
- •Предмет, значение и задачи дисциплины
- •Цели освоения дисциплины
- •2. Место дисциплины в структуре ооп впо
- •3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- •Программа
- •Теоретические основы курса
- •Гидромеханические пахт
- •Теплообменные пахт
- •Массообменные процессы и аппараты химической технологии
- •Лабораторные работы
- •Курсовой проект
- •Основная литература
- •Дополнительная литература*
- •Методические указания к выполнению контрольных заданий
- •Тема I. "Гидромеханические процессы". Задания и вопросы для контрольных работ: 1-10, 1-20. Рассмотреть стандартные задачи: 3.4; 3.6; 3,10; 3.18; 3.23 /3/. Теория - /1,2/.
- •Тема 4. "Сушка. Адсорбция" (Задания 51-70, вопросы 81-110). Примеры решения задач: 9.1; 9.3; 9.4; 10.4; 10.16; 10.21; 10.24. Теория - главы IX, х. /2/.
- •Тема 1 Гидромеханические процессы
- •Тема 2. Теплопередача в химической аппаратуре. Нагревание, охлаждение, конденсация, выпаривание.
- •Тема 3. Основы массопередачи. Абсорбция. Перегонка и ректификация.
- •Тема 4. Сушка. Адсорбция.
- •Концентрацию поглощаемого вещества на выходе из аппарата (проскоковую) принять равной 5% от начальной. Контрольные вопросы.
- •Приложение 1
- •Приложение 3
- •Приложение 4
- •Приложение 5
- •Приложение 6.
Приложение 1
Таблица 1. Физические свойства некоторых органических жидкостей. Пересчёт в СИ: 1 мм. рт. ст.= 133,3 Па
Жидкость |
Химическая формула |
Мольная масса, кг/кмоль |
Плотность, кг/м |
Темпера-тура кипения, оС |
Давление насыщенного пара при 20оС, мм рт. ст. |
Темпера- тура плавления, оС |
Ацетон |
|
58,08 |
810 |
56 |
186 |
-94,3 |
Бензол |
|
78,11 |
900 |
80,2 |
75 |
+5,5 |
Сероуглерод |
|
76,13 |
1290 |
46,3 |
298 |
-112 |
Спирт бутиловый |
|
74,12 |
810 |
117,7 |
4,7 |
-90 |
Спирт метиловый |
|
34,04 |
800 |
64,7 |
95,7 |
-98 |
Спирт пропиловый |
|
60,09 |
800 |
97,2 |
14,5 |
-126 |
Спирт этиловый |
|
46,07 |
790 |
78,3 |
44 |
-114,5 |
Толуол |
|
92,13 |
870 |
110,8 |
22,3 |
-95 |
Углерод четырёх-хлористый |
|
153,84 |
1630 |
76,7 |
90,7 |
-22,8 |
Таблица 2. Удельная теплота парообразования некоторых веществ (в кДж/кг).
Вещество |
Температура, оС |
||||
0 |
20 |
60 |
100 |
140 |
|
Ацетон |
565,7 |
553,1 |
519,6 |
473,5 |
- |
Бензол |
448,3 |
435,8 |
408,5 |
379,2 |
346,1 |
Метиловый спирт |
1198,3 |
1173,2 |
1110,4 |
1013,9 |
892,6 |
Пропиловый спирт |
812,9 |
791,9 |
745,8 |
683,0 |
595,0 |
Четырёххлористый углерод |
218,3 |
213,7 |
201,9 |
185,6 |
168,0 |
Этиловый спирт |
921,8 |
913,4 |
879,9 |
812,9 |
712,3 |
Таблица 3. Ориентировочное значения коэффициентов теплопередачи [Вт/(м2·К)]
Вид теплообменника |
Вынужденное движение |
Свободное движение |
От газа к газу (при невысоких давлениях) |
10-40 |
4-12 |
От газа к жидкости (газовые холодильники) |
10-60 |
6-20 |
От конденсирующегося пара к газу (воздухоподогреватели) |
10-60 |
6-12 |
От жидкости к жидкости (вода) |
800-1700 |
140-340 |
От жидкости к жидкости (углеводороды, масла) |
120-270 |
30-60 |
От конденсирующегося пара к воде (конденсаторы, подогреватели) |
800-3500 |
300-1200 |
От конденсирующегося пара к органическим жидкостям (подогреватели) |
120-340 |
60-170 |
От конденсирующегося пара жидкости органических веществ к воде (конденсаторы) |
300-800 |
230-460 |
От конденсирующегося пара к кипящей жидкости (испарители) |
- |
300-2500 |
Таблица 4. Плотность жидких веществ в зависимости от температуры.
