Тема: «Распределение температуры в стенке»

Тема: «Фильтрование»

Задача №1

Определить скорость промывки осадка (м/мин) на фильтровальной перегородке, если конечная скорость фильтрования С_ф=7*10^-2 м³/м²*мин, вязкость фильтрата μ_ф=1*10^-3 Па*с, вязкость промывной жидкости μ_пр=0,7*10^-3 Па*с. Для режима ∆р=const.

Ответ:

Задача №2

Определить удельное сопротивление несжимаемого осадка, если известно, что при толщине слоя осадка 10 мм и перепаде давления 0,1 МПа скорость фильтрования равна 0,02 м/с.

Ответ:

Задача №3

Определить площадь фильтрования фильтра, работающего в режиме j_ф=const, если при продолжительности фильтрования 10 мин получено фильтрата 20м³. Давление фильтрования ∆Р=8 кгс/см², толщина осадка l=20 мм, удельное сопротивление осадка r=4,8*10⁹ кгс*с/м⁴. Сопротивлением фильтрующей перегородки можно пренебречь.

Ответ: 40 м²

Задача №4.

Определить массовую производительность по суспензии, фильтрату и осадку фильтрующей центрифуги периодического действия за цикл и рассчитать центробежный фактор, размеры барабана центрифуги. D=800мм, Dвнутр=400 мм, h=600мм, ρсусп=1300 кг/м³, n=800 об/мин, Х=0,4, влажность осадка 30%.

Дано: D=0,8 м, dб=0,4м, h=0,6 м, ρсм=1300 кг/м³, n=800 об/мин, Хф=0, Хисх=0,4, Вос=0,3, Хос=0,7.

Найти:Gисх=?, Gос=?, Gф=?, Kц=?.

Решение: 1.

1) Gисх∙Хисх= Gос ∙Хос+Gф∙Хф

Gисх=Gос+Gф, Vр= ∙(D²-dб²)∙ H

Vp=3,14/4∙(0,8²-0,4²) ∙0,6=0,23 м³

Gисх= Vр∙ρсусп= 0,23∙1300=300 кг

300∙0,4=Gос∙0,7+Gф∙0

Gос=171,4 кг

2) Gф=Gисх-Gос=300-171,4=128,6 кг

3) Кц= =4∙π²∙n²∙(D/2)/g=21.

Ответ: Gисх=300 кг; Gос=171,4 кг; Gф=128,6 кг; Кц=21

 

 

Задача №5.

Производительность барабанного вакуум-фильтра G=400 кг/ч водной суспензии, содержащей 12% масс. Твердой фазы с плотностью 2200 кг/м³. Влажность полученного осадка 20%, от содерж. тв. фазы в фильтрате 0,05%. Определить объемную производительность фильтра по осадку и фильтрату.

 

Дано: Gисх=400кг/ч, ρтв=2200 кг/м³, Хисх=12%=0,12, Вос=20%=0,2 =>Хос=0,8

Хф=0,05%=0,0005

Найти:Vф=?, Vос=?.

Решение: 1. Gисх∙Хисх=Gос∙Хос+Gф∙Хф, 400 ∙0,12=Gос∙0,8+(Gисх-Gос) ∙0,0005

Gос(0,7995)=47,8 кг/ч, Gф=Gисх-Gф=400-59,8=340,2кг

2. 1/ρос= + , 1/ρос= + , ρос=1786 кг/м³

1/ρф= + , ρф=1000 кг/м³.

3. Vос=Gос/ ρос =59,8/1786=0,033 м³,Vф=340,2/1000=0,34 м³

Ответ: Vос=0,033 м³ , Vф=0,34 м³.

 

Задача №6

Определить среднюю производительность равного фильтра-пресса, имеющего 40 рам размером 1000х1000х40 мм, конечное давление фильтрований отношение объема осадка к объему фильтрата 0,2. Время промывки и вспомогательных операций составляет 30 мин.

Дано:

n=40

Найти

Решение

Ответ:

 

Тема: «Осаждение»

Задача №7

Определить объемную производительность за цикл отстойной центрифуги периодического действия по осадку, имеющей диаметр барабана 400 мм, высоту – 400 мм, коэффициент заполнения барабана – 0,4

Ответ:

 

Задача №8.

