Теплообменники. Контрольная I. варианты 25-50
Российский химико-технологический университет
им. Д. И. Менделеева.
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии.
Вариант 25
На наружной поверхности стального (марка стали Ст.3) змеевика диаметром 28х2 мм и длиной 5 м конденсируется при 760 мм рт. ст. изопропанол. Диаметр витка змеевика составляет 0,3 м. В трубе змеевика протекает вода, температура которой увеличивается от 8°С до 22°С. Коэффициент теплопередачи 700 Вт/(м2•К). Потери тепла незначительны, загрязнениями стенок пренебречь. Определить: 1) количество конденсирующегося спирта (кг/ч); 2) коэффициент теплоотдачи со стороны пара; 3) составить схему аппарата.
Вариант 26
На наружной поверхности змеевика, изготовленнго из стальной (марка стали Ст.3) трубы диаметром 26х3 мм конденсируется при 760 мм рт. ст. 60 кг/ч насыщенного пара изопропилового спирта. Отвод тепла конденсации производится водой, нагревающейся от 10°С до 22°С. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара составляет 980 Вт/(м2•К). Диаметр витка змеевика равен 0,23 м. Термическим сопротивлением загрязнений стенок пренебречь. Потери тепла незначительны. Определить: 1) длину трубы, из которой изготовлен змеевик; 2) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 26 (цена 150р)
Вариант 27
В стальных трубах диаметром 20х2 мм и длиной 2 м кожухотрубного теплообменника со скоростью 0,8 м/с проходит бензол и нагревается от 20°С до температуры кипения при 760 мм рт. ст. Греющий насыщенный водяной пар давления 0,8 ати в количестве 3300 кг/ч конденсируется на наружной поверхности труб и его конденсат отводится при температуре конденсации. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара равен 10500 Вт/(м2•К). Из-за наличия загрязнений стенок труб коэффициент теплопередачи в аппарате на 25% меньше рассчитанного без учёта этих загрязнений. Определить: 1) поверхность теплопередачи; 2) число труб и число ходов в теплообменнике; 3) составить схему аппарата.
Вариант 28
В стальном (марка стали Ст.3) змеевике подогревается бензол от 20°С до температуры кипения при нормальном атмосферном давлении. Диаметр трубы 56х3 мм, диаметр витка 500 мм. Нагревание осуществляется конденсирующимся на внешней поверхности трубы змеевика насыщенным водяным паром с давлением 0,6 ати. Расход пара составляет 86,5 кг/ч, а коэффициент теплоотдачи от пара к стенке равен 12900 Вт/(м2•К). Потери тепла и термические сопротивления загрязнений стенок не учитывать. Определить: 1) поверхность теплопередачи змеевика; 2) составить схему аппарата.
Вариант 29
Бензол в количестве 880 кг/ч охлаждается от температуры кипения при 760 мм рт. ст. до 20°С во внутренней трубе двухтрубного теплообменника. Длина трубы, изготовленной из стали (марка стали Ст.3), 0,74 м, отношение длины к внутреннему диаметру равно 20, а толщина стенки 4 мм. Хладоагент – толуол – движется противотоком в кольцевом зазоре. Коэффициент теплопередачи от бензола к толуолу 210 Вт/(м2•К). Термические сопротивления загрязнений стенок учесть по их средним значениям для органических жидкостей. Определить: 1) коэффициенты теплоотдачи; 2) составить схему аппарата.
Вариант 30
В стальной (марка стали Ст.3) кожухотрубный кипятильник, имеющий 61 трубу диаметром 25х2 мм и высотой 1 м, поступает при температуре кипения и испаряется при 760 мм рт. ст. толуол. Тепло подводится от конденсирующегося в межтрубном пространстве насыщенного водяного пара с давлением 2 ати. Конденсат не охлаждается. Коэффициенты теплоотдачи со стороны пара и кипящего толуола равны соответственно 10500 и 1630 Вт/(м2•К). Потерями тепла пренебречь, поверхности труб считать незагрязнёнными. Определить: 1) расход греющего пара; 2) расход испаряемого толуола; 3) составить схему аппарата.
