Раздел VII Массопередача
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.
Скачать решение задачи VII.1 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.2 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.3 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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).
Скачать решение задачи VII.4 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.5 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.6 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.7 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.8 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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).
Скачать решение задачи VII.9 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.10 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.11 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.12 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.13 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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
Скачать решение задачи VII.14 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.15 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.16 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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).
Скачать решение задачи VII.17 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.18 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.19 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.20 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.21 (задача ПАХТ) (цена 70р)
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.
Скачать решение задачи VII.22 (задача ПАХТ) (цена 70р)