара и его удельный расход при получении 4,0 т/ч концентрированного раствора нелетучей соли, если его начальная и конечная концентрации равны 8 и 20% соответственно. Абсолютное давление в сепараторе выпарного аппарата 0,70 кгс/см². Начальная температура раствора 15°С. Абсолютное давление греющего пара 2 кгс/см², его степень сухости 95%. Потери разности температур на гидростатический эффект 3,5 К и на температурную депрессию 6К. Коэффициент теплопередачи от греющего пара к кипящему раствору 1200 Вт/(м²·К). Потери теплоты в окружающую среду составляют 4% от ее полезного количества.

Ответ: F = 192,6 м²; G = 2,29 кг/с; d = 1,37 кг/кг

Определить плотность смеси равных объемов бензола и нитробензола, относительную массовую долю X нитробензола и его молярную объемную концентрацию C_x, считая, что объем жидкой смеси равен сумме объемов компонентов.

Ответ: ρ = 1041 кг/м³; X = 1,37 кг/кг; C = 4,89 кмоль/м³

Определить плотность жидкой смеси, содержащей (в молярных долях) 20% хлороформа, 40% ацетона и 40% сероуглерода, считая, что изменения объема при смешении не происходит.

Ответ: ρ = 1145 кг/м³

Воздух насыщен парами этилового спирта. Общее давление воздушно-паровой смеси 600 мм рт.ст., температура 60 °С. Считая оба компонента смеси идеальными газами, определить относительную массовую долю Y этанола в смеси и плотность смеси.

Ответ: Y = 1,813 кг этанола/кг воздуха; ρ = 1,10 кг/кмоль

Газовая смесь, содержащая 26% водорода, 60% метана и 14% этилена (молярный доли), имеет давление p_абс = 30 кгс/см² и температуру 20°С. Считая компоненты смеси идеальными газами, определить их массовые объемные концентрации C¯_y (в кг/м³).

Ответ: C¯_y,H2 = 0,628 кг/м³; C¯_y,CH4 = 11,59 кг/м³; C¯_y,C2H4 = 4,73 кг/м³

В условиях примера 5.3 определить движущую силу процесса массоперехода по газовой и по жидкой фазе в молярных и массовых концентрациях. Массовая концентрация аммиака на одинаковом расстоянии 1,9 м от границы раздела фаз составляем 5,20·10^-3 и 0,14·10^-3 кг/м³. Изменения концентрации считать линейной. Температура воздуха и воды 15°С; давление в газе 1300 мм рт.ст.

Ответ: ΔC_y = 6,56·10^-6 кмоль/м³ ΔC_y = 1,12·10^-4 кг/м³ ΔC_x = 1,197·10^-3 кмоль/м³ ΔC_x = 0,02035 кг/м³

Пар бинарной системы хлороформ – бензол, содержащий 50% хлороформа и 50% бензола, контактирует с жидкостью, содержащей 44% хлороформа и 56% бензола (молярные доли). 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 молярных долях). Данные о равновесных составах см. в табл. XLII.

Ответ: Δy = 0,1 кмоль/кмоль смеси; Δx = 0,08 кмоль/кмоль смеси

Газовая смесь, содержащая 0,8% (объемная доля) октана, сжимается компрессором до p_абс = 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. XI

Ответ: η₂₅ = 41,4%; η₀ = 85,0%

Определить коэффициент массопередачи в орошаемом водой абсорбере, в котором β_y=2,76·10^-3 кмоль/(м²·ч·кПа), β_x=1,17·10^-4 м/с. Давление в аппарате p_абс = 1,07 кгс/см². Уравнение линии равновесия в молярных долях: y^*=102x.

Ответ: 0,00122 кмоль/(м²·ч·кПа); 0,235 кмоль/(м²·ч·(кмоль/м³))

В скруббере поглощается водой диоксид серы из азота под атмосферным давлением. Начальное содержание диоксида серы в газе 5% (объемная доля). Температура воды 20 °С, ее расход на 20% больше теоретически минимального. Извлекается из газа 90% SO₂. Определить: 1) расход воды на поглощение 1000 кг/ч диоксида серы; 2) среднюю движущую силу процесса; 3) общее число единиц переноса n_0y. Линия равновесия может быть принята за прямую; координаты одной из точек: парциальное давление SO₂ в газовой фазе p = 39 мм рт ст; X = 0,007 кг SO₂/кг воды.