Вариант 31
Во внутренней трубе диаметром 29х3 мм стального (марка стали Ст.3) горизонтального двухтрубного теплообменника нагревается 0,75 м3/ч воды от 20°С до 50°С. Нагревание проводится насыщенным водяным паром с давлением 2 ата. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке внутренней трубы 12200 Вт/(м2•К). Термические сопротивления загрязнений стенок учесть по их средним значениям для воды среднего качества и водяного пара. Определить: 1) длину трубы теплообменника; 2) расход греющего пара; 3) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 31 (цена 150р)
Вариант 32
Во внутренней трубе диаметром 27х2,5 мм стального (марка стали Ст.3) двухтрубного теплообменника охлаждается 2000 кг/ч толуола от его температуры кипения до 40°С. Давление 760 мм рт. ст. Охлаждение производится водой, движущейся противотоком. Температура воды на входе в аппарат 15°С. Расход воды 6,1 м3/ч. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде составляет 1400 Вт/(м2•К). Термическими сопротивлениями загрязнений стенок пренебречь. Определить: 1) температуру воды на выходе их теплообменника; 2) длину трубы теплообменника; 3) составить схему аппарата.
Вариант 33
В трубе змеевика охлаждается 3500 кг/ч 100%-ной уксусной кислоты от температуры 60°С до 36°С. Поверхность теплопередачи змеевика 15 м2, диаметр витка 450 мм. Конструкционный материал змеевика – нержавеющая сталь. Охлаждение производится водой, движущейся противотоком, которая нагревается от 15°С до 27°С. Диаметр труб змеевика 51?3 мм. Потери тепла не учитывать. Термические сопротивления загрязнений стенок трубы змеевика учесть по средним их значениям для указанных теплоносителей. Потери тепла не учитывать. Определить: 1) коэффициент теплоотдачи от поверхности труб змеевика к воде; 2) составить схему аппарата.
Вариант 34
Насыщенный пар толуола в количестве 1000 кг/ч конденсируется при 760 мм рт. ст. в кольцевом пространстве двухтрубного теплообменника. По внутренней трубе протекает 4000 кг/ч воды с начальной температурой 10°С. Коэффициенты теплоотдачи со стороны пара толуола и воды равны соответственно 1160 и 960 Вт/(м2•К). Толщина стенки трубы, выполненной из стали (марка стали Ст.3), составляет 4 мм. Потерями тепла пренебречь, стенки труб считать незагрязнёнными. Определить: 1) средние температуры внутренней и внешней поверхностей стенки внутренней трубы; 2) составить схему аппарата.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 34 (цена 150р)
Вариант 35
В кольцевом пространстве стального (марка стали Ст.3) двухтрубного теплообменника конденсируется при 760 мм рт. ст. насыщенный пар изопропилового спирта. Отвод тепла конденсации производится водой, нагревающейся от 12°С до 26°С. Расход воды во внутренней трубе диаметром 36х3 мм составляет 1300 кг/ч. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара равен 1080 Вт/(м2•К), потери тепла в окружающую среду составляют 3350 кДж/ч. Термическими сопротивлениями загрязнений стенок труб пренебречь. Определить: 1) длину внутренней трубы теплообменника; 2) расход греющего пара; 3) составить схему аппарата.
Вариант 36
Метанол в количестве 80 т/ч поступает в трубное пространство одноходового кожухотрубчатого теплообменника, где нагревается от 15 до 40°С горячей водой, поступающей в межтрубное пространство и охлаждающейся от 90 до 40°С. Теплообменник имеет 111 труб диаметром 25х2 мм. Коэффициент теплоотдачи от воды к наружной поверхности труб 930 Вт/(м2•К). Определить: 1) коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности труб к метанолу; 2) длину труб теплообменника.