Вещество
|
Плотность,
|
|||||||
-20 оС |
0 оС |
20 оС |
40 оС |
60 оС |
80 оС |
100 оС |
120 оС |
|
Ацетон |
835 |
813 |
791 |
768 |
746 |
719 |
693 |
665 |
Бензол |
- |
900 |
879 |
858 |
836 |
815 |
793 |
769 |
Бутиловый спирт |
838 |
824 |
810 |
795 |
781 |
766 |
751 |
735 |
Метиловый спирт |
828 |
810 |
792 |
774 |
756 |
736 |
714 |
- |
Пропиловый спирт |
- |
819 |
804 |
788 |
770 |
752 |
733 |
711 |
Сероуглерод |
1323 |
1293 |
1263 |
1233 |
1200 |
1165 |
1125 |
1082 |
Толуол |
902 |
884 |
865 |
847 |
828 |
808 |
788 |
766 |
Четырёххлористый углерод |
1670 |
1633 |
1594 |
1556 |
1517 |
1471 |
1434 |
1390 |
Этиловый спирт |
823 |
806 |
789 |
772 |
754 |
735 |
716 |
693 |
Таблица 5. К расчету коэффициента теплоотдачи при конденсации паров.
Температура
конденсации водяного пара
|
100 |
110 |
120 |
140 |
160 |
180 |
|
6960 |
7100 |
7240 |
7420 |
7490 |
7520 |
|
1010 |
1040 |
1070 |
1120 |
1150 |
1170 |
Таблица 6. Физические свойства воды (на линии насыщения). Пересчёт в СИ: 1 кгс/см2=9,81 104 Па |
Pr |
13,7 |
9,52 |
7,02 |
5,42 |
4,31 |
354 |
2,98 |
2,55 |
2,21 |
1,95 |
1,75 |
1,58 |
1,43 |
1,32 |
1,23 |
1,17 |
1,10 |
1,05 |
1,01 |
σ 104, кг/с2 |
756 |
762 |
727 |
712 |
697 |
677 |
662 |
643 |
626 |
607 |
589 |
569 |
549 |
529 |
507 |
487 |
466 |
444 |
424 |
|
β 104, К-1 |
-0,63 |
+0,70 |
1,82 |
3,21 |
3,87 |
4,49 |
5,11 |
5,70 |
6,32 |
6,95 |
7,5 |
8,0 |
8,6 |
9,2 |
9,7 |
10,3 |
10,8 |
11,5 |
12,2 |
|
ν·106, м2/с |
1,79 |
1,31 |
1,01 |
0,81 |
0,66 |
0,556 |
0,478 |
0,415 |
0,365 |
0,326 |
0,295 |
0,268 |
0,244 |
0,226 |
0,212 |
0,202 |
0,191 |
0,181 |
0,173 |
|
µ·106, Па·с |
1790 |
1310 |
1000 |
804 |
657 |
549 |
470 |
406 |
355 |
315 |
282 |
256 |
231 |
212 |
196 |
185 |
174 |
163 |
153 |
|
α·107, м2/с |
1,31 |
1,37 |
1,43 |
1,49 |
1,53 |
1,57 |
1,61 |
1,63 |
1,66 |
1,68 |
1,69 |
1,69 |
1,72 |
1,72 |
1,72 |
1,72 |
1,72 |
1,72 |
1,72 |
|
λ·102, Вт/м·К |
55,1 |
57,5 |
59,9 |
61,8 |
63,4 |
64,8 |
65,9 |
66,8 |
67,5 |
68,0 |
68,3 |
68,5 |
68,6 |
68,6 |
68,5 |
68,4 |
68,3 |
67,9 |
67,5 |
|
с, кДж/кг·К |
4,23 |
4,19 |
4,19 |
4,18 |
4,18 |
4,18 |
4,18 |
4,19 |
4,19 |
4,19 |
4,23 |
4,23 |
4,23 |
4,27 |
4,27 |
4,32 |
4,36 |
4,40 |
4,44 |
|
i, кДж/кг |
0 |
41,9 |
83,8 |
126 |
168 |
210 |
251 |
293 |
335 |
377 |
419 |
461 |
503 |
545 |
587 |
629 |
671 |
713 |
755 |
|
ρ, кг/м3 |
1000 |
1000 |
998 |
996 |
992 |
988 |
983 |
978 |
972 |
965 |
958 |
951 |
943 |
935 |
926 |
917 |
907 |
897 |
887 |
|
t, оС |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
1000 |
110 |
120 |
130 |
1401 |
150 |
160 |
170 |
180 |
|
p, кгс/см2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1,03 |
1,46 |
2,02 |
2,75 |
3,68 |
4,85 |
6,30 |
8,08 |
10,23 |
Таблица 7.
Основные
характеристики теплообменников ТН и
ТК и холодильников ХН и ХК с трубами
25 |
