Задачи ПАХТ разные

Раздел X Абсорбция

Для получения задачи пишите на почту Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. . Цена одной задачи 70р

Задача X.1. В насадочной колонне происходит абсорбция СО2 водой. Начальная концентрация у1 = 10 объемн. %; конечная концентрация y2 = 0,3 объемн. %. Начальная концентрация жидкости c2 = 25 мг/л. Расход газа 1000 м3/ч (при нормальных условиях). Давление 15,5 ат, температура 25°С. Требуется:
1) определить минимальный расход абсорбента; 2) построить рабочую линию при расходе воды, превышающем минимальный в 2 раза; 3) определить среднюю движущую силу вверху и внизу колонны.

Задача X.2. Определить высоту насадки в колонне для абсорбции двуокиси углерода водой при следующих условиях: среднее давление р = 15,5 ат; средняя температура t= 25° С; расход газа (при нормальных условиях): на входе V = 4430 м3/ч; на выходе V2 = 2965 м3/ч; содержание СО2 в газе: на входе у1 = 0,297; на выводе y2 = 0,009; концентрация СО2 в абсорбенте: на входе С1 = 0,025 кг/м3; на выходе с2 = 4,250 кг/м3; диаметр колонны dк = 2150 мм; тип насадки - кольца Рашига 75X75X10 мм, загруженные внавал.
Коэффициенты массоотдачи: внизу колонны kг1= 0,537 кмоль/(м2-ч- (кмоль/кмоль)); вверху колонны kг2= 0,281 кмоль/(м2-ч- (кмоль/кмоль)); для всей колонны kж = 83,5 кмоль/(м2-ч- (кмоль/кмоль)).

Задача X.3. Определить высоту насадки в колонне для десорбции аммиака из водного раствора воздухом. Колонна работает в следующих условиях: расход раствора аммиака L2= 1069,90 кмоль/ч; концентрация аммиака в растворе: на входе С2 = 0,0698 кг/кг; на выходе С1 = 0,0186 кг/кг; расход воздуха G = 530 кмоль/ч; концентрация аммиака в выходящем из колонны воздухе у2 = 0,1; средняя температура t = 40° С; диаметр колонны dк = 2200 мм; тип насадки: кольца Рашига 50X50X5 мм, загруженные внавал. Коэффициент массопередачи, отнесенный к газовой фазе, Кг = 0.7 кмоль/(м2-ч- (кмоль/кмоль)). Для построения линии равновесия имеются следующие экспериментальные данные:
X........0,0201….. 0,0498…… 0,0795
У*.......0,0388 …..0,1044….. 0,1875

Задача X.4. В колонне с насадкой из колец Рашига происходит водная абсорбция двуокиси серы из ее смеси с воздухом. Колонна работает при следующих условиях: расход газа V = 3000 м3/ч; концентрация SО2 в газе: на входе у1 = 0,04; на выходе y2 = 0,005; концентрация SO2 в растворе на входе в колонну Х2 = 0; расход абсорбента L = 1,16-LМин; средняя температура в колонне t = 20° С; диаметр колонны dк = 1,26 м.
Определить концентрации SО2 на поверхности раздела в газовой и жидкой фазах по длине колонны. Даны коэффициенты массоотдачи вычисленные в задачие VIII. 20: kг = 31,3 м/ч и kж = 0,438 м/ч; для построения линии равновесия использовать следующие величины, полученные на основе экспериментальных данных при t = 20° С:

Задача Х.5. По исходным данным и результатам расчета задачи X.4 определить необходимую поверхность и высоту слоя насадки в колонне.

Задача X.6. Рассчитать насадочную колонну для абсорбции двуокиси серы из смеси с воздухом. Расход очищаемого газа при 20° С составляет 3000 м3/ч, а концентрация SO2 - 4 объемн.%. Абсорбцию проводят при атмосферном давлении водой. Средняя температура в колонне равна 20° С. На выходе из колонны газ содержит 0,5 объемн. % SО2. Расход абсорбента в 1,16 раз больше минимального. Влажностью газа пренебречь.

Задача X.7. Найти формулу для определения средней движущей силы на n-ой тарелке абсорбционной колонны, работающей по следующей схеме: перемешивание газа на тарелке идеальное, а концентрация жидкости изменяется линейно в интервале от Xn+1+1 до Хn.

Задача X. 8. Определить среднюю движущую силу на n-ой тарелке колонны для абсорбции аммиака при различных режимах работы, пользуясь следующими экспериментальными данными: Л

Задача X. 9. По условиям задачи X. 8 определить число единиц переноса и коэффициент массопередачи, отнесенный к газовой фазе. Дано: расход инертного газа G=54 кмоль/ч; рабочая площадь тарелки SТ = 0,4496 м2.

