Пример готовой контрольной работы по предмету: Процессы и аппараты
Содержание
1 Гидравлика 4
1.1 Задача 1 4
1.2 Задача 2 6
2 Теплопередача 8
2.1 Задача 1 8
2.2 Задача 2 11
3 Выпаривание 14
3.1 Задача 1 14
3.2 Задача 2 16
4 Абсорбция 19
4.1 Задача 1 19
4.2 Задача 2 21
5 Ректификация 23
5.1 Задача 1 23
5.2 Задача 2 27
5.3 Задача 3 30
6 Сушка 33
6.1 Задача 1 33
6.2 Задача 2 34
6.3 Задача 3 35
Выдержка из текста
Задача 1
Вычислить необходимую мощность, затрачиваемую на перемещение G =
85. кг/ч анилина по трубопроводу d*δ = 20*1,5 мм. Общей длиной L = 300 м, при температуре t =
50 оС. На трубопроводе имеется 4 внезапных на 900 и 1 плавный под углом φ =
90. поворотов радиусом R =
11. мм, 3 прямоточных вентиля, 2 нормальных вентиля. Высота подъема h = 10 м. Разность статических давлений в конце и начале трубопровода (противодавление) составляет ΔPдоп =
70. мм рт.ст. КПД привода η = 0,9.
Задача 2
Вычислить необходимую мощность, затрачиваемую на перемещение
80. кг/ч (при нормальных условиях) воздуха по трубопроводу d*δ = 108*4 мм. Общей длиной L = 300 м, при температуре
60 оС и общем давлении P = 1200 мм рт. ст. На трубопроводе имеется 5 внезапных на 900 и 1 плавный под углом φ =
90. поворотов радиусом R =
50. мм, 2 прямоточных вентиля, 1 нормальный вентиль и 2 задвижки. Высота подъема h = 20 м. Разность статических давлений в конце и начале трубопровода (противодавление) составляет ΔPдоп =
50. мм рт.ст. КПД привода η = 0,8.
Задача 1
В трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника охлаждается этанол 100% от температуры t 1н =
6. до t 1к =
3. оС. Расход этанола G1 = 8 кг/с. В межтрубное пространство противотоком поступает вода среднего качества, которая нагревается от t 2н =
1. до t 2к =
3. оС. Коэффициент теплоотдачи к воде равен α = 1200 Вт/(м 2∙К).
Средняя температура стенки труб со стороны жидкости tст =
4. оС.
Определить необходимую площадь поверхности теплопередачи теплообменного аппарата и расход охлаждающей воды, если число труб в аппарате n = 37, а их диаметр d = 25*2 мм. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.
Задача 2
Воздух нагревается в трубах одноходового кожухотрубчатого теплообменника под атмосферным давлением от температуры tн =
2. до tк =
10. оС насыщенным водяным паром, который конденсируется в межтрубном пространстве. Расход воздуха V0 = 5000 м 3/ч (при нормальных условиях).
Избыточное давление пара Pизб = 2 ат, влажность φ = 4 %. Коэффициент теплоотдачи пара α = 9500 Вт/(м 2∙К).
Определить необходимую площадь поверхности теплопередачи теплообменного аппарата и расход пара, если число труб в аппарате n = 257, а их диаметр d = 25*2 мм. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.
Задача 1
В выпарном аппарате упаривается Gн = 4,5 кг/с водного раствора от концентрации xн = 5 до концентрации xк = 11 %. Раствор поступает при температуре tн =
1. оС. Температурная депрессия Δtдепр = 4К, депрессия гидростатического эффекта Δtг.эф = 3К, депрессия гидравлических сопротивлений Δtг.с = 0,7К. Давление в барометрическом конденсаторе P0 = 0,70 ат. Коэффициент теплопередачи в греющей камере выпарного аппарата K = 1000 Вт/(м 2∙К).
Потери теплоты в окружающую среду ε = 4 % от полезно используемого количества теплоты Qпол. Избыточное давление греющего пара Pг.п.изб = 1,5 ат. Влажность греющего пара φ = 3 %.
Определить расход греющего пара, удельный расход греющего пара, поверхность теплопередачи греющей камеры выпарного аппарата.
В выпарном аппарате упаривается водноый раствор от концентрации xн = 5 до концентрации xк = 11 %. Раствор поступает в выпарной аппарат при температуре кипения. Температурная депрессия Δtдепр = 4К, депрессия гидростатического эффекта Δtг.эф = 3К, депрессия гидравлических сопротивлений Δtг.с = 0,7К. Давление в барометрическом конденсаторе P0 = 0,70 ат. Коэффициент теплопередачи в греющей камере выпарного аппарата K = 1000 Вт/(м 2∙К).
Потери теплоты в окружающую среду ε = 4 % от полезно используемого количества теплоты Qпол. Расход греющего пара Gг.п = 1,5 кг/с. Избыточное давление греющего пара Pг.п.изб = 1,5 ат. Влажность греющего пара φ = 3 %.
Определить расход греющего пара, расход исходного раствора, расход упаренного раствора поверхность теплопередачи греющей камеры выпарного аппарата.
Вычислить необходимый диаметр насадочного абсорбера для поглощения паров целевого компонента (ЦК) из потока воздуха водой. Высота абсорбера H = 5,2 м, удельная поверхность насадки σ = 204 м 2/м
3. Температура процесса t =
1. оС. Расход воздуха V = 1200 м 3/ч при нормальных условиях. Концентрации ЦК в воздухе на входе и выходе из абсорбера составляют: Yн = 0,050 кмоль ЦК/кмоль в-ха и Yв = 0,0045 кмоль ЦК/кмоль в-ха.