h, мм |
Одноходовые |
100 |
130 |
180 |
250 |
300 |
350 |
520 |
550 |
Двухходовые |
180 |
250 |
300 |
350 |
520 |
550 |
Четырехходовые |
300 |
350 |
520 |
550 |
Шестиходовые |
300 |
350 |
520 |
550 |
* Наружный диаметр кожуха ; np - число рядов труб по вертикали для горизонтальных аппаратов – по ГОСТ 15118-79; h – расстояние между перегородками |
|||||||||||||||||||||||||||||
nв |
5 |
7 |
9 |
11 |
17 |
23 |
29 |
35 |
8 |
10 |
16 |
22 |
28 |
34 |
14 |
20 |
26 |
32 |
14 |
20 |
26 |
32 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Проходное сечение, м2 |
Sв.п·102 |
0,4 |
0,9 |
1,3 |
2,0 |
4,0 |
6,9 |
10,6 |
16,4 |
1,3 |
2,0 |
4,0 |
6,5 |
10,6 |
16,4 |
4,0 |
6,5 |
10,6 |
16,4 |
3,7 |
7,0 |
10,2 |
14,2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sм·102 |
0,8 |
1,1 |
2,9 |
3,1 |
5,3 |
7,9 |
14,3 |
17,9 |
1,5 |
2,5 |
4,5 |
7,0 |
13,0 |
16,5 |
4,5 |
7,0 |
13,0 |
16,5 |
4,5 |
7,0 |
13,0 |
16,5 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sт·102 |
0,5 |
1,3 |
2,0 |
3,8 |
8,9 |
16,1 |
25,9 |
37,5 |
1,0 |
1,7 |
4,2 |
7,7 |
12,4 |
17,9 |
1,8 |
3,0 |
5,5 |
8,4 |
1,1 |
2,2 |
1,6 |
5,2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Длина труб l, м |
9.0 |
Поверхность теплообменника F, м2 |
|
- |
- |
- |
- |
- |
329 |
528 |
765 |
|
- |
- |
- |
312 |
507 |
740 |
|
- |
285 |
471 |
697 |
|
- |
271 |
454 |
677 |
|
||||||||||||||||||||||||||||
6,0 |
|
- |
- |
- |
52 |
121 |
219 |
352 |
510 |
|
- |
47 |
113 |
208 |
338 |
494 |
|
97 |
190 |
314 |
464 |
|
91 |
181 |
302 |
451 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
4,0 |
|
- |
- |
19,5 |
35 |
81 |
146 |
235 |
340 |
|
17,5 |
31,0 |
75 |
139 |
226 |
329 |
|
65 |
127 |
209 |
310 |
|
61 |
121 |
202 |
301 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
3,0 |
|
3,0 |
9,0 |
14,5 |
26 |
61 |
109 |
176 |
- |
|
13,0 |
24,0 |
57 |
104 |
169 |
- |
|
49 |
95 |
157 |
- |
|
46 |
90 |
151 |
- |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
2,0 |
|
2,0 |
6,0 |
10,0 |
17 |
40 |
73 |
- |
- |
|
9,0 |
16,0 |
38 |
69 |
- |
- |
|
32 |
63 |
- |
- |
|
31 |
60 |
- |
- |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
1,5 |
|
1,5 |
4,5 |
7,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
6,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
1,0 |
|
1,0 |
3,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Число труб n |
13 |
37 |
62 |
111 |
257 |
465 |
747 |
1083 |
56 |
100 |
240 |
442 |
718 |
1048 |
206 |
404 |
666 |
986 |
196 |
384 |
642 |
958 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Диаметр кожуха внутренний D, мм |
159* |
273* |
325* |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
325* |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
Таблица 8. Динамические коэффициенты вязкости жидких веществ в зависимости от температуры.