Определить массу и объем осветленной жидкости и осадка при отстаивании G_исх =100 т\ч жидкой суспензии, содержащей Х_исх =5% массов. частиц песка с плотностью 2600 кг\м³. Концентрация частиц в осадке Х_ос=60 масс %. Осветленная жидкость не содержит твердых частиц.Х_ф=0, ρ_в=1000 кг(Найти: G_ф=? G_ос=?

V_ф =? V_ос =?)

Решение: 1. Gсм∙Хсм=Gос∙Хос+Gф∙Хф

Gсм=Gос+Gф

100∙0,05=Gос∙0,6+Gф∙0

5=Gос∙0,6, →Gос=8,3 т/ч.

Gф=Gсм-Gос=100-8,3=91,7 т/ч

1/ρ=[м³/кг], →1/ρсм_ос= + =

+ =6,31∙10^-4.

ρос=1600 кг/м³.

ρф=ρв=1000 кг/м³

1. Vос=Gос/ρос= 8,3∙10³/1600=5,19 м³

Vф=Gф/ρф=91,7∙10³/1000=91,7 м³.

 

Ответ: Gф=91,7 т/ч; Gос=8,3 т/ч; Vф=91,7 м³; Vос=5,19 м³.

 

 

Задача №9.

Определить диаметр механизма отстойника непрерывного действия производительность 30 т/ч водной суспензии, содержащей 4% масс. твердых фазы с ρ=2200 кг/м³. Наименьший диаметр частиц dт=8 мкм. Осаждение происходит в ламинарном режиме.

Дано: µж=10^-3Па∙с, Gисх=30 т/ч=8,3 кг/с, Хисх=0,04, dт=8∙10^-6 м, ρ=2200 кг/м³.

Найти: D=?

Решение: 1. V=F∙wос, Vос= ∙(ρт-ρв) – скорость осаждения при ламинарном режиме отстаивания, скорость Стокса, wос= ∙(2200-1000)=4,3∙10^-6 м/с.

2.Объемная производительность:V= Gисх/ρсм, 1/ρсм= + , 1/ρсм = = 9,8∙10^-4

V=8,3∙9,8∙10^-4=81,3∙10^-4 м³.

3. F=V/wос= = 19∙10² м².

D≈ =49м.

Ответ: D=49 м.

Задача №10.

Определить максимальную скорость осаждения твердых частиц диаметром 2мкм в отстойной центрифуге. Плотность жидкости 1000 . Динамический коэффициент вязкости . Режим осаждения – ламинарный. Во сколько раз произойдет быстрее осаждение данных частиц в центрифуге, чем в отстойнике.

Дано: ; ; ; ;

; Найти:

Решение:

Дополнительно:

 

Ответ: ;

 

Тема: «Циклонирование»

Задача 11.

Определить диаметр циклона, в котором очищается от пыли 300 кг/ч дымовых газов, коэффициент сопротивления циклона 105. Отношение ∆р/ρгаза=750 м²/с². Плотность дымовых газов 1,2 кг/м³.

Дано: Gисх=300 кг/ч, ξ=105, ∆р/ ρгаза=750 м²/с², ρгаза=1,2 кг/м³.

Найти: Dц.

Решение: 1. ∆р=ξ∙ , Wусл= = =3,8 м/c.

2. V= ∙Wусл, V=Gисх/ρ=2500/3600=0,07

3.D= =0,15 м.

Ответ: D=0,15 м.

Задача №12.

Поссчитать число элементов батарейного циклона, предназначенного для очистки 7800 м³/г газа от пыли. Перепад ∆р=400Па, ξ=90, D=150 мм, ρгаза=0,6 кг/м³.

Дано: V_исх=7800 м³/г, ∆р=400Па, ξ=90, D=150 мм=0,15 м, ρгаза=0,6 кг/м³.

Найти: n=?.

 

Решение: 1. ∆р=ξ∙ , Wусл= =3,85 м/c.

2.Wусл∙F=V_ц’, V_ц’=3,85∙ ∙3600= 244,8 м³. V_исх=V_ц’∙n, n=V_исх/V_ц’=7800/244,8≈32.

Ответ: n=32.

Тема: «Перемешивание»

Задача №13.

Определить интенсивность перемешивания и мощность, потребляемую при перемешивании 250 л. воды мешалкой диаметром 200 мм., если число оборотов мешалки 600 , плотность перемешиваемой среды 1000 а критерий мощности мешалки (модифицированный критерий Эйлера) равен 10.