Задача X. 10. Определить необходимое число колпачковых тарелок в колонне для абсорбции аммиака из отходящих газов на установке синтеза аммиака. Колонна работает при следующем режиме: расход отходящих газов (при нормальных условиях) V = 1300 м3/ч; содержание аммиака в газе уг = 0,065; начальная температура газа t = 16°С; начальная температура воды t= 16°С; среднее давление в колонне р = 1,095-105 Н/м2; диаметр колонны dк = 0,8 м.
В колонне абсорбируется 94 объемн.% содержащегося в газе аммиака; конечная концентрация аммиака в воде составляет 90% от равновесной. При расчете следует учесть теплоту растворения аммиака. Коэффициент массопередачи Кг = 78,2 кмоль/(м2-ч- (кмоль/кмоль)).

 

Раздел IX Аппараты колонного типа для процессов массообмена

Для получения задачи пишите на почту Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. . Цена одной задачи 70р

Задача IX.1. Определить основные характеристики насадки из неупорядоченно загруженных керамических колец Рашига размером 50X50X5 мм. Плотность керамического материала рк = 2200 кг/м3, насыпная плотность насадки рн = 460 кг/м3.

Задача IX.2. Определить потери напора при прохождении газа через слой катализатора высотой L = 1,5 м в аппарате диаметром 2 м. Расход газа 800 м3/ч; плотность газа рг = 0,45 кг/м3; вязкость газа мг = 2,94-10-2 спз; удельная поверхность катализатора g = 415 м2/м3; свободный объем е = 0,43.

Задача IX.3. Определить потери напора на 1 м высоты при прохождении газа через сухую и орошаемую насадку в колонне, работающей в условиях, описанных в задачае VIII. 20.

Задача IX.4. По условиям, описанным в задачае VIII. 20, определить скорость, соответствующую точке «захлебывания», а также количество жидкости, находящейся в работающей колонне.

Задача IX.5. Рассчитать колпачковую тарелку для колонны, в которой проводится ректификация смеси четыреххлористый углерод - толуол; колонна работает при атмосферном давлении. Дано: расход пара V = 0,135 м3/сск; расход жидкости Lоб =0,001 м3/сек; поверхностное натяжение жидкости gж = 18,9 дин/см; средняя плотность пара рп = 4,74 кг/м3; средняя плотность жидкости рж = 1138 кг/м3.

Задача IX.6. Рассчитать ситчатую тарелку колонны для разделения системы метанол - вода, если известно, что расход пара V = 1,45 м3/сек; расход жидкости Lоб = 0,00214 м3/сек; средняя плотность жидкости рж = 925 кг/м3; средняя плотность пара р=0,855 кг/м3; поверхностное натяжение жидкости gж=40 дин/см.
Выбираем отверстия диаметром dо = 2 мм, расположенные по вершинам разностороннего треугольника со стороной t = 7,2 мм. Рабочую поверхность тарелки SТ принимаем равной 90% площади сечения колонны; этому значению соответствует отношение b/dk=0,6. Выбираем высоту порога сливного устройства hn=25 мм.

   

Раздел VIII Диффузионные процессы

Для получения задачи пишите на почту Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. . Цена одной задачи 70р

Задача VIII.1. Определить количество водорода,, которое можно растворить в 100 г воды при 25°С. Водород поглощается из газовой смеси, общее давление которой равно 760 мм рт. ст., а парциальное давление водорода 200 мм рт. ст. При 25° С константа Генри для водорода Н = 7,07-104 атм.

Задача VIII. 2. Определить, каково должно быть давление кислорода, чтобы его растворимость в воде при температуре 25° С. составляла С02 = 0,03 г/100 г воды.
Значения константы Генри при 25° С зависят от давления и приведены ниже:

Задача VIII.3. Построить кривую равновесия для системы аммиак - воздух - вода при 20° С и 760 мм рт. ст., используя для этого закон Генри (значение константы Генри Н = 2,74 атм). Сравнить полученную кривую с кривой, построенной по экспериментальным данным о растворимости аммиака в воде при 20° С, приведенным ниже:

Задача VIII. 4. Построить равновесные линии для процесса абсорбции двуокиси, серы водой в координатах у-х и У-X, пользуясь экспериментальными данными, полученными при t=20° С и общем давлении 760 мм рт. ст.

Задача VIII.5. Пользуясь уравнением Антуана, определить давление паров бензола и толуола в интервале температур 70-120°С. Числовые значения констант, входящих в уравнения Антуана, приведены ниже:

Задача VIII. 6. Определить наклон кривой равновесия my=dy*/dx для системы вода - аммиак - воздух при температуре t=20°С и давлении р = 760 мм рт. ст. в точках с1 = 10 г NН3/100 г воды и с2 = 30 г NH3/100 г воды.

Задача VIII. 7. Построить в диаграмме у - х линию равновесия для системы м-пентан - н-гексан при давлении 765 мм рт. ст. Построить также диаграмму - х, у для этой системы. Данные об изменении давления паров чистых компонентов при различной температуре приведены в табл. УШ-5.

Задача VIII. 8. Для системы бензол - дихлорэтан известны давления паров, соответствующие температуре кипения каждого компонента. Так, при температуре кипения бензола t1 = 80,18° С давление паров бензола и дихлорэтана составляет Р1 = 760 мм рт. ст. и Р2 = 682 мм рт. ст., а при температуре кипения дихлорэтана давления паров соответственно равны Р1 = 842 мм рт. ст. и Р2 = 760 мм рт. ст. Определить равновесные составы при указанных температурах, используя уравнение Фенске.