Вещество |
Динамический коэффициент вязкости, кПа·с (сП) |
|||||||||||
-20 оС |
-10 оС |
0 оС |
10 оС |
20 оС |
30 оС |
40 оС |
50 оС |
60 оС |
80 оС |
100 оС |
120 оС |
|
Ацетон |
0,5 |
0,442 |
0,395 |
0,356 |
0,322 |
0,293 |
0,268 |
0,246 |
0,23 |
0,2 |
0,17 |
0,15 |
Бензол |
- |
- |
0,91 |
0,76 |
0,65 |
0,56 |
0,492 |
0,436 |
0,39 |
0,316 |
0,261 |
0,219 |
Бутиловый спирт |
10,3 |
7,4 |
5,19 |
3,87 |
2,95 |
2,28 |
1,78 |
1,41 |
1,14 |
0,76 |
0,54 |
0,38 |
Метиловый спирт |
1,16 |
0,97 |
0,817 |
0,68 |
0,584 |
0,51 |
0,45 |
0,396 |
0,351 |
0,29 |
0,24 |
0,21 |
Сероуглерод |
0,556 |
0,488 |
0,433 |
0,396 |
0,366 |
0,319 |
0,29 |
0,27 |
0,25 |
0,21 |
0,19 |
0,17 |
Толуол |
1,06 |
0,9 |
0,768 |
0,667 |
0,586 |
0,522 |
0,466 |
0,42 |
0,381 |
0,319 |
0,271 |
0,231 |
Четырёх-хлористый углерод |
1,9 |
1,68 |
1,35 |
1,13 |
0,97 |
0,84 |
0,74 |
0,65 |
0,59 |
0,472 |
0,387 |
0,323 |
Этиловый спирт |
2,38 |
2,23 |
1,78 |
1,46 |
1,19 |
1,0 |
0,825 |
0,701 |
0,591 |
0,435 |
0,326 |
0,248 |
Таблица 9. Среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок.
Теплоносители |
Тепловая
проводимость загрязнений стенок
|
Вода загрязнённая |
1400-1860* |
>> среднего качества |
1860-2900* |
>> хорошего качества |
2900-5800* |
>> очищенная |
2900-5800* |
>> дистиллированная |
11600 |
Нефтепродукты чистые, масла, пары хладагентов |
2900 |
Нефтепродукты сырые |
1160 |
Органические жидкости, рассолы, жидкие хладагенты |
5800 |
Водяной пар (с содержанием масла) |
5800 |
Органические пары |
11600 |
Воздух |
2800 |
* Для воды меньшие значения тепловой проводимости загрязнений соответствуют более высоким температурам. |
Таблица 10. Свойство насыщенного водяного пара в зависимости от давления.
