Николаев Г.И. - Процессы и аппараты химической технологии. Рабочая программа, методические указания и контрольные задания (1093596), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Характеристики двухфазных систем жидкость – пар.35. Простая перегонка.36. Ректификация. Принцип ректификации.37. Материальный баланс ректификационной колонны.38. Расчет ректификационных колонн.39. Устройство ректификационных аппаратов.40. Процесс экстракции. Процессы экстракции в системах жидкость – жидкость.41. Устройство экстракционных аппаратов.42.
Процессы растворения и экстракции в системах твердое тело – жидкость.43. Расчет экстракционных аппаратов.44. Процесс адсорбции. Характеристики адсорбентов и их виды.45. Скорость адсорбции.46. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок.47. Процесс сушки. Основные параметры влажного воздуха.48. I-x диаграмма влажного воздуха (диаграмма Рамзина).49. Равновесие при сушке.
Формы связи влаги с материалом.50. Материальный и тепловой балансы сушки.51. Определение расходов воздуха и тепла при конвективной сушке.52. Варианты процесса сушки.53. Скорости сушки. Кинетика сушки. Изменение температуры материала в процессе сушки.54.
Конвективные сушилки с неподвижным или движущимся плотным слоем материала.55. Конвективные сушилки с перемешиванием слоя материала.56. Конвективные сушилки со взвешенным слоем материала.57. Контактные сушилки.58. Распылительные сушилки. Высокочастотные (диэлектрические) сушилки.
Сублимационные сушилки.59. Сушка инфракрасными лучами (терморадиационные сушилки).Контрольные задачиЗадача1. Для нагревания воздуха требуется подобрать пластинчатый калорифер при следующих условиях:количество нагреваемого воздуха G, кг/с;начальная температура воздуха t1, Co;конечная температура воздуха t2, Co;средняя скорость воздуха в живом сечении U, м/с;давление греющего пара P, Мпа.Таблица 1ВариантыВеличины12345678910Gt1t2UP1500 1600 1700 2000 2500 2600 2700 2800 2900 30001010101020202020202060657065707580757065101010109991010100,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,45 0,4 0,35Методические указания.1. Перед расчетом надо начертить схему калорифера.2.
Поверхность нагрева определяется по общей формуле теплопередачи:Q,F=k ⋅ ∆t сргде k = 0,01 ⋅ (γ ⋅ U )0,56 Втм 2 ⋅о К3. Живое сечение определяется по средней скорости и объемному расходу:V, м2,fж =3000 ⋅ Uгде V – расход, м3/ч.4. По живому сечению и по поверхности нагрева подбирается модель калорифера (по нормалям).5. Если одной модели будет недостаточно, нужно комбинировать, включая их последовательно или параллельно, в зависимости от величины живого сечения.Задача 2.
Рассчитать кожухотрубный нагреватель воды по следующим данным:количество нагреваемой воды – G, кг/с;начальная температура воды – tн, оС;конечная температура воды – tк, оС;давление греющего пара – Р, Па;коэффициент теплопередачи – К, Вт/м2⋅оК;потери тепла в окружающую среду – Qпот, Вт;длина одной трубки аппарата – l, м;диаметр трубки (наружный) – d, м;движение пара и воды – противоток.Требуется:рассчитать поверхность нагрева аппарата – F, м2;определить количество нагревательных трубок в аппарате – n, шт;определить расход греющего пара – Д, кг/с;начертить схему аппарата с указанием подачи пара и воды.Таблица 2ВеличиныGtнtкР⋅10-5КЕд-цыизм.12кг/соСоСПаВт/м2⋅оК1,422702,08002,2225805,0750Варианты по последней цифре шифра3456781,6620754,09001,121753,07001,923806,08502,524705,09002,722806,010002,2220704,0850901,425903,07002,525855,0900Таблица 3ВеличиныЕдиницыизмерения12Qпотld⋅10-3%мм22,02543,038Варианты по последней цифре шифра34567832,52522,02042,53853,55453,55453,0389022,02543,054Методические указания к решению задачи 2Перед решением задачи необходимо изучить разделы учебника по основам теплообмена в пищевой аппаратуре, конструкциям теплообменных аппаратов и их расчетам [2,3].Для расчета поверхности нагрева аппарата можно воспользоваться уравнением теплопередачи: Q = K ⋅ F ⋅ ∆t ср .Тепло, полученное водой от пара, равноQ = G ⋅ c ⋅ (t к − t н ) ,здесь G – количество нагреваемой воды - надо взять в кг/с, а удельную теплоемкость «с» необходимо выбрать по таблице физических свойств воды (см.
приложение) в зависимости отсредней температуры воды в нагревателе.Температурный напор определяется:∆t ср = (∆t б + ∆t м ) 2 , при ∆tб/∆tм<2∆t ср = (∆t б + ∆t м ) ln∆t б, при ∆tб/∆tм≥2∆t мТемпература пара берется по таблице насыщенного пара в зависимости от его давления Р(см.