Содержание ЦК в подаваемой воде равно нулю. Насадка смачивается водой на ψ = 0,86. Коэффициент избытка воды над ее теоретически минимальным расходом составляет φ = 1,3. Коэффициент массопередачи ЦК от воздуха к воде Ky = 2,3∙ 10-3 кмоль ЦК/(м∙с∙кмоль ЦК/кмоль в-ха).
Линейная равновесная зависимость имеет вид Y*(X) = 1,4X в мольных долях ЦК в воздухе и в воде.
Задача 1
Вычислить необходимую высоту насадочного абсорбера для поглощения паров целевого компонента (ЦК) из потока воздуха водой. Диаметр абсорбера D = 1,0 м, удельная поверхность насадки σ = 140 м 2/м
3. Температура процесса t =
2. оС. Расход воздуха V = 1500 м 3/ч при нормальных условиях. Концентрации ЦК в воздухе на входе и выходе из абсорбера составляют: Yн = 0,065 кмоль ЦК/кмоль в-ха и Yв = 0,0050 кмоль ЦК/кмоль в-ха.
Содержание ЦК в подаваемой воде равно нулю. Насадка смачивается водой на ψ = 0,8. Коэффициент избытка воды над ее теоретически минимальным расходом составляет φ = 1,5. Коэффициент массопередачи ЦК от воздуха к воде Ky = 3,1∙ 10-4 кмоль ЦК/(м∙с∙кмоль ЦК/кмоль в-ха).
Линейная равновесная зависимость имеет вид Y*(X) = 1,25X в мольных долях ЦК в воздухе и в воде.
Задача 1
В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется бинарная смесь – ацетон-бензол. Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси x ̅_F=40%, в дистилляте x ̅_D=92%, в кубовом остатке x ̅_W=12%. Расход питания G ̅_F=9 т/ч. Коэффициент избытка флегмы φ = 1,7. Давление в колонне атмосферное. Греющий пар в кубе колонны имеет избыточное давление Рг.п.изб = 1,2 ат. Степень сухости пара ψ = 97%. Начальная температура воды, поступающей в дефлегматор
1. оС, конечная –
2. оС. Коэффициент теплопередачи в дефлегматоре K =
85. Вт/(м 2∙К)
Определить:
- расход дистиллята;
- расход греющего пара;
- расход воды в дефлегматоре;
- поверхность теплопередачи дефлегматора.
Написать уравнение рабочей линии для верхней части колонны.
Задача 2
В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется бинарная смесь – ацетон-бензол. Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси x_F=40%, в дистилляте x_D=92%, в кубовом остатке x_W=12%. Расход питания G_F=58 кмоль/ч. Коэффициент избытка флегмы φ = 2,5. Давление в колонне атмосферное. Начальная температура воды, поступающей в дефлегматор
1. оС, конечная –
4. оС. Коэффициент теплопередачи в дефлегматоре K =
85. Вт/(м 2∙К)
Определить:
- расходы дистиллята и кубового остатка;
- расход воды в дефлегматоре;
- поверхность теплопередачи дефлегматора.
Написать уравнение рабочей линии для нижней части колонны.
Задача 3
В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется бинарная смесь – ацетон-бензол. Расход дистиллята G ̅_D=2,5 кг/с, расход кубового остатка G ̅_W=2,8 кг/с. Концентрация легколетучего компонента в дистилляте x_D=92%, в кубовом остатке x_W=12%. Давление в колонне атмосферное. Греющий пар имеет избыточное давление Рг.п.изб = 1,2 ат. Степень сухости пара χ =
1. Коэффициент теплопередачи в дефлегматоре K =
85. Вт/(м 2∙К).
Определить:
- расход и состав питания;
- расход греющего пара в кубе-испарителе;
- поверхность теплопередачи куба-испарителя.
Написать уравнение рабочей линии для нижней части колонны.
Задача 1
Определить по диаграмме Рамзина температуру мокрого термометра и точку росы для воздуха с параметрами: φ = 0,40; t =
3. оС.
Задача 2
Определить затраты теплоты Q кВт и производительность установки по конечному продукту Gк кг/ч в теоретической сушилке для двух случаев: при начальной влажности материала uн 1 = 0,90 кг влаги/кг влаж.мат-ла и uн 2 = 0,43 кг влаги/кг влаж.мат-ла. Начальная температура воздуха tн =21оС и конечная температура tк =
65 оС. Материал высушивается до конечной влажности uк = 0,050 кг влаги/кг влаж.мат-ла. Расход сухого воздуха L = 1600 кг/ч. Влагосодержание воздуха начальное x 0 = 0,020 кг/кг и конечное x 2 = 0,050 кг/кг.
Задача 3
Определить необходимые значения расхода воздуха и тепловой мощности для теоретической и реальной сушилок, работающих по нормальному сушильному варианту, расход и давление греющего пара парового калорифера. По диаграмме влажного воздуха найти точку росы и температуру мокрого термометра. Производительность по влажному материалу Gн =
53. кг/ч; начальная и конечная влажности материала uн = 0,17 кг/кг (влажного) и uк = 0,010 кг/кг; температура материала на входе в аппарат θн = 5 и на выходе θк =
6. оС. Состояние атмосферного воздуха до калорифера: t 0 = 0,65 оС и φ0 = 65%; после сушилки: t 2 =
10 оС, влагосодержание воздуха на выходе из сушилки x 2 = 0,032 кг/кг. Удельная теплоемкость сухого продукта см = 0,70 кДж/(кг∙К).
Тепловые потери в окружающую среду Qпот = 0,045 кВт.
Список использованной литературы
—