Давление (абсолютное), кгс/см2 |
Температура, оС |
Удельный объем, м3/кг |
Плот-ность, кг/м3 |
Удельная энтальпия жидкости i', кДж/кг |
Удельная энтальпия пара, i'’ кДж/кг |
Удельная теплота парообразования r, кДж/кг |
1,0 |
99,1 |
1,727 |
0,5790 |
415,2 |
2677 |
2264 |
1,2 |
104,2 |
1,457 |
0,6865 |
437,0 |
2686 |
2249 |
1,4 |
108,7 |
1,261 |
0,7931 |
456,3 |
2693 |
2237 |
1,6 |
112,7 |
1,113 |
0,898 |
473,1 |
2703 |
2227 |
1,8 |
116,3 |
0,997 |
1,003 |
483,6 |
2709 |
2217 |
2,0 |
119,6 |
0,903 |
1,107 |
502,4 |
2710 |
2208 |
3,0 |
132,9 |
0,6180 |
1,618 |
558,9 |
2730 |
2171 |
Таблица 11. Выбор конструкции теплообменника.
Диаметр кожуха внутренний |
К |
n |
Sт·102, м2 |
Sс.ж.·102, м2 |
h1, мм |
(tк-t)макс, К (для ТН, ХН, КН, ИН) |
150 |
1 |
13 |
0,4 |
0,5 |
25 |
Для ХН 20 Для ТН 30 |
259 |
1 |
37 |
1,4 |
1,3 |
40 |
|
325 |
1 |
61 |
2,1 |
1,4 |
55 |
|
2 |
52 |
0,9 |
||||
400 |
1 |
111 |
3,8 |
2,2 |
68 |
30 |
2 |
100 |
1,7 |
||||
600 |
1 |
261(279) |
9,0 |
4,9 |
111 |
40 |
2 |
244(262) |
4,2 |
||||
4 |
210(228) |
1,8 |
||||
6 |
198(216) |
1,14 |
166 |
|||
800 |
1 |
473(507) |
16,7 |
7,7 |
166 |
|
2 |
450(484) |
7,8 |
||||
4 |
408(442) |
3,1 |
||||
6 |
392(426) |
2,2 |
194 |
|||
1000 |
1 |
783(813) |
27,0 |
12,1 |
194 |
50 Для ТН 60 |
2 |
754(784) |
13,1 |
||||
4 |
702(732) |
6,0 |
||||
6 |
678(708) |
3,8 |
250 |
|||
1200 |
1 |
1125(1175) |
39,0 |
16,8 |
222 |
60 |
2 |
1090(1140) |
18,9 |
||||
4 |
1028(1078) |
8,5 |
||||
6 |
1000(1050) |
5,7 |
305 |
Приложение 2
λ, ккал/(м·ч·оС) |
|
||||||||||||||||||||
Рис 1. Коэффициенты теплопроводности некоторых жидкостей. |
|||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
Пересчет в СИ: 1ккал/(м*ч*0С)=1,163 Вт/(м*К).
|
|||||||||||||||||||||
Рис. 2. Зависимость усредненного для всего пучка коэффициента от числа труб по вертикали nв и порядок определения для коридорного (1) и шахматного (2) расположения труб (nв из табл. 4).
|
Рис. 3. Зависимость поправочного коэффициента εr от концентрации воздуха в паре.
Рис 4. Номограмма для определения критерия Pr жидкостей
Бутиловый спирт |
1 |
Метиловый спирт н |
5 |
Изопропиловый спирт |
2 |
Толуол |
6 |
Этиловый спирт |
3 |
Четыреххлористый углерод |
7 |
Бензол |
4 |
Ацетон |
8 |
Сероуглерод |
9 |
Рис 5. Номограмма для определения теплоемкости жидкостей
Четыреххлористый углерод |
1 |
Ацетон |
5 |
Сереуглерод |
2 |
Метиловый спирт |
6 |
Толуол |
3 |
Пропиловый спирт |
7 |
Бензол |
4 |
Бутиловый спирт |
8 |
Этиловый спирт |
9 |
Пересчет в СИ: 1ккал/(кг·с)=4,19 103 Дж/(кг·К).