Ответ: L = 44 кг/с; Δp = 4,94 мм рт ст; n = 6,75

В насадочном абсорбере производится поглощение пара метанола водой из газа под атмосферным давлением при средней температуре 27°С.Содержание метанола в газе, поступающем в скруббер, 100 г на 1 м³ инертного газа (считая объем газа при рабочих условиях). На выходе из скруббера содержание метанола в воде составляет 67% от равновесного с входящим газом. Уравнение растворимости метанола в воде Y* = 1,15X. Извлекается из газа 98% от исходного содержания спирта. Коэффициент массопередачи Kx = 0,50 кмоль спирта/((м2·ч)·кмоль спирта/кмоль воды)). Расход инертного газа 1200 м³/ч (при рабочих условиях). Абсорбер заполнен насадкой их керамических колец с удельной поверхностью 190 м²/м³. Коэффициент смачивания насадки ψ = 0,87. Скорость газа в свободном сечении абсорбера w = 0,40 м/с. Определить расход воды и требуемую высоту слоя насадки.

Ответ: L_масс = 1477 кг/ч; H = 6,4 м

В скруббере диаметром 0,5 м подается 550 м³/ч (при 760 мм рт.ст. и 20°С) воздуха, содержащего 2,8% (объемная доля) 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 n_0y; 3) высоту слоя насадки из керамических колец 50×50×5 мм. Коэффициент массопередачи: K_y = 0,001 кмоль аммиака /(м²·с·моль аммиака / кмоль воздуха). Данные о равновесных составах жидкости и газа взять из примера 5.11. Коэффициент смоченности насадки ψ = 0,9.

Ответ: L = 736 кг/ч; n_0y = 4,63; H = 1,85 м

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 35×35×4 мм навалом. Коэффициент смоченности насадки ψ = 0,86.

Ответ: β = 2,18⋅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 d_э = 2b = 0,05 м); скорость газа, считая на полное сечение скруббера, 0,95 м/с; плотность газа 0,50 кг/м³; динамическая вязкость газа 0,013 мПа·с; коэффициент диффузии бензола в газе 16·10⁶ м²/с. Режим считать пленочным.

Ответ: 0,0285 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 (объемная доля) аммиака в газовой смеси 7%. Степень извлечения 90%. Расход инертного газа 10000 м³/ч (при рабочих условиях). Линию равновесия считать прямой, ее уравнение в относительных массовых долях Y = 0,61X. Скорость газа в абсорбере (фиктивная) 0,80 м/с. Расстояние между тарелками 0,60 м. Средний КПД тарелок 0,62. Коэффициент избытка поглотителя φ = 1,3.

Ответ: D = 2,18 м; H = 5,4 м

По условиям предыдущей задачи определить: 1) высоту насадочного абсорбера с насадкой из керамических колец 50х50х5 мм, приняв h_э – высоту слоя насадки, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ), равной 0,85 м; 2) значение коэффициента массопередачи в этом насадочном абсорбере К_у кг аммиака/(м²·с (кг аммиака /кг воздуха)), считая коэффициент смоченности насадки ψ равным 0,90.

Ответ: H = 7,65 м; К_у = 1,04 кмоль/(м²·ч·Δy)

По данным контрольных задач 5.18 и 5.19 определить высоту слоя насадки через общее число единиц переноса n_0y и высоту единицы переноса (ВЕП) h_0y

Ответ: n_0y = 5.3; h_0,y = 0,417 м; H_н = 2,2 м

Решение задачи на пять страниц

Абсорбер для улавливания паров бензола из парогазовой смеси орошается поглотительным маслом с молярной массой 260 кг/кмоль. Среднее давление в абсорбере p_абс = 800 мм рт ст, температура 40 °С. Расход парогазовой смеси 3600 м³/ч (при рабочих условиях). Объемная доля бензола в газовой смеси на входе в абсорбер 2%. Извлекается 95 % бензола. Молярная доля бензола в масле, поступающем в абсорбер после регенерации, 0,2 % . Расход масла в 1,5 раза больше теоретически минимального. Для расчета равновесных составов принять, что растворимость бензола в масле определяется законом Рауля. При содержании бензола в жидкости до Х = 0,10 кмоль бензола/кмоль масла равновесную зависимость считать прямолинейной.