Дано: ; ; ; ;

Найти: N-? J-?

Решение:

Ответ: ;

Тема: «Распределение температуры в стенке»

Задача № 14

Температура жидкости в теплообменнике 88⁰. Температура наружного воздуха 25⁰. Толщина стенки теплообменника 20 мм., изоляции 50 мм. Теплопроводность стенки 4 ., изоляции 0,2 ., коэффициент теплоотдачи от жидкости к внутренней стенки аппарата составляет 100 .,от поверхности изоляции к воздуху 20 Вт/м²*К. Определить термическое сопротивление теплопередачи, разность температуры между внешним слоем изоляции и наружным слоем

Дано: ; ; ; ; ;

 

; ; ; Найти: R-? t₂-t_н-?

Решение

Ответ: R=0,32 м²*К/Вт;

Задача № 15

; ; ;

; ; ; Найти: ?

Решение

Ответ:

ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Тема: «Нагревание»

Задача №16

Определить расход греющего пара при давлении 0.5МПа и поверхность теплообмена подогревателя, в которой нагревается 10000 смеси метанола с водой от 20⁰ до 82⁰. Теплоемкость смеси 3,2 . Конструкция подогревателя- кожухотрубный теплообменник. Коэффициент теплопередачи 1200

Дано:

;

; ; ; ; Найти: D-? F-?

Решение

1)

2)

Ответ: D=0,26 кг/с; F=4,7 м²

Тема: «Конденсация»

Задача №17

Определить расход охлаждающей воды и поверхности теплообмена поверхностного конденсатора, в котором конденсируется 800 сероуглерода, температура кипения сероуглерода 46⁰, а удельная теплота парообразования 350 . Коэффициент теплопередачи от конденсирующих паров сероуглерода к охлаждающейся воде вода нагревается от 10⁰ до 40⁰

дано:

; ; ; ; ;

Найти G_вода-?F-?

РЕШЕНИЕ

Поверхностная конденсация – конденсация, при которой конденсирующиеся пары и охлаждающий агент разделены стенкой и конденсация паров происходит на внутренней или внешней поверхности холодной стенки

 

Ответ: ;

Задача №18

Водяной пар в количестве 10000 кг/ч при давлении 0,02 МПа конденсируется в конденсаторе смешения с барометрической трубой. Охлаждающая вода имеет начальную температуру 10°С. Температура конденсатора на выходе на 10°С ниже температуры пара. Определить расход охлаждающей воды и диаметр барометрической трубы приняв скорость течения по трубе 0,5 м/с.

Конденсация смешением – конденсация, при которой конденсирующиеся пары непосредственно соприкасаются с охлаждающим агентом.

Дано: Р=0,02 МПа=0,02*10⁶ Па; D=10000 кг/ч=2,78 кг/с; t_вн = 10°С; t_вк = t_пар-10°С; v=0,5 м/с

W_вода -? dтр -?

 

1) По таблицам согласно Р=0,02 МПа выбираем t_пара=59,7 °С и удельную энтальпию пара i=2607 кДж/кг

D*i_пара+W_в*С_в*t_вн=(D+W_в)С_в*t_вк

С_в=4200 Дж/кг*°С

2)

Ответ: G _в = 38,6 кг/ч; d_тр = 0,41 м

 

Задача №19

Водяной пар в количестве 8000 кг/ч при вакууме 0,07МПа конденсируется в конденсаторе смешения с барометрической трубой. Начальная температура воды 12°С, температура смеси конденсата и воды на 8°С ниже температуры пара. Определить расход охлаждающей воды и высоту гидравлического затвора в барометрической трубе.

Конденсация смешением – конденсация, при которой конденсирующиеся пары непосредственно соприкасаются с охлаждающим агентом.

Дано:

Р=0,07МПа

Р_атм=0,1МПа

t_н=12°С

t_к=t_пара-8°С

D=8000кг/ч=2,22кг/с

W -? hтр -?