Задача VIII. 9. Система ацетон - хлороформ "при давлении 760 мм рт. ст. образует азеотропную смесь состава у = х = 0,335 мол. доли с максимумом температуры кипения tк = 64,5° С. При этой температуре давление паров ацетона Р1 = 1000 ммрт.ст., а хлороформа P2 = 858 мм рт. ст. Построить линию равновесия, пользуясь уравнением ван-Лаара.

Задача VIII.10. Определить температуру конденсации смеси паров, содержащей (в мольн. %): бензола - 25, толуола - 24 и о-ксилола - 51, при 760 мм рт. ст.

Задача VIII.11. Определить константу равновесия /г для гептана в смеси с другими углеводородами при давлении р = 25 атм и температуре t=200° С. Критическое давление гептана Ркр=26,8 атм, а его критическая температура tКр = 540°С.

Задача VIII. 12. Определить при давлении 13,6 атм температуру кипения смеси следующего состава:
Компонент Мольн. %
Метан 7,0
Пропан 28,0
н-Бутан 32,0
Изобутан 33,0

Задача VIII. 13. Построить линию равновесия для процесса экстракции ацетона из воды 1,1,2-трихлорэтаном при 25° С, если коэффициент распределения равен r = 1,65. Концентрации ув и xB выражены в единицах кг компонента В/кг (A+S). Сравнить полученную линию с построенной по экспериментальным данным. Экспериментальные данные по равновесию в системе ацетон — вода — трихлорэтан приведены в табл. VIII-9.

Задача VIII.14. Определить коэффициент диффузии ацетона в воздухе, используя данные следующего опыта. Стеклянную трубку диаметром 1 мм наполнили ацетоном, причем расстояние от открытого конца трубки до уровня ацетона составляет 2,3 см. Трубку держали в медленном токе воздуха при температуре 18,8° С и давлении р = 765,5 мм рт. ст. Через 80 мин уровень ацетона в трубке понизился на 0,148 см; давление паров ацетона при t=18,8° С равно РА = 170 мм рт. ст.

Задача VIII.15. Определить коэффициент диффузии двуокиси серы в воздухе при t = 20° С и р = 1 атм. Дано VSO2=44,8 см2/моль и Vвоз = 29,9 см3/моль.

Задача VIII.16. Определить коэффициент диффузии двуокиси серы в воде при температуре t = 25°С.

Задача VIII.17. Определить коэффициент диффузии двуокиси серы в воде при 25°С, если при 20°С величина D20= 1,519*10-5 см2/сек.

Задача VIII.18. Через вертикальную колонну диаметром 100 мм с внутренней стенкой, орошаемой водой (tЖ = 30°С), пропускают 56,5 м3/ч сухого воздуха при 20°С. Определить скорость увлажнения воздуха (отнесенную к 1 м высоты колонны) на входе его в колонну.

Задача VIII.19. Через трубчатый абсорбер с трубками, орошаемыми 'изнутри водой, пропускают газообразный хлористый водород. Определить коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, если расход орошаемой воды. QЖ = 5440 кг/ч; число трубок n = 60; внутренний диаметр трубок dВН = 50 мм; средняя температура t = 20° С; длина трубок L = 4 м.

Задача VIII.20. Определить коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах при абсорбции SO2 из воздуха водой в насадочной колонне, если расход газа Qоб = 3000 м3/ч; начальная концентрация SО2 у1 = 0,04 мол. доли; конечная концентрация SО2 у% = 0,005 мол. доли; средняя температура в колонне t = 20°С; расход абсорбента Lоб = 56,5 м3/ч; диаметр колонны Dк=1,26.м; тип насадки: кольца Рашига 50X50Х5 мм, загруженные навалом.

Задача VIII.21. Определить коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при десорбции СО2 из воды в тарельчатой колонне, работающей при следующих условиях: массовая плотность орошения qж=10000/сг/(м2-ч); статическая высота слоя жидкости на тарелке hст = 4-10~2л; газосодержание пены е = 0,6; площадь сечения колонны S=1 м2; рабочая площадь тарелки SТ = 0,9 л2: средняя температура в колонне t= 20° С.

Задача VIII.22. Определить коэффициенты массоотдачи в паровой и жидкой фазах при ректификации смеси толуол - ксилол в колонне с ситчатыми тарелками. Колонна работает при следующих условиях: расход пара V = 23,5 кмоль/ч; расход жидкости L = 17,95 кмоль/ч; средняя мольная доля легколетучего компонента в паровой фазе уср = 0,9160; средняя мольная доля легколетучего компонента в жидкой фазе хср = 0,1116; средняя температура в колонне /=112,0° С; диаметр колонны dк = 675 мм; длина сливных перегородок b = 450 мм; доля свободного сечения тарелки ф = 30%; статическая высота слоя светлой жидкости на тарелке hст = 3,9*10-2 м; газосодержание пены е = 0,5.