Вариант 37
Для охлаждения воды, поступающей во внешнюю трубу двухтрубного теплообменника, используется холодильный рассол (раствор хлорида кальция с концентрацией 24,7% масс.) нагревающийся от -25°С до -15°С. Средняя температура воды 4°С. Диаметр внутренней трубы теплообменника 25х2 мм, длина 3 м. Определить во сколько раз увеличится коэффициент теплоотдачи от рассола к поверхности трубы, если скорость движения рассола увеличить с 0,1 м/с до 1,2 м/с.
Вариант 38
В трубном пространстве одноходового кожухотрубчатого теплообменника нагревается от 15 до 42°С метиловый спирт, расход 81 т/ч. В межтрубном пространстве противотоком проходит вода, температура которой изменяется от 90 до 40°С. Коэффициент теплоотдачи от воды к наружной поверхности труб 840 Вт/(м2•К). Число труб теплообменника 111, их внутренний диаметр 25?2 мм. При расчете учесть термические сопротивления загрязнений стенок. Определить: 1) объёмный расход воды (м3/ч); 2) коэффициент теплоотдачи от поверхности труб к метанолу; 3) коэффициент теплопередачи; 4) поверхность теплопередачи и длину теплообменника.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 38 (цена 150р)
Вариант 39
По кольцевому пространству горизонтального двухтрубного теплообменника со скоростью 0,9 м/с движется 98%-ная серная кислота, охлаждаясь от 80 до 64°С. Во внутренней трубе теплообменника противотоком движется вода, нагреваясь от 20 до 50°С. Диаметры труб 54х4,5 и 26х3 мм. Коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воде 1400 Вт/(м2•К). Определить: 1) коэффициент теплоотдачи от серной кислоты к поверхности трубы; 2) коэффициент теплопередачи; 3) длину труб теплообменника.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 39 (цена 150р)
Вариант 40
В стальных трубах диаметром 25х2 мм одноходового кожухотрубчатого теплообменника со скоростью 0,75 м/с проходит толуол, нагреваясь от 20°С до температуры кипения. Нагрев осуществляется насыщенным водяным паром, имеющем давление 1 ати. Расход пара 3 т/ч. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара равен 10000 Вт/(м2•К). Определить: 1) поверхность теплопередачи; 2) число и длину труб теплообменника; 3) составить схему аппарата.
Вариант 41
В кольцевом зазоре двухтрубного теплообменника движется вода со скоростью 0,5 м/с, нагреваясь от 22 до 46?С. Во внутренней трубе диаметром 45х2 мм противотоком движется хлорбензол охлаждаясь от температуры кипения до 50?С. Расход хлорбензола 3 т/ч. Коэффициент теплоотдачи со стороны хлорбензола 530 Вт/(м2•К). Тепловыми потерями пренебречь. При расчёте учесть термические сопротивления загрязнений. Определить: 1) диаметр внешней трубы; 2) поверхность теплопередачи; 3) составить схему аппарата.
Вариант 42
В стальных трубах (марка стали Х18Н10Т) четырёхходового кожухотрубчатого теплообменника движется нитробензол нагреваясь от 20?С до температуры кипения, насыщенным водяным паром, находящимся под давлением 50 ата и поступающим в межтрубное пространство. Расход пара 10 т/ч. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара 9000 Вт/(м2•К). При расчёте пренебречь тепловыми потерями и термическими сопротивлениями загрязнений. Определить: 1) поверхность теплопередачи; 2) число и длину труб теплообменника; 3) составить схему аппарата.
Вариант 43
Для подогрева 0,25 л/с метанола от 20°С до температуры кипения используется насыщенный водяной пар под давлением 4 ата. Нагрев осуществляется в змеевике диаметром 20х2 мм, длиной 5 м, состоящим из 5 витков с диаметром витка 310 мм. Определить: 1) расход пара; 2) запас по поверхности теплопередачи.