Определить: 1) расход поглотительного масла; 2) содержание бензола в поглотительном масле, выходящем из абсорбера; 3) диаметр и высоту насадочного абсорбера при скорости газа в нем (фиктивной) 0,50 м/с и высоте единицы переноса (ВЕП) h_0y = 0,90 м; 4) высоту тарельчатого абсорбера при среднем КПД тарелок 0,67 и расстоянии между тарелками 0,40 м.

Ответ: 1) 11,53 т/ч; 2) 0,0653 кмоль бензола/кмоль масла; 3) D = 1,60 м; H = 7,29 м; 4) 4,4 м

В абсорбере под атмосферным давлением при температуре 20°С поглощается из парогазовой смеси 300 кг бензола в 1 ч. Объемная доля пара бензола в исходной парогазовой смеси 4%. Степень извлечения бензола 0,85. Жидкий поглотитель, поступающий в абсорбер, содержит 0,0015 кмоль бензола/кмоль поглотителя. Фиктивная скорость газа в абсорбере 0,90 м/с. Уравнение линии равновесия Y* = 0,20X, 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 содержание бензола в поглотителе, выходящем из абсорбера.

Ответ: D = 1,03 м; X_низ = 0,1479

Простой перегонке под атмосферным давлением подвергаются 2600 кг смеси уксусной кислоты и воды. Молярная доля уксусной кислоты в исходной смеси 10%, в остатке – 50%. Определить массу остатка и дистиллята и состав дистиллята. Данные о равновесных составах см. в табл. XLIII.

Ответ: 21,2 кг; 2578,8 кг; 73,4%

Крезол (CH₃C₆H₄OH) перегоняется с водяным паром а) под атмосферным давлением; б) под давлением 300 мм рт.ст. Определить температуру перегонки, массовую долю крезола в получаемой смеси, объемную долю крезола в паре и его парциальное давление. Принять φ = 0,8. Давление насыщенного пара крезола – см. рис. XI (м-крезол).

Ответ: а) 99,4 ºС; 12,07%; 2,24%; 17 мм рт.ст.; б) 75,5ºС; 8,54%; 1,53%; 4,6 мм рт.ст.

Глицерин очищается перегонкой с перегретым водяным паром при 230°С под вакуумом 590 мм рт.ст. Степень насыщения водяного пара парами глицерина 0,75. Определить расход пара, уходящего с 1 т глицерина. Сырой глицерин подается при температуре перегонки. Аппарат имеет внешний обогрев. Как изменится состав парой смеси, если повысить вакуум до 620 мм рт.ст.? Температура кипения чистого глицерина под давлением 760 мм рт.ст. 290°С, а под давлением 50 мм рт.ст. - 205°С. Воспользоваться правилом линейности, взяв в качестве стандартной жидкости воду (табл. XXXIV)

Ответ: а) G = 92,2 кг; б) G = 29,9 кг

Смесь бензола и толуола кипит при 95°С под давлением 760 мм рт.ст. При 95°С давление насыщенного пара бензола P_{0,бензол} = 1167 мм рт.ст.; давление насыщенного пара толуола P_{0,толуол} = 480 мм рт.ст. Найти состав кипящей жидкости, считая, что смесь характеризуется законом Рауля. Если жидкость будет содержать в два раза меньше толуола, то под каким давлением она будет кипеть при той же температуре?

Ответ: а) x_бензол = 0,408; x_толуол = 0,592; б) p = 128476 Па

Определить равновесные составы жидкости и пара для смеси метанол – вода при температуре 50°С: а) под давлением 300 мм рт. ст.; б) под давлением 500 мм рт. ст., считая, что смесь характеризуется законом Рауля. Объяснить получение для случая б) результат.

Ответ: а) 0,336; 0,664; 0,106; 0,896
б) давление не может быть больше 54 кПа

Построить кривую равновесия x - y* при общем давлении 2 кгс/см² для смеси гексан-гептан, считая приложимым закон Рауля. Давление насыщенных паров чистых компонентов см. номограмму (рис. XI).

Определить состав равновесия пара над жидкой смесью, для которой молярная доля воды 10%, уксусной кислоты 50% и ацетона 40%, при t = 80° C, считая, что компоненты смеси следуют закону Рауля.

Ответ: 4,5%, 12,9%, 82,6%

В ректификационную колонну непрерывного действия поступает жидкость с молярной долей легколетучего компонента 24%. Молярная доля легколетучего компонента в дистилляте 95%, в кубовом остатке – 3%. В дефлегматор поступает 850 кмоль/ч пара, а в колонну из дефлегматора 670 кмоль/ч флегмы. Определить молярный расход кубового остатка.