Задача VIII.23 Определить коэффициент массоотдачи в сплошной фазе для системы смесь 70% о-нитрофенола и 30% хлорбензола - бензол - вода, если диаметр капель ~3 мм, скорость падения капель 3,5 см/сек и температура 25° С.

Задача VIII.24. По данным задачи VIII. 20 определить коэффициенты массопередачи у основания и вверху колонны. Выразить коэффициенты массопередачи в м/ч, кг/(м2*ч(кг/м3)) и в кг/(м2*ч*атм). Из значений коэффициентов, полученных в задачае VIII. 20, использовать следующие: kг = 31,3л/ч [т. е. кг/(м2*ч(кг/м3))] и kж = 0,439 м/ч [т. е. кг/(м2*ч(кг/м3))]].

Задача VIII.25. Определить коэффициент массопередачи, отнесенный к паровой фазе, для тарельчатой ректификационной колонны. Подвергаемая ректификации смесь состоит из четыреххлористого углерода и толуола. Концентрация кубового остатка Хw, = 0,022, а дистиллята Xd = 0,9. Даны коэффициенты массоотдачи kг = 100кмоль/(м2-ч-y) и kж = 400кмоль/(м2-ч-х).

   

Раздел VII Массопередача

Для получения задачи пишите на почту Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. . Цена одной задачи 70р

Задача VII.1. Определить поверхность теплообмена подогревателя раствора NaС1. Раствор нагревается от температуры t1/= 15°С до t1// = 50°С за счет тепла, отдаваемого тем же раствором при начальной температуре t2/ = 90°С. Расход раствора G1 = G2 = 5 т/ч; удельная теплоемкость раствора NаС1 с = 3950 Дж/(кг-град); коэффициент теплопередачи K=400 Вт/(м2-град). Расчет поверхности теплообмена провести как для прямотока, так и для противотока теплоносителей.

Задача VII.2. Найти закон распределения температуры по длине теплообменника, состоящего из 37 труб диаметром 38/33 мм* и длиной L = 4 м. В теплообменник поступает G1=2000/кг/ч раствора при температуре 20°С. Нагревание производят горячей жидкостью, расход которой G2 = 3000 кг/ч, начальная температура 90°С; коэффициент теплопередачи и = 450вт/(м2-град); удельная теплоемкость холодного раствора с1 = 3500 дж/ (кг-град), а греющей жидкости с2 = 3800 дж/(кг-град). Изменение температуры определить как при прямотоке, так и при противотоке.

Задача VII. 3. Необходимо нагреть G1 = 4400 кг/ч бензола от температуры t1/= 27 С до t1// = 50 С, используя в качестве греющего агента горячий толуол при температуре t2/ = 70 С; расход толуола G2 = 2900 кг/ч. Для нагревания предполагается использовать теплообменник типа «труба в трубе» из элементов длиной 6 м, причем внутренний диаметр наружной трубы Dвн = 50 мм, внутренняя труба размером 38/33 мм.
Определить, сколько элементов потребуется для изготовления теплообменника.

Задача VII. 4. Определить поверхность теплообменника для нагревания минерального масла от температуры t1/=20°С до t1//=130°С. Нагрев осуществляется органическим теплоносителем, имеющим начальную температуру 150° С. Расходы жидкостей G1 = 3500 кг/ч (минеральное масло) и G2 = 8000 кг/ч (теплоноситель); удельная теплоемкость соответственно c=1600 дж/(кг-град) и с2 = 1700 дж/(кг-град). Движение жидкостей - противоточное. Коэффициенты теплоотдачи изменяются в зависимости от температуры, согласно приведенным ниже данным:

Теплопроводность стенки теплообменника (с учетом отложений) л/б = 2500 Вт/(м2-град).

Задача VII.5. Определить длину теплообменника для'нагреания G1 = 15 т/ч раствора от температуры t1/= 15°С до t2// = 90°С.
Удельная теплоемкость раствора с = 4050 Дж/(кг-град). Для наревания используется G2 = 34 т/ч парового конденсата при температуре t2/ =120° С. Теплообменник имеет 109 труб диаметром 25/21 мм. В межтрубном пространстве установлены перегородки. Коэффициенты теплоотдачи: для раствора, движущегося по трубам, а1 = 520 вт/(м2-град), для конденсата, движущегося В межтрубном пространстве, а2 = 2300 вт/(м2-град); теплопроводность материала труб лтр = 45 вт/м-град, толщина слоя отложений на стенках труб 60т = 0,4 мм, а их теплопроводность лот = 1,5 вт/(м-град). Определить также, как изменится поверхность теплообменника, если его сделать многоходовым.

Задача VII. 6. Рассчитать теплообменник для предварительного подогрева 10%-ного раствора NаОН, поступающего затем на выпаривание. Для нагрева применяется конденсат при температуре t2/=140°С; расход нагреваемого раствора G1=17000 кг/ч; начальная температура раствора t1/ = 35°С; конечная температура раствора t1//= 100° С; расход теплоносителя G2 = 28000 кг/ч.