1)D*i_пара+W_в*С_в*t_вн=(D+W_в)С_в*t_к

С_в=4200 Дж/кг*°С

При Р=0,07МПа t_н=89,3°С и удельная энтальпия пара i=2657 кДж/кг. Значит t_к=t_пара-8°С=89,3-8=81,3°С

W=(-D*i_пара+t_к*D)/(С_в*t_вн-С_в*t_к)=(-2,22*2657*10³+81,3*2,22)/(4200*12-4200*81,3)=17,66кг/с

2) Р_атм=Р+ρgh, h=(Р_атм-P)/ ρg=(0,1-0,07)10⁶/10³*10=3м

Ответ: W=17,66кг/с; hтр=3м

Тема: «Испарение»

Задача №20

В выпарном аппарате под давлением 0,02 МПа упаривается 7000 кг/ч водного раствора КОН от Х_нач=6% до Х_кон=30%. Давление греющего пара 0,4 МПа. Определить поверхность теплообмена, если сумма температурных потерь 18°С, а коэффициент теплопередачи от пара к раствору 900 Вт/м². Тепловые потери не учитывать. При работе тепловой нагрузки считать, что тепло греющего пара расходуется только для образования вторичного пара. Определить также количество греющего пара.

Дано:Р_в=0,02МПа=2*10⁴Па; G_н=7000кг/ч; Х_н=6%=0,06; Х_к=30%=0,3; Р_гр.п.=0,4МПа=4*10⁵Па

Σ∆t_потерь=18°С; К=900 Вт/м²*°С; D -? F -?

Решение:

Для водного раствора КОН при Р_в=0,02МПа находим t_в=59,7°С и удельная теплота парообразования r_в=2358 кДж/кг.

Для греющего пара при Р_гр.п.=0,4МПа находим t_гр.п.=142,9°С и r_гр.п.=2141 кДж/кг.

F=Q/(K*∆t_пол)

1) ∆t_пол=t_гр.п. – t_в - Σ∆t_потерь = 142,9-59,7-18=65,2°С

2) G_н=G_к+W, G_нХ_н=G_кХ_к, → G_к=(G_нХ_н)/ Х_к = (7000*0,06)/0,3=1400 кг/ч

3) W= G_н - G_к = 7000-1400=5600 кг/ч=1,56 кг/с

4) Q=W*r_в=1,56*2358*10³=3,67*10⁶ Вт

5) F=Q/(K*∆t_пол)= 3,67*10⁶/(900*65,2)=62,54м²

6) D*r_гр.п.=Q, D=Q/ r_гр.п = 3,67*10⁶/2141*10³=1,71 кг/с

Ответ: F=62,54м²; D=1,71 кг/с

Задача№21 (34)

В однокорпусной выпарной установке выпаривается 9000 кг/ч раствора КОН от Х_нач=4% до Х_кон=36% масс. Определить количество упаренной воды и температуру кипения раствора при конечной его концентрации., если остаточное давление в аппарате 0,02МПа, величины температурных потерь за счет гидростатического эффекта - 6°С, физико-химической дисперсии - 20°С.

Дано:G_н=9000 кг/ч; Х_н=4%=0,04; Х_к=36%=0,36; Р_ост=0,02МПа; ∆t_г.с.= 6°С; ∆t_ф.х.= 20°С

W -? t_кип -?

Решение

W=G_н-G_к, G_н Х_н= G_к Х_к,

G_к=(G_нХ_н)/ Х_к=(9000*0,04)/0,36=1000 кг/ч

W=9000-1000=8000 кг/ч

При Р_ост=0,02МПа находим t_нас=59,8°С

t_кип= t_нас +∆t_г.с +∆t_ф.х= 59,7+6+20=85,7°С

Ответ: W=8000 кг/ч, t_кип=85,7°С

 

Задача№22

В трехкорпусной вакуумвыпарной установке упаривается 900 кг/ч водного раствора КОН от Х_нач=4% до Х_кон=36% масс. Остаточное давление в конденсаторе 0,02МПа. Давление греющего пара 0,8МПа. Определить количество выпаренной воды и полезную разность температур, если сумма всех температурных потерь за счет гидростат. эф. в корпусах – 12,5°С, гидродин. депр. - 3°С, физ.-хим. депр. - 23°С. Дополнительно найти расход греющего пара, поверхность теплообмена и тепловой поток греющего пара.

Дано:G_н=900 кг/ч=0,25 кг/с;; Х_н=4%=0,04; Х_к=36%=0,36; Р_ост=0,02МПа; Р_гр.п.=0,8МПа

∆t_{гидростат.}= 12,5°С; ∆t_{гид.депр.}= 3°С; ∆t_{ф.х.депр.}= 23°С; W -? ∆t_пол -?; D_гр.п. -? F -? Q_гр.п. -?