Вариант 44
По змеевику проходит 1,5 т/ч толуола, охлаждающегося от 90 до 30°С. Охлаждение производится водой, нагревающейся от 15 до 40°С. Труба змеевика стальная диаметром 57х3,5 мм. Коэффициент теплоотдачи со стороны воды 580 Вт/(м2•К). Диаметр витка змеевика 0,4 м. Определить необходимую длину змеевика и расход воды, учтя термические сопротивления загрязнений стенок.
Вариант 45
В теплообменнике «труба в трубе» производится охлаждение этанола от температуры кипения до 20°С, водой, подающейся в кольцевой зазор и имеющей начальную температуру 7°С. Скорость течения метанола 1,5 м/с, воды – 2 м/с. Теплообменник состоит из труб диаметрами 42х3,5 и 25х3 мм. Трубы теплообменника загрязнённые. Определить: 1) конечную температуру воды; 2) коэффициент теплопередачи; 3) площадь поверхности теплопередачи и длину теплообменника.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 45 (цена 150р)
Вариант 46
В межтрубное пространство кожухотрубчатого конденсатора подаётся при нормальном атмосферном давлении пары бензола. Образующийся конденсат отводится без охлаждения. В качестве хладагента используется вода, поступающая во внутритрубное пространство и нагревающаяся от 20 до 30°С. Скорость воды во внутритрубном пространстве составляет 1,5 м/с. Характеристики конденсатора: диаметр труб 25х2 мм, длина труб 3 м, число труб 384, число ходов 6. Термическими сопротивлениями загрязнений стенок пренебречь. Определить: 1) расход бензола; 2) коэффициент теплоотдачи; 3) запас по площади поверхности теплопередачи.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 46 (цена 150р)
Вариант 50
В теплообменнике «труба в трубе» производится охлаждение метанола от температуры кипения до 25°С, водой, подающейся во внутреннюю трубу и имеющей начальную температуру 10°С. Скорость течения метанола 0,5 м/с, воды – 1 м/с. Теплообменник состоит из труб диаметрами 42х3,5 и 25х3 мм. Термическими сопротивлениями загрязнений пренебречь. Определить: 1) конечную температуру воды; 2) коэффициент теплопередачи; 3) площадь поверхности теплопередачи и длину теплообменника.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 50 (цена 150р)
Вариант 51
В теплообменнике "труба в трубе", состоящим из стальных (Ст.3) труб размером 89x5 мм и 44x3.5 мм, охлаждается 2000 кг/ч толуола от температуры его конденсации при 760 мм рт. ст. до 40°С. Охлаждение производится водой, протекающей по внутренней трубе с температурой на входе 15°С. Расход воды 4 т/ч. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде составляет 3360Вт/(м2•град). Потерями тепла при расчете теплопередачи можно пренебречь.
Изобразите эскиз аппарата
Определить: 1) температуру воды на выходе из теплообменника; 2) минимальную длину трубы теплообменника с учетом наличия загрязнения на внутренней поверхности труб
Скачать решение задачи РХТУ вариант 51 (цена 150р)
Вариант 52
В двухходовом кожухотрубчатом теплообменнике протекающий по трубам дихлорэтан охлаждается от 80 до 36 °С. Выделяющаяся при этом теплота отводится хлороформом, нагревающимся от 22 до 38 °С. Расход хлороформа 102,96 т/ч; его средняя вдоль поверхности теплообмена температура 31,5 °С; коэффициент теплоотдачи к СНСl3 от поверхности труб 1380 Вт/(м2*К). В теплообменнике 166 труб ф 20x2 мм (материал труб - сталь 10Х17Н13М2Т) длиной 6 м.
Определить: произошло ли загрязнение поверхности теплообмена (сравнением потребной и геометрической площади поверхности)?
Сделать эскиз аппарата, на котором обозначить потоки теплоносителей.
Скачать решение задачи РХТУ вариант 52 (цена 150р)