Задача VII. 7. Определить основные размеры теплообменника, в котором Охлаждается воздух (Qо = 1240 м3/ч при нормальных условиях); давление воздуха р = 1,5 ат, температура меняется от 76 до 31°С. Начальная температура охлаждающей воды t1/= 16°С.

Задача VII.8. Определить объем скруббера для охлаждения сухого воздуха от начальной температуры t2/ = 80°С до t2// = 25°С. Температура охлаждающей воды t1/ = 15 С; расход воздуха Gг = 12000 кг/ч; расход воды Gж = 8000 кг/ч; диаметр скруббера. D = 1,4 м; удельная поверхность насадки g = 65 м2/м3.

Задача VII.9. В сборнике с мешалкой, обеспечивающей практически полное перемешивание, находится метиловый спирт (G = 5000 кг) при температуре 20°С. Определить время, необходимое для нагревания спирта до 50° С, а также температуру спирта через 0,2 ч после начала нагрева паром, поступающим в рубашку при температуре 120° С. Поверхность нагрева Р = 2,5 м2; коэффициент теплопередачи k = 1200 вт/(м2-град); удельная теплоемкость спирта с = 2680 дж/(кг-град).

Задача VII.10. В сборнике с интенсивно работающей мешалкой находится 10%-ный раствор NаОН (G = 5000 кг), начальная температура которого tН1 = 95° С. Необходимо охладить раствор до tk1 = 30°С за 1 ч. Для охлаждения используют 02 = 30 т/ч воды при температуре t2/=15°С. Сборник снабжен охлаждающей рубашкой. Поверхность теплообмена F=10 м2, коэффициент теплопередачи K= 450 вт/(м2-град). Если рабочая поверхность рубашки окажется недостаточной, то в сборнике можно установить змеевик. Коэффициент теплопередачи при охлаждении с помощью змеевика K = 900 вт/(м2-град). Удельная теплоемкость NaOH с=3860дж/(кг-град). Определить также максимальную конечную температуру охлаждающей воды.

Задача VII.11. В реакторе с рубашкой находится жидкий реагент, расход которого С4 = 3000 кг, а температура tн1 = 20° С. Определить время, необходимое для нагрева реагента до tк1 = 80° С, если известно, что помимо нагрева через рубашку, в результате протекания реакции выделяется постоянное количество тепла Qр = 50 000 ккал/ч. Нагрев осуществляется насыщенным водяным паром, температура которого t2 = 110° С. Поверхность теплообмена рубашки F = 3,5 м2; коэффициент теплопередачи k = 650 вт/(м2-град); удельная теплоемкость жидкости c1= 3900 дж/(кг-град). В результате эффективного перемешивания температура в реакторе полностью выравнивается.

Задача VII.12. Определить время, необходимое для нагрева частиц псевдоожиженного слоя - от температуры t0 = 20° С до tк = 120° С. Нагрев осуществляется с помощью горячего воздуха, температура которого равна 125° С; скорость воздуха w = 0,5 м/сек; диаметр частиц dч = 0,1 мм; коэффициент сферичности частиц 0,95; порозность слоя е = 0,35; плотность твердых частиц рч = 2800 кг/м3; удельная теплоемкость твердых частиц сч = 0,21 ккал/(кг-град); количество твердых частиц М = 60 кг; диаметр колонны d = 0,4 м.

Задача VII.13. Определить температуру кипения бензола при давлении 270 мм рт. ст. Температура кипения бензола при нормальном давлении равна 80,18° С. Известно также, что при 20° С давление паров бензола равно 74,7 мм рт. ст.

Задача VII. 14. Вычислить температуру кипения 30%-ного водного раствора NаОН при давлении р = 280 мм. рт. ст. Температура кипения 30%-ного раствора №ОН при атмосферном давлении равна 117°С, а давление паров над раствором при температуре 60°С равно 69 мм рт. ст. Сравнить полученный результат

Задача VII.15. Водный раствор NаОН, имеющий концентрацию Со = 12 вес %, выпаривают до конечной концентрации с0 =40 вес %. Расход исходного раствора S0=1,1 кг/сек. Определить основные характеристики выпарного аппарата, если известно, что давление в нем равно 0,1 ат, а нагревание осуществляют насыщенным водяным паром под давлением 1,6 ат. Разбавленный раствор поступает в выпарной аппарат при t0 = 30°С.

Задача VII.16. Для концентрирования раствора МgС12 имеется выпарной аппарат общей (наружной) поверхностью труб F= 65 м2 и длиной трубки L = 3,5 м. Определить максимальную производительность аппарата (по исходному раствору), если раствор концентрируют от c0=12 вес. % до ск = 33 вес. %. Коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной поверхности труб, k = 1100 вт/(м2-град). Выпаривание происходит при атмосферном давлении. В качестве теплоносителя используют насыщенный водяной пар с температурой t=145°С. Исходный раствор поступает в выпарной аппарат при t0 = 20°С.