приложение 1).Полный расход тепла на нагревание воды определяется:Qполн = Q + Qпот = (1,02 ÷ 1,05) ⋅ Q .Поверхность нагрева определяется по формуле:F = Qполн К ⋅ ∆t ср .Количество трубок в нагревателе определяется:n = F f тр ,где fтр – поверхность одной трубки, равнаяf тр = π ⋅ d ⋅ l .Расход греющего пара определяется по формуле:D = Qпара rД ,где Qпара=Qпол;rД – удельная теплота парообразования (конденсации) греющего пара, кДж/кг (приложение2).Задача 3.Рассчитать однокорпусной выпарной аппарат по следующим данным:количество свежего раствора, поступающего на выпаривание - Gн, кг/с;начальная концентрация сухих веществ свежего раствора – вн, %;конечная концентрация сухих веществ упаренного р-ра – вк, %;температура свежего раствора – tн, оС;температура кипения раствора – tк, оС;давление в аппарате – Рвт, Па;теплоемкость свежего раствора – Ср;давление греющего пара – Рп, Па;коэффициент теплопередачи – К, Вт/(м2оК);тепловые потери – Qпот, %;Требуется определить:количество выпариваемой воды - W, кг/с;расход греющего пара - D, кг/с;полезную разность температур - ∆tпол, оС;поверхность нагрева аппарата - F, м.Таблицы исходных данныхТаблица 4ВеличиныGнвнвкtнРвт⋅10-5СрРг.п⋅10-5Ед.
изм.кг/с%%оСПаКДж/кгоСПаВариант по последней цифре шифра12345678902,77,030160,34,062,01,385,028160,44,154,21,86,032140,254,13,91,946,030160,64,14,52,57,030180,54,063,42,26,032170,44,12,22,67,032180,64,063,51,65,030190,454,154,32,05,028200,34,155,02,367,030150,54,063,4Таблица 5ВеличиныЕд.измКВт/м2оКоС∆Вариант по последней цифре шифра111202127031200497051150612007105081080910000110034563,54,554,53,85,5Методические указания к решению задачи 3Перед решением задачи необходимо изучить теорию выпаривания, работу выпарныхаппаратов и методы расчета выпарных установок (1,2,3).Производительность аппарата по выпаренной влаге (кг/с) из раствора определится из уравнения:bW = Gн ⋅ (l − н ) .bкРасход греющего пара (кг/с) определяется из уравнения теплового баланса:(1,02 ÷ 1,05) ⋅ [Gн ⋅ C р ⋅ (t кип − t н ) + W ⋅ (i w − C В ⋅ t кип )]Q,D = , ,, =i −ii , − i ,,где 1,02÷1,05 – коэффициент, учитывающий потери тепла;i, - энтальпия греющего пара, кДж/кг;i,, - энтальпия конденсатора, кДж/кг;iw – энтальпия вторичного пара, к Дж/кг;Ср – теплоемкость воды при температуре кипения раствора, кДж/кгоК.Величины i,,i,,,i берутся из таблицы насыщенного водяного пара при соответствующем давлении, а Ср берется по таблице физических свойств воды (см.
приложение 1и 2).Полезная разность температур определяется из уравнения:∆t пол = t п − t кип. р − ра − ∆ ,где tп – температура греющего пара (берется из таблицы насыщенного пара при соответствующем давлении).Поверхность нагрева (м) аппарата определяется из основного уравнения теплопередачи:QF=,K ⋅ ∆t полгде Q = (1,02 ÷ 1,05)[Gн ⋅ C ⋅ (t кип − t н ) + W ⋅ rw ] = Д ⋅ rД .Q- количество греющего пара, кг/с,rDгде rD – удельная теплота конденсации греющего пара, кДж/кг;rD = f ( Pп ) , (приложение 2);rw – удельная теплота конденсации вторичного пара, кДж/кг;rw = f ( Pап ) , (приложение 2).Отсюда D =Задача 4Рассчитать непрерывно действующую сушилку, работающую по нормальному сушильному процессу при следующих данных:производительность сушилки по влажному материалу – Gн, кг/с;начальная влажность материала – wн, %;конечная влажность материала – wк, %;теплоемкость высушенного материала – См, кДж/кгоС;масса транспортного устройства – Gтр, кг;теплоемкость транспортного устройства – Стр, кДж/кгоС;температура материала на входе в сушилку - θ1, оС;относительная влажность воздуха на входе в калорифер - ϕ0, оС;температура материала на выходе из сушилки - θ2, оС;температура воздуха на выходе из калорифера – t1, оС;температура воздуха на выходе из сушилки – t2, оС;температура транспортного устройства на входе в сушилку – tтрн, оС;температура транспортного устройства на выходе из сушилки – tтрк, оС;тепловые потери в окружающую среду от суммы всех остальных слагаемых теплового баланса – qпот, %;температура наружного воздуха – t0, оС.Воздух в сушильной камере не подогревается.Требуется:определить расход воздуха – L, кг/ч;расход тепла – Q, кДж/ч;расход греющего пара – D, кг/ч.Построить графики процессов в I-X диаграмме для теоретической и действительнойсушилок.Таблицы исходных данныхТаблица 6ВеличиныGнωнωкСмGтрСтрtтрнtтркqпотθ1θ2Ед.
изм.кг/с% (мас.)% (мас.)КДж/кгоСкг/сКДж/кгоСоСоС%оСоС10,2730102,140,191,57206010206020,8334112,250,21,61855121855Варианты по последней цифре шифра3456780,69 1,1 0,41 0,97 1,38 1,2531333532303491011109102,18 2,22 2,37 2,20 2,14 2,250,18 0,15 0,17 0,16 0,19 0,21,55 1,65 1,62 1,68 1,59 1,522192123202157585060565011141012151322192123202157585060565090,5531102,180,171,54206010206000,8330112,140,161,61955121954Таблица 7ВеличиныЕд. изм.ϕ0t1t0%оСоС1681002026011022Варианты по последней цифре шифра3456786569576570589095105 120 105 100182019212018955110220609521Методические указания к решению задачи 4Перед решением задачи необходимо изучить теоретический материал, касающийсяпроцесса сушки (1,2,3).Количество испаренной в сушилке влаги (кг/ч) определяется:ω −ϖ кW = Gн ⋅ н.100 − ω кПо диаграмме I-X (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