Решение

1) W=G_н-G_к, G_н Х_н= G_к Х_к,

G_к=(G_нХ_н)/ Х_к=(900*0,04)/0,36=100кг/ч

W=9000-1000=8000 кг/ч=0,22 кг/с

2) ∆t_пол=t_гр.п. – t_к - Σ∆t_потерь

При Р_ост=0,02МПа t_к=59,7°С и удельная теплота парообразования r_к=2358 кДж/кг.

При Р_гр.п.=0,8МПа t_гр.п.=169,6°С и r_гр.п.=2057 кДж/кг

∆t_пол=169,6-59,7-12,5-3-23=71,4°С

3) F=Q/(K*∆t_пол); Q=W*r_к=0,22*2358*10³=518,76*10³ Вт

F=518,76*10³/900*71,4=8,08м²

4) D_гр.п.=Q/r_гр.п.=0,25 кг/с

 

Ответ: W=8000 кг/ч, ∆t_пол=71,4°С, F=8,08м², Q=518,76*10³ Вт, D_гр.п.= 0,25 кг/с

 

Тема: «Охлаждение»

Задача №23

Определить удельную холодопроизводительность циркулирующего хладагента, коэффициент холодопроизводительности и теоретическую мощность двигателя компрессора аммиачной холодильной установки, работающей по сухому циклу без переохлаждения. Температура испарения (-10°С), температура конденсации (+30°С), холодопроизводительность установки 300 кВт.

Дано:t_исп= -10°С; t_к=+30°С; Q₀=300 кВт; q-? ε-? G-? N-?

 

 

1) 1-2-адиабатическое сжатие среды

По таблицам i1=410 ккал/кг*°С=410*4,19*10³=1,7*10⁶ Дж/кг*°С

i2=447 ккал/кг*°С=1,9*10⁶ Дж/кг*°С

2-3-охлаждение сжатой среды

3-3’-конденсация среды

3’-3^”-переохлаждение сконденсированной среды

3”-4”-расширение

4”-1 и 4-1-испарение рабочей среды

i4=135 ккал/кг*°С=0,6*10⁶ Дж/кг*°С

2) q=i1-i4=(1,7-0,6)10⁶=1,1*10⁶ Дж/кг*°С

3) G=Q₀/q=3*10⁵/1,1*10⁶=0,27кг/с

4) ε=(i1-i4)/(i2-i1)=1,1*10⁶/(1,9-1,7)10⁶=5,5

5) N=G(i2-i1)=0,27(1,9-1,7)10⁶=6*10⁴ Вт

Пусть t_{переохл}=+20°С

i4*=i3”=123 ккал/кг*°С=0,5*10⁶ Дж/кг*°С

ε*=(i1-i4*)/(i2-i1)=(1,7-0,5)10⁶/(1,9-1,7)10⁶=6

Ответ: q=1,1*10⁶ Дж/кг*°С; ε=5,5; G=0,27кг/с; N=6*10⁴ Вт

 

Задача№ 24

Определить для аммиачной холодильной установки, работающей по влажному циклу удельную холодопроизводительность, холодильный коэффициент и расход циркулирующего хладагента, если t_исп= -30°С, t_кон=+20°С, t_{переохл}=+16°С. Холодопроизводительность установки 100 кВт.

Дано:t_исп= -30°С;; t_к=+20°С; t_{переохл}=+16°С; Q₀=100 кВт; q-? ε-? G-?

 

1-2-адиабатическое сжатие в копрессоре

2-3-конденсация среды

3-3’-переохлаждение сконденсированной среды

3’-4-расширение

4-1-испарение среды

1) i2=410123 ккал/кг*°С=410*4,19*10³=1,7*10⁶ Дж/кг*°С

i1=350 ккал/кг*°С=1,5*10⁶ Дж/кг*°С

i4=i3’=118 ккал/кг*°С=0,5*10⁶ Дж/кг*°С

2) q=i1-i4=1,5*10⁶-0,5*10⁶=1*10⁶ Дж/кг*°С

3) G=Q₀/q=10⁵/10⁶=0,1 кг/с

4) ε=(i1-i4)/(i2-i1)=3,9

Ответ: q=1*10⁶ Дж/кг*°С; G=0,1 кг/с; ε=3,9

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: