МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

СЕВЕРОДОНЕЦКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра "Процессы и аппараты химической технологии"

И.Р. Резанцев, А.А. Ильиных, В.А. Носач, З.Н. Мемедляев

ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ

по курсам "Процессы и аппараты химических производств" и

"Типовые технологические объекты и процессы производства"

для студентов специальностей

7.090220;7.092501; 7.091601; 7.091602; 7.091604; 7.091612

(методическое пособие)

г. Северодонецк, 2005 г.

Примеры и задачи по курсам "Процессы и аппараты химических производств" и "Типовые технологические объекты и процессы производства" для студентов специальностей 7.090220; 7.092501; 7.091601; 7.091602; 7.091604; 7.091612 (методическое пособие) /Составители: Резанцев И.Р., Ильиных А.А., Носач В.А., Мемедляев З.Н. – Северодонецк: СТИ ВНУ им. Владимира Даля, 2005. – 98 с.

Составители: Резанцев И.Р., доцент, к.т.н.,

Ильиных А.А., доцент, к.т.н.,

Носач В.А., доцент, к.т.н.,

Мемедляев З.Н., доцент, д.т.н.

Ответственный за выпуск -

зав. каф. ПАХТ Мемедляев З.Н., доцент, д.т.н.

Рецензент - Корчуганова Е.Н., к.т.н.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 4

Методические указания 4

1.1. Основы прикладной гидравлики 5

Примеры 9

Задачи 23

1.2. Процессы осаждения 24

Примеры 24

Задачи 31

1.3. Процессы фильтрования 32

Методические указания 32

Примеры 33

Задачи 35

1.4. Перемешивание в жидкой среде 36

Методические указания 36

Примеры 38

Задачи 42

2. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ 42

2.1. Основы теплопередачи 42

Методические указания 42

Примеры 42

Задачи 56

2.2. Выпаривание 59

Методические указания 59

Примеры 59

Задачи 64

3. МАССООБМЕННЫЕ (ДИФФУЗИОННЫЕ) ПРОЦЕССЫ 65

3.1. Основы массопередачи 65

Методические указания 65

Примеры 65

Задачи 70

3.2. Абсорбция 70

Методические указания 70

Примеры 70

Задачи 75

3.3. Перегонка и ректификация 76

Методические указания 76

Примеры 76

Задачи 85

3.4. Сушка влажных материалов 86

Методические указания 86

Примеры 87

Задачи 94

ЛИТЕРАТУРА 97

Введение

Целью данного методического пособия является оказание помощи студентам в закреплении теоретических знаний и в овладении практическими навыками решения задач по процессам и аппаратам химической технологии.

Пособие содержит разнообразные по тематике и степени сложности примеры и задачи по трем разделам курсов "Процессы и аппараты химических производств" и "Типовые технологические объекты и процессы производства".

Каждая глава снабжена указаниями на наиболее актуальные вопросы, которые необходимо рассмотреть при изучении теоретического материала. Примеры решения типовых задач сопровождаются дополнительными сведениями теоретического характера, которые могут быть полезны при решении задач, требующих особого подхода.

При решении задач рекомендуется сначала получить решение в общем виде и проанализировать влияние тех или иных исходных параметров на искомый результат, а затем получить конкретный ответ, т.е. использовать дедуктивный метод (от общего к частному).

В методическом пособии приведены примеры и задачи по гидромеханическим, тепловым и массообменным процессам.

1.Гидромеханические процессы Методические указания

Приступая к разбору примеров и решению задач, следует ознакомиться с конструкциями и принципом работы машин и аппаратов, используемых в гидромеханических процессах (отстойники, фильтры, пылеуловители, центрифуги, мешалки) и уяснить физическую сущность протекаемых процессов.

Так как скорость гидромеханических процессов определяется законами гидродинамики, необходимо знать теоретические основы гидростатики и гидро(газо)-динамики. Необходимо также знать критерии гидродинамического подобия и области их применения, ясно различать качественно разную картину при ламинарном и турбулентном режимах движения и различие в основных критериальных уравнениях, применяемых для расчета гидромеханических процессов.

Практические задачи обычно сводятся к определению одних свойств системы по известным другим ее свойствам. В таких случаях широко используют критериальные уравнения. В гидромеханических процессах для математического описания широко применяют уравнение вида

Eu = f (Re, Fr, Ho),

где – критерий Эйлера, являющийся мерой отношения сил давления и инерции в потоке; ΔР – перепад давления, например, в трубопроводе определенных размеров; ρ – плотность жидкости; w – скорость жидкости;

– критерий Рейнольдса, характеризующий гидродинамический режим и являющийся мерой отношения сил инерции и внутреннего трения в потоке; l – определяющий размер, т.е. такой размер системы, который определяющим образом влияет на распределение скоростей в объеме жидкости; ν – кинематический коэффициент вязкости;

– критерий Фруда, являющийся мерой отношения сил инерции и тяжести в потоке; g – ускорение свободного падения;

– критерий гомохронности, являющийся мерой отношения инерционных сил, обусловленных нестационарностью процесса, к инерционным силам, обусловленным изменением скоростей в пространстве; τ – время.

Следует знать, что в ряде случаев целесообразно использовать производные критерии подобия:

– критерий Галилея;

– критерий Архимеда,

где – отношение изменения плотности к ее значению ρ;

– критерий Лященко.