Ответ: W = 608,6 кмоль/ч

Определить аналитически абсциссы точек пересечения рабочих линий ректификационной колонны с диагональю диаграммы у - х и друг с другом.

Ответ: x_D; x_W; x_F

В ректификационной колонне непрерывного действия разгоняется смесь этанола и воды. Уравнение рабочей линии нижней части колонны: y = 1,28x – 0,0143. Определить массовую долю спирта в кубовом остатке.

Ответ: x¯_w = 12,1%

Производительность ректификационной колонны для разделения смеси метанол-вода составляет 1500 кг/ч дистиллята. Колонна работает под атмосферным давление. Поверхность теплообмена дефлегматора 60 м², коэффициент теплопередачи в нем 810 Вт/(м²·К). Определить число флегмы и расход охлаждающей воды в дефлегматоре, если она нагревается от 15 до 35°С.

Ответ: R = 3,12; G = 81,1 т/ч

Определить требуемую поверхность и расход воды в дефлегматоре ректификационной колонны для разделения бензольно-толуольной смеси при следующих условиях: расход верхнего продукта 600 кг/ч; число флегмы 3,75; начальная и конечная температуры охлаждающей воды 20 и 45°С; коэффициент теплопередачи 700 Вт/(м²·К). Считать верхний продукт чистым бензолом. Давление в колонне атмосферное.

Ответ: 9,58 м²; 10,74 т/ч

Определить необходимое число тарелок в ректификационной колонне периодического действия для разгонки смеси хлороформ-бензол под атмосферным давлением. Молярная доля хлороформа в исходной смеси 38%, в дистилляте – 97%, в кубовом остатке после перегонки – 10 %. Коэффициент избытка флегмы 2. Данные о равновесных составах см. в табл. XLIII. На одну ступень изменения концентрации приходится 1,4 тарелки.

Ответ: 17

Обогрев куба ректификационной колонны, в которую подается на разделение 6 т/ч бензольно-толуольной смеси, производится паром с абсолютным давлением 0,1 МПа. Массовая доля бензола в исходной смеси 32%. Требуемая массовая доля бензола в дистилляте 97%, толуола в кубовом остатке – 95%.
Определить: а) массовые расходы получаемого дистиллята и кубового остатка; б) требуемое число тарелок при числе флегмы 3,1 и при КПД тарелок η=0,71; в) расход греющего пара и расход воды в дефлегматоре при нагреве воды в нем на 15К. Влажность греющего пара 5%.
Смесь характеризуется законом Рауля. Тепловые потери принять в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты. Питание подается в колонную при температуре кипения. Принять разность температур в кубе колонны 10К.

Ответ: а) G_D = 0,489 кг/с; G_W = 1,178 кг/с
б) n = 20
в) G_г.п. = 0,371 кг/с; G_в = 12,5 кг/с

Определить диаметр и высоту тарельчатой колонны для разделения смеси метанол-вода под атмосферным давлением. Расход исходной смеси 3 т/ч. Молярная доля метанола в питании 40%, в дистилляте 95%, в кубовом остатке 5%. Скорость пара в колонне 0,8 м/с, расстояние между тарелками H = 300 мм. Зависимость коэффициента обогащения η от состава жидкости:

Ответ: d = 0,9 м; h = 3,3 м

В ректификационной колонне непрерывного действия при атмосферном давлении разделяется 5,8 т/ч смеси бензол – толуол. Концентрации летучего компонента в исходной смеси 14%, в дистилляте 90% и в кубовой жидкости 5% (масс.). Абсолютное давление сухого насыщенного водяного пара в кубе-испарителе (рис. 6.1.) 2,5 атм. Флегмовое число равно 2,9. Вода в дефлегматоре нагревается от 24 до 40°С. Определить: 1) явный вид уравнений рабочих линий процесса для верхней и нижней частей колонны (в мол. долях ); 2) необходимые расходы греющего пара в кубе-испарителе и воды в дефлегматоре; 3) требующиеся поверхности дефлегматора и куба-испарителя при коэффициентах теплопередачи в них 800 и 1400 Вт/(м²·К) соответственно.