Задача VII.17. Определить производительность выпарного аппарата с естественной внутренней циркуляцией, работающего в периодическом режиме, при концентрировании раствора от начальной концентрации с'0 = 5 вес. % до конечной с'к = 40 вес. %.Основные характеристики выпарного аппарата (рис. VII. 8) следующие: общая поверхность теплопередачи F = 65 м2; вертикальный трубный пучок имеет длину L = 2,5 м; объем раствора, залиаемого в аппарат, V = 5,72 м3; объем трубного пространства Vтр = 1 м3, диаметр сепарационной зоны D = 1,4 м. Для обогрева применяют насыщенный водяной пар под давлением 5 ат. Выпарку проводят при атмосферном давлении.
Значения температуры кипения при атмосферном давлении, плотности и удельной теплоемкости раствора, а также коэффициента теплопередачи в зависимости от концентрации раствора приведены ниже. Исходный раствор имеет температуру t0= 20° С. Коэффициент теплопередачи в период нагревания раствора k = 380 вт/ (м2 • град).
Требуется также сравнить полученную производительность с производительностью такого же выпарного аппарата, работающего при тех же температуре, давлении и концентрации но в непрерывном режиме.
Параметры раствора и коэффициенты теплопередачи при различных концентрациях раствора:

Рис. УII-8. Схема выпарного аппарата (к задачи VII. 17).


Задача VII.18. Рассчитать трехкорпусную выпарную установку для выпаривания раствора NаОН от начальной концентрации cо=14вес. % до конечной концентрации cк = 50 вес. %. Расход исходного раствора S0 = 7300 кг/ч; давление пара, обогревающего первый корпус, Pо = 6 ат; давление вторичного пара в последнем корпусе P3 = 0,1 ат; начальная температура исходного раствора t0 = 20° С. Раствор и пар движутся противотоком. Поверхности теплообмена всех корпусов должны быть равны между собой. Применить выпарные аппараты с естественной внутренней циркуляцией.

Рис. VII-10. Схема трехкорпусной выпарной установки.

Задача VII.19. Рассчитать теплообменник для конденсации G= 15000 кг/ч изобутана при давлении р = 7 ат. В конденсатор подается перегретый пар при температуре t2 = 95°С. Температура конденсации tК = 52°С. Для охлаждения используется вода, которая нагревается от t1/ = 20°С до t1// = 35°С. Для изготовления конденсатора использовать трубы диаметром 25/21 мм.
В расчетах принять следующие коэффициенты теплоотдачи: для перегретого пара a2/ = 220 вт/(м2 • град); для конденсирующегося пара a2=1500 вт/ (м2 • град); для охлаждающей воды а1 = 2800 вт/(м2-град).
Так как из воды могут отлагаться соли, вызывающие загрязнение поверхности, следует пустить ее по трубам.

Задача VII.20. В конденсаторе при давлении р = 2ат конденсируется смесь паров следующего состава (в мольных долях): бутан y1 = 0,1; пентан у2 = 0,55 и гексан. Пары поступают в теплообменник при температуре насыщения. Конденсатор четырехходовой и содержит 224 трубы диаметром 25/21 мм и длиной L = 2500 мм. Диаметр кожуха D = 600 мм. На охлаждение расходуется G = 65 000 кг/ч воды, имеющей начальную температуру t=18°С.
При расчете коэффициентов теплоотдачи получены следующие значения: коэффициент теплоотдачи на стороне охлаждающей воды (в трубном пространстве) а1=2100 вт/(м2-град); коэффициент теплоотдачи на стороне конденсирующего пара (в межтрубном пространстве) а2 = 1250 вт/(м2-град).
Определить максимальное количество пара, которое можно сконденсировать в имеющемся теплообменнике.

Задача VII. 21. Рассчитать конденсатор для конденсации бензола из его смеси с азотом. Расход азота Gо = 1500 кг/ч. Давление P= 1 ат. Азот насыщен парами бензола. Начальная "температура смеси tГ/ = 70°С; конечная tГ// = 30°С. Для охлаждения используют воду. Начальная температура воды t1/ = 20 tГ/ С; конечная t1// = 30° С.

Задача VII. 22. Рассчитать барометрический конденсатор для конденсации W=5000 кг/ч насыщенного водяного пара при давлении р = 0,15ат. Для конденсации используется охлаждающая вода при начальной температуре tН=18°С.

   

Раздел VI Теплопередача

Для получения задачи пишите на почту Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. . Цена одной задачи 70р

Задача VI.1. Определить коэффициент теплопроводности су
хого воздуха при атмосферном давлении и температуре 80°С, если его удельная теплоемкость при постоянном давлении равна ср = 0,244 ккал/(кг-град) и динамическая вязкость м = 0,021 спз.

Задача VI.2. Определить теплопроводность жидкого гептана при температуре 20°С.

Задача VI.3. Стенки печи построены из огнеупорного и строительного кирпича с коэффициентами теплопроводности логн = 0,45 Дж/(м-сек-град) и лстр = 0,35 Дж/(м-сек-град). Толщина кладки составляет соответственно 120 и 200 мм.
Определить потери в окружающую среду, а также температуру на границе обоих слоев, если температура внутренней стенки печи составляет 1200°С, а наружной стенки 150°С (рис. VI-1).

Рис. VI-I. Изменение температуры по толщине стенки (к задачи VI. 3).

Задача VI.4. Внутренняя стенка печи толщиной 120 мм выложена из огнеупорного кирпича, наружная стенка печи толщиной 160 мм - из обычного кирпича. Режим работы печи стационарен. Температура внутренней стенки печи равна 700°С, наружной 140°С. Для уменьшения потерь тепла наружная поверхность была покрыта теплоизоляционным слоем из окиси магния (Лиз = 0,085 Дж/(м-сек-град)) толщиной 50 мм. После этого температура внутренней поверхности печи стала tВН = 721°С, на границе огнеупорная кладка - кирпич tг = 660° С, на границе кирпич - теплоизоляция tз = 490° С, а на наружной поверхности tн = 95° С. Определить потери тепла печью в обоих случаях (рис. VI-2).

Рис. V1-2. Изменение температуры по толщине стенки (к задачи VI-4).

Задача VI.5. Определить потери тепла на погонный метр стального трубопровода внутренним диаметром dвн = 25 мм, изолированного слоем диатомита толщиной 3 см, и распределение температур в этом слое.
Известно, что толщина стенки трубопровода б = 1,5 мм; теплопроводность стали л1 = 39 ккал/(м-сек-град) теплопроводность слоя изоляции л2 = 0,04 + 3*10^5 Дж/(м-сек-град); температура внутренней стенки трубопровода tВн = 520° С, наружной поверхности теплоизоляции tН = 70°С (рис. V1-3).

Рис. V1-3 - Распределение температуры в слое теплоизоляции (к задачи VI.5)

Задача VI.6. Определить время, необходимое для достижения температуры 250°С в центре свинцовой пластины толщиной 5 см. Пластина нагревается с обеих сторон, причем температура поверхностей поддерживается постоянной и равной 280° С. Удельная теплоемкость металла с=0,032 ккал/(кг-град), плотность р = 11400 кг/м3, теплопроводность л = 30 ккал/(м-сек-град). Начальная температура пластины составляла 20° С.

Задача VI. 7. Распределение температур в плоской стенке толщиной 0,3 м, согласно опытным данным, приближенно описывается уравнением
t = 32 – 18z – 90z^2
Определить: 1) количество тепла (тепловой поток), поступающего к поверхности стенки и покидающего стенку в единицу времени; 2) тепло, аккумулируемое стенкой в единицу времени, и 3) изменение температуры во времени.
Дано: плотность материала стенки р = 1800 кг/м3, коэффициент его теплопроводности л=1,4 Вт/(м-град), удельная теплоемкость с= 1600 Дж/(кг-град) и площадь стенки F = 4 м2.

Задача VI.8. Определить коэффициент теплоотдачи при протекании 60,6 кг/ч воды по трубопроводу внутренним диаметров d= 14мм и длиной L = 0,7 м. Средняя температура воды tcp = 20°С, температура стенки 60° С.

Задача VI.9. Определить коэффициент теплоотдачи при протекании воды через охлаждающую рубашку цилиндрического реактора. Наружный диаметр реактора d1 = 1000 мм; внутренний диаметр рубашки d2 = 1100 мм; средняя температура воды tcp : = 20° С, температура стенки реактора tcm = 60°С, высота реактора L = 1000 мм; расход охлаждающей воды G = 5 т/ч.

Задача VI.10. Определить коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на поверхности трубы длиной Н = 2 м, образующей с горизонтальной поверхностью угол b = 60°. Температура стенки tст = 210° С; температура пара t = 220° С.

Задача VI.11. Определить коэффициент теплопередачи при охлаждении сухого воздуха водой в скруббере с насадкой. Дано: температура воды t' = 15°С; начальная температура воздуха tн = 80° С, конечная tК = 25°С; расход воздуха Gг=12000 кг/ч; расход воды Gж = 8000 кг/ч; диаметр скруббера D = 1,4 м; удельная поверхность насадки g= 65 м2/м3; свободный объем насадки е = 0,68.

Задача VI.12. Определить коэффициент теплопередачи при кипении 40%-ного раствора NаОН внутри стальной трубы диаметром d=57/50 мм и длиной L = 2,5 м при давлении р = 18350 Н/м2 и температуре tк = 85° С. Для нагревания используется насыщенный водяной пар при t= 111,7°С.

Задача VI.13. Определить наружную температуру и потери тепла стенкой печи толщиной б = 0,4 м. Температура газов в печи tг = 800°С, температура окружающего воздуха tВ = 20°С, коэффициент теплоотдачи печных газов ат = 30 Вт/(м2-град), средняя теплопроводность стенки л = 1,8 Вт/(м-град), коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающей среде ав = 8 Вт/ (м2 • град).

Задача VI. 14. Температура стенки tcm = 278° С в задачае VI.13 слишком высока. Для ее снижения на поверхность трубы может быть нанесен дополнительный теплоизоляционный слой диатомита [лкз = 0,12вт/(м-град)] или улучшена теплоотдача от наружной поверхности трубы путем обдува стенки воздухом. Определить толщину слоя диатомита или скорость воздуха, необходимые для того, чтобы наружная температура стенки не превышала 120°С.

Задача VI. 15. Определить количество тепла, которое теряется через стенку печи толщиной б = 0,25 м, если известно, что теплопроводность стенки зависит от температуры и изменяется по уравнению
л = 0,6(1 + 0,8*10-3t) вт/м2-град
Температура газов в печи tТ = 850° С; температура окружающего воздуха ^В = 40°С. Коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке и от стенки к воздуху соответственно составляют: аг = 18 Вт/(м2-град) и ав = 9 Вт/(м2-град). Поверхность стенок печи F = 60 м2.

Задача VI.16. Определить количество тепла, которое поступает в холодильную камеру, построенную из красного кирпича [толщина бк = 0,2 м, теплопроводность лк = 0,7 вт/(м-град)] и изолированную с наружной стороны слоем пробки толщиной 0,1 м [теплопроводность сухой пробки л = 0,07, влажной пробки л2 = 0,15, а промерзшей пробки л3 = 0,35 вт/(м-град)]. Температура внутри камеры tвн = —34° С, а снаружи tК = 28° С. Коэффициент теплоотдачи внутри и снаружи составляет соответственно авн = 5 Вт/(м2- град); ан = 9 Вт/(м2-град). .Точка росы, соответствующая влажности наружного воздуха, tР = 12° С. Определить также распределение температур внутри стенки.

Задача VI.17. Через проложенный на эстакаде стальной трубопровод длиной 20 м, наружным диаметром 26 мм и внутренним диаметром 21 мм циркулирует расплавленный свинец (температура свинца 400°С, расход 0=18000 г/ч). Трубопровод изолирован асбестовым волокном л1 = 0,11 вт/(м-град). Коэффициент теплоотдачи от расплавленного металла авн = 2000 Вт/(м2-град), а от трубопровода к воздуху (конвекцией и излучением) ан = 15 Вт/(м2-град) теплопроводность стали лс = 45 Вт/(м-град); удельная теплоемкость свинца с = 0,0375 ккал/(кг-град)', температура окружающей среды 20° С. Определить толщину тепловой изоляции, необходимой для того, чтобы свинец не охладился более чем на 5° С.

Задача VI.18. Определить распределение температур и количество тепла, отдаваемого стальным стержнем (рис. VI-7) цилиндрического сечения, окруженного газом при температуре tГ = 20°С и коэффициенте теплоотдачи а = 9 Вт/(м2-град). Температура /о наружного торца стержня поддерживается постоянной и равной 200° С, а внутренний торец имеет идеальную тепловую изоляцию. Длина стержня L = 0,2 м, диаметр d = 0,01 м, теплопроводность л = 25 Вт/(м-град).

Рис. VI-7 - Схема расчета распределения температуры в металлическом стержне (к задачи VI. 18).

Задача VI.19. В газопроводе установлена термопара (рис. VI-8), показывающая температуру 400° С. Определить истинную температуру газа tг, если термопара вставлена в металлический чехол, проходящий через стенку трубопровода. Диаметр чехла и = 0,008 м, длина L = 0,15 м, толщина стенки чехла б= 0,002 м; теплопроводность л = 45 вт/(м-ч); коэффициент теплоотдачи газа а = 8 вт/(м2-град)\ температура стенки трубопровода t0 = 100° С.

Схема установки термопары

Рис. V1-8. Схема установки термопары (к задачи VI. 19).

Задача VI.20. Определить тепловые потери за счет конвекции и излучения для паропровода с наружным диаметром d = 0,2 м. Температура насыщенного пара tП = 280°С, температура окружающей среды tВ = 25°С; степень черноты-материала трубопровода е = 0,8.

Задача VI.21. Определить потери тепла на 1 м горизонтального паропровода диаметром 60/52,5 мм. Паропровод покрыт слоем изоляции толщиной 40мм [лиз = 0,8вт/(м-град)]. Температура насыщенного пара tи = 220° С, температура окружающей среды tВ = 20° С; степень черноты изоляции е = 0,8.

Задача VI.22. Определить, во сколько раз уменьшатся тепловые потери в условиях задачи VI. 20, если экранировать паропровод. Диаметр экрана d = 0,3 м, степень его черноты е' = 0,5. Для уменьшения тепловых потерь и ограничения конвекционных токов воздуха пространство между экраном и паропроводом делается замкнутым.

Задача VI.23. Определить максимальную величину тока, который можно пропускать через нихромовую проволоку диаметром d = 0,2 мм с тем, чтобы ее температура не превышала 800° С. Температура окружающей среды tВ = 20°С; удельное электрическое сопротивление проволоки р = 1,16 ом-мм2/м; степень черноты проволоки е = 0,85.

   

Cтраница 7 из 15

Яндекс.Метрика Rambler's Top100