Контрольная работа по "Процессам и аппаратам химической технологии"

Вариант 1

Задание №1

В аппарате находится жидкость – ацетон при температуре . Давление в аппарате по манометру . Манометр, который присоединен к стенке аппарата на глубине м, показывает давдение мм рт.ст. определить уровень воды в аппарате.

Решение

Плотность ацетона при 30 °С составляет 779,5 кг/м³.

Приведем все единицы  в систему СИ

 

 

Давление на глубине определим как

 

Тогда

 

Задание №2

Холодильник состоит из труб диаметром 25х2,5 мм. В трубное пространство холодильника поступает жидкость по трубопроводу, внутренний диаметр которого 50 мм. Скорость жидкости в трубопроводе м/с. Определить скорость жидкости в трубах и массовый расход этой жидкости при температуре . Жидкость – изопропиловый спирт.

Решение

Плотность изопропилового спирта при 39 °С составляет 768,9 кг/м³.

Объемный расход жидкости в трубе

 

Площадь поперечного сечения  трубы

 

 

Массовый расход жидкости

 

Исходя из условия постоянства  расхода запишем

 

Тогда скорость жидкости в  трубах

 

Задание №3

Определить диаметр отстойника для непрерывного сгущения водной суспензии  мела (CaCO₃), которая имеет температуру . Производительность отстойника т/час начальной суспензии, в которой содержится масс. мела. Диаметр частиц, которые осаждаются мкм, влажность шлама , плотность мела кг/м³. Начертить отстойник.

Решение

Скорость осаждения

 

Определим критерий Рейнольдса

 

Действительная скорость осаждения

 

Площадь отстойника

 

Диаметр отстойника

 

Задание №4

Определить необходимую  поверхность противоточного теплообменника при охлаждении  м³/ч сероуглерода от температуры кипения под атмосферным давлением до температуры 22 °С. Охлаждающая вода нагревается от до . Даны коэффициенты теплоотдачи Вт/(м²·К) и Вт/(м²·К). Толщина стальной стенки мм. Учесть наличие загрязнений и накипи на стенках (м²·К)/Вт.

Решение

Температура сероуглерода под атмосферным давлением

Удельная теплоемкость сероуглерода при средней температуре .

Плотность сероуглерода

Массовый расход сероуглерода

 

Тепловая нагрузка в теплообменнике

 

Большая разность температур

Меньшая разность температур

Средняя разность температур

Коэффициент теплопроводности стенки

Коэффициент теплопередачи

 

Требуемая поверхность теплообменника

 

Задание №5

Определить расход греющего насыщенного водяного пара (показания  манометра кг/см²) и площадь поверхности нагрева выпарного аппарата, в котором происходит выпаривание т/час водного раствора от масс. до масс. Среднее давление в аппарате (абсолютное) 1 кгс/см². Разбавленный раствор поступает на выпарку при . Гидростатическая дисперсия . коэффициент теплопередачи Вт/(м²·К). Теплове потери принять равными 5% от полезно используемого тепла . Начертить выпарной аппарат, где показать вход и выход основных продуктов. Выпаривается CaCl₂.

Решение

Количество теплоты, передаваемое от греющего пара к кипящему раствору

 

Количество выпариваемой воды

 

Если давление в аппарате атмосферное, то конечная температура  раствора должна быть 114,5 °С.

 

 – удельная энтальпия греющего пара при абсолютном давлении 1 кгс/см².

Дж/(кг·град) теплоемкость воды

 

Определяем расход тепла  на нагревание раствора. Рассчитываем удельную теплоемкость начального раствора.

Удельная теплоемкость твердого CaCl₂

 

Удельная теплоемкость 10% раствора CaCl₂

 

 

 

Расход греющего пара

 

Теплота парообразования  пара принята при абсолютном давлении 3 кг/см².

Общая и полезная разность температур

 

 

Площадь поверхности нагрева  выпарного аппарата

 

 

Исправление задачи №5

Задание №5

Определить расход греющего насыщенного водяного пара (показания  манометра кг/см²) и площадь поверхности нагрева выпарного аппарата, в котором происходит выпаривание т/час водного раствора от масс. до масс. Среднее давление в аппарате (абсолютное) 1 кгс/см². Разбавленный раствор поступает на выпарку при . Гидростатическая дисперсия . коэффициент теплопередачи Вт/(м²·К). Теплове потери принять равными 5% от полезно используемого тепла . Начертить выпарной аппарат, где показать вход и выход основных продуктов. Выпаривается CaCl₂.

Решение

Количество теплоты, передаваемое от греющего пара к кипящему раствору

 

Количество выпариваемой воды

 

Если давление в аппарате атмосферное, то температура кипения  раствора должна быть 114,5 °С.

 

отсюда температура в  сепараторе

 

Температура воды при давлении 1 кгс/см² (изб) составляет 119,6 °С, следовательно температурная депрессия равна

 

Температура вторичного пара в сепараторе

 

 

 – удельная энтальпия греющего пара при температуре ..

Дж/(кг·град) теплоемкость воды

 

Определяем расход тепла  на нагревание раствора. Рассчитываем удельную теплоемкость начального раствора.

Удельная теплоемкость твердого CaCl₂

 

Удельная теплоемкость 10% раствора CaCl₂

 

 

 

Расход греющего пара

 

Теплота парообразования  пара принята при абсолютном давлении 3 кг/см².

Полезная разность температур

 

Площадь поверхности нагрева  выпарного аппарата