Ответ: Для укрепляющей секции y = 0,7436x + 0,2343
Для отгонной секции y = 2,872x – 0,1094
Для куба-испарителя: F = 10,4 м²; G_г.п. = 0,1176 кг/с
Для дефлегматора: F = 6,27 м²; G_в. = 3,87 кг/с

Определить количество реальных тарелок при непрерывной ректификации 2,0 т/ч смеси этанол – вода. Концентрации летучего компонента в исходной смеси, в дистилляте и в кубовой жидкости (остатке) составляют: 0,20; 0,70 и 0,05 мол. Долей летучего компонента. Среднее значение коэффициента обогащения (КПД) реальных тарелок 0,62. Коэффициент избытка флегмы равен 1,4. Дать явный вид уравнений рабочих линий процесса. Вычислить расходы дистиллята и кубовой жидкости. Равновесные данные смеси взять из табл XLIII

Ответ: 8 тарелок
y = 0,583x + 0.292 и y = 2.387x – 0.0694
G_D = 0,2043 кг/с
Gw = 0,3513 кг/с

Метилциклогексан экстрагируется анилином из 40%-го раствора его в гептане при 25°С в экстракционной установке с возвратом части экстракта и рафината. Массовая доля метилциклогексана в экстракте 98%, а в рафинате 1% (исключая растворитель). Отношение количеств возврата экстракта и экстракта-продукта принять в 1,62 раза больше минимального. Определить число ступеней экстрагирования.

Ответ: 19

Решение задачи на 4 листа А4 в печатном виде

В батарею из трех отстойников противоточного действия, объемом по 7 м³ каждый, поступают 2 т раствора NaOH в 1 м³воды вместе с осадком CaCO₃ и отбираются 6 м³ прозрачного концентрированного раствора на выпарку. С другой стороны в батарею подается в качестве растворителя 6 м³ чистой воды на 2000 кг NaOH. Осадок CaCO₃ при переходе со ступени на ступень и при удалении из батареи удерживает 1 м³ раствора. Определить: а) содержание NaOH в шламе; б) степень извлечения NaOH; в) массовую долю NaOH в растворе, поступающем на выпарку.

Ответ: G_R,NaOH = 7,7 кг; X = 99,6%; y_E = 24,9%

Решение задачи на 1 лист А4 в печатном виде

Завод перерабатывает в утки 10 т сульфида бария с соответствующим количеством соды и 35 т воды с целью получения карбоната бария и раствора сульфида натрия. Переработка ведется в пятиступенчатой противоточной батарее. Осадок карбоната бария во время процесса удерживает двойное (по массе) количество воды. В результате переработки получается 10%-й раствор сульфида натрия. Желательно добиться 98%-го извлечения сульфида натрия. Определить: а) потерю сульфида натрия в остатке; б) массу воды, которую необходимо добавить в качестве растворителя; в) массовые доли Na₂S в каждом сгустителе.

Ответ: G_R,Na2S = 92 кг; G_S = 29,0m

Решение задачи на 3 листа А4 в печатном виде

В противоточной экстракционной батарее экстрагируется едкий натр из продуктов реакции

Na₂CO₃ + CaO + H₂O = CaCO₃↓ + 2NaOH

Поступающая в батарею смесь содержит воды 50% от массы осадка (CaCO₃). Из этой смеси в батарее извлекается 95% NaOH, причем получается 15 %-й раствор. Сколько воды в качестве растворителя должно поступать в батарею и сколько ступеней должно быть в батарее, если из опытных данных известно, что осадок удерживает раствор в следующих количествах, зависящих от содержания в нем NaOH:

Ответ: G_S = 540 кг; 3 ступени

Решение задачи на 4 листа А4 в печатном виде

Сравнить времена полного заполнения сферических частиц адсорбента в условиях примера 8.4, но для диаметров 4·10^-3 и 1·10^-3 м.

Ответ: а)  τ_M = 1,09 ч  б) τ_M = 0,068 ч

Определить степени отработки сферических частиц активированного угля при поглощении хлористого этила при условиях примера 8.5, но при времени процесса 100 с, а также при диаметрах частиц 3,0 и 2,0 мм.

Ответ: а) 0,721  б) 0,853  в) 0,975

Сравнить значения общих коэффициентов массопередачи при адсорбции паров этанола из потока воздуха в псевдоожиженном слое частицами активированного угля АГ-3 диаметром 1 и 2 мм при 20°С и парциальном давлении паров в исходной смеси 25 мм рт.ст. Расход адсорбента на 1 м² поперечного сечения слоя 0,60 м³/(м²·с). Высота псевдоожиженного слоя 70 мм. Коэффициент аффинности адсорбтива и структурная константа адсорбента 0,61 и 1,02·10^-8 К^-2, соответственно.

Ответ: коэффициент массопередачи не зависит от диаметра частиц.

Определить необходимую высоту H неподвижного слоя активированного угля СКТ порозностью 0,38 при адсорбции им паров бензола из воздушного потока, имеющего объемную скорость 0,280 м³/(м²·с) и начальную концентрацию 0,0190 кг/м³. Необходимо обеспечить время защитного действия слоя искомой высоты, равное 1 ч 30 мин. Значение минимально возможной высоты слоя h_m = 70 мм. определено экспериментально.

Ответ: H = 0,242 м

Сколько влаги необходимо удалить из 1 кг влажного материала при изменении его влажности от 50 до 25 % и от 2 до 1% (на общую массу)?

Ответ: а) W = 0,333 кг; б) W = 0,0101 кг

Вычислить значения влагосодержания, энтальпии, температуры мокрого термометра и температуры точки росы для воздуха, выходящего из сушилки при температуре 50 °С и относительной влажности φ = 70%.

Ответ: 0,060 кг/кг; 208 кДж/кг; 43 °С; 42 °С

С помощью I - x диаграммы определить все параметры влажного воздуха, имеющего температуру 50 °С и температуру мокрого термометра t_м = 30 °С.

Ответ: x = 0.020 кг/(кг сух.воздуха); ϕ = 25%; I = 105 кДж/кг; t_т.р.= 24 °С; p = 24 мм рт.ст.

Вычислить влагосодержание и относительную влажность воздушно-паровой смеси, имеющей температуру 50°С и парциальное давление водяного пара 0,10 кгс/см². Определить остальные параметры влажного воздуха.

Ответ: 0,796; 0,07 кг/кг

Вычислить содержание водяного пара, отнесенное к 1 кг сухого газа в его смеси: а) с воздухом (сравнить с данными I - x диаграммы); б) с водородом; в) с этаном при температуре 35°С, относительной влажности φ = 45% и общем давлении П = 1,033 кгс/см².

Ответ: а) x = 0,0159 кг/кг; б) x = 0,2304 кг/кг; в) x = 0,0154 кг/кг

Сравнить удельные расходы воздуха и теплоты в теоретической сушилке и нормальном сушильном варианте для летнего и зимнего времени в условиях Санкт-Петербурга, если в обоих случаях на выходе из сушильного аппарата воздух имеет одинаковые параметры t₂ = 40°С и φ₂ = 60%.

Ответ: для зимнего период l = 35,7 кг/кг; q = 121 кДж/кг;
для летнего периода l = 47,6 кг/кг; q = 78 кДж/кг

Определить парциальные давления водяного пара и воздуха, а также влагосодержание воздуха воздушно-паровой смеси при общем давлении 745 мм рт.ст., температуре 150°С и относительной влажности воздуха 50%.

Ответ: p_H2O = 372,5 мм рт.ст.; p_воздух = 372.5 мм рт.ст.; x = 0.622 кг/кг

Воздушно-паровая смесь с температурой 130°С и относительной влажностью 30% находится при общим давлением 7,0 кгс/см². Определить парциальное давление воздуха, его плотность и влагосодержание. Результаты сравнить со случаем φ = 10%

Ответ: а) p = 6,05·10⁵ Па; ρ = 5,682 кг/м³; x = 0,083 кг/кг сух воздуха
б) p = 6,59·10⁵ Па; ρ = 5,847 кг/м³; x = 0,025 кг/кг сух воздуха

Определить количество удаляемой из материала влаги, удельные расходы воздуха и теплоты, если расход сухого воздуха через сушилку составляет 200 кг/ч. Параметры воздуха на входе в сушилку t₁ = 95ºC и φ₁ = 5% и на выходе из сушилки t₂ = 50ºC и φ₂ = 60%.

Ответ: W = 4,7 кг/ч; l = 42,6 кг/ч; q = 340 кДж/кг

Определить производительность вытяжного вентилятора, располагаемого после сушилки, в которой из влажного материала удаляется 100 кг/ч влаги при начальных параметрах воздуха перед калорифером t₀ = 15 °C и φ₀ = 80% и после сушилки t₂ = 45 °C и φ₂ = 60% при общем давлении 750 мм рт.ст.

Ответ: V = 3132 м³/ч

Определить расход воздуха и теплоты, а также температуру воздуха на входе в калорифер в сушильной установке с рециркуляцией 80 % отработанного воздуха. Параметры воздуха перед калорифером ф₀=0,70 и I₀=50 кДж/кг сух. воздуха, отработанного в сушилке ф₂=0,80 и I₂=260 кДж/кг сух. воздуха. Производительность по влажному материалу G_К=1500 кг/ч, начальная и конечная влажности материала u_H=47 и u_К=5% (на влажный материал).

Ответ: L = 9680 кг/ч; Q = 564кВт; t = 54 °С

Определить необходимые расходы воздуха и теплоты при высушивании G_сух=1,0 т/ч по абсолютно сухому материалу от u_н=50 до u_к =13 % (на влажный материал). Параметры атмосферного воздуха: t₀ = 20 °C и x₀ = 0.01 кг/кг сух. воздуха; воздуха после сушилки: t₂ = 34 °C и  x₂=0.028 кг/кг сухого воздуха. Тепловые потери составляют 15% от общего количества.

Ответ: L = 13,1 кг/с; Q = 956 кДж/с

Определить термический КПД теоретической сушилки (нормальный сушильный вариант) при параметрах атмосферного воздуха t₀ = 20 °C и φ₀ = 0,70, а после сушилки t₂ = 50 °C  и φ₂ = 0,40. Влага испаряется при температуре мокрого термометра.

Ответ: η = 0,597

Вычислить среднее значения потенциала сушки в теоретической сушилке, где влага испаряется при температуре мокрого термометра. Параметры воздуха перед калорифером t₀ = 20 °C и φ₀ = 70%, а после сушки t₂ = 50ºC и φ₂ = 40%

Ответ: k_ср = 37,3ºC

Материал с начальной влажностью 33%, критической 17% и равновесной 2% (на абсолютно сухое вещество) высушивается до 9% в течение 8ч. Определить время сушки материала при тех же внешних условиях и начальной влажности до 3%.

Ответ: 16,5 ч

Определить необходимую поверхность теплопередачи от горячей поверхности барабана к слою влажного материала в вальцовой сушилке производительностью 200 кг/ч по высушенному материалу. Начальная и конечная влажности материала 50% и 5% (на общую массу). Коэффициент теплопередачи от поверхности к материалу K = 350 Вт/(м²·К). Температура материала в начале и в конце процесса сушки равна 20 и 60°С. Давление греющего пара внутри барабана p_абс = 1,5 кгс/см². Удельная теплоемкость сухого материала 1,26 кДж/(кг·К). Потери теплоты составляют 10% от общего количества, отдаваемого конденсирующимся греющим паром.

Ответ: F = 5,97 м²

В сушилке обезвоживается 1000 кг/ч влажного материала от 55 до 8% (на общую массу). Воздух с параметрами t₀ = 20ºC и φ₀ = 70% нагревается в калорифере до 110 °С, а на выходе из сушилки имеет потенциал k₂ = 10ºC(К). Определить необходимые расходы воздуха и греющего пара давление p_абс = 2,5 кгс/см² и влажностью 5%

Ответ: G_в = 5,61 кг/с; G_г.п. = 0,251 кг/с

Определить расходы воздуха и греющего пара для противоточной сушилки, работающей по нормальному сушильному варианту, обеспечивающие производительность сушилки G = 600 кг/ч по материалу 50%-ой начальной влажности с высушиванием материала до 9% (на общую массу). На входе в калорифер воздух имеет параметры t₀ = 10 ºC и φ₀ = 80%; на выходе из сушилки t₂ = 50 ºC и φ₂ = 50%. Степень сухости греющего пара 0,94, давление пара выбрать. Рассмотреть два варианта: а) для теоретической сушилки; б) для действительной сушилки при начальной и конечной температурах материала 16 и 55 ºС, удельной теплоемкости высушенного материала 1,68 кДж/(кг·К), массе стального транспортера, несущего часовую нагрузку влажного материала, равной 450 кг и тепловых потерях сушилки в окружающую среду, составляющих 10% от количества теплоты, передаваемой воздуху в калорифере.

Ответ: а) 2,02 кг/с; 521 кг пара/ч при 8 кгс/см²
б) 2,02 кг/с; 581 кг пара/ч при 8 кгс/см²