7. Контрольні завдання

Завдання 1

Визначити необхідну встановлену потужність електродвигуна для перемішування рідини пропелерною дволопатевою мішалкою, що обертається з частотою n об/с. Діаметр мішалки d мм, щільність рідини ρ кг/м³, в'язкість η Па^.с.

Таблиця 3 - Дані для розв'язання задачі 1

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n, об/с	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	2,5	3,6	4,5	5,5
d, мм	300	250	240	260	280	200	400	350	320	200
ρ, кг/м3	1290	1250	1240	1450	1200	1000	1100	1150	1050	900
η·103, Па·с	5,2	4,0	6,0	2,8	3,5	4,2	2,0	5,0	5,5	3,0

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) визначити значення критерію Рейнольдса для перемішування Re_м;

б) за графіком залежності Еu_м від Re_м [1, 6] знайти критерій Ейлера;

в) з критерію Ейлера визначити витрати енергії на перемішування;

г) розрахувати, потужність двигуна з урахуванням пускового періоду та коефіцієнта корисної дії привода.

Завдання 2

Визначити потужність електродвигуна і частоту обертання пропелерної мішалки діаметром d м, встановленої в апараті діаметром D _м для перемішування суспензії шаром Н _м, щільністю середовища ρ_с кг/м³, динамічним коефіцієнтом в'язкості середовища η_с Па × с, густиною частинок ρ_ч кг/м³. Об'ємний вміст твердої фази в суспензії φ. Колова швидкість кінців мішалки м / с. Апарат з гладкими внутрішніми стінками має змійовик і гільзу для термометра. ККД передачі-η.

Таблиця 4 - Дані для розв'язання задачі 2

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, м	0,35	0,32	0,3	0,28	0,26	0,25	0,24	0,22	0,20	0,18
D, м	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
Н, м	1,0	1,2	1,1	0,9	0,8	0,7	1,2	1,3	0,6	0,5
ρс кг/м3	1100	1150	1120	1130	1120	1110	1090	1060	1000	980
ηс·103 Па·с	24	25	26	27	23	22	21	20	19	18
ρч кг/м3	1500	1530	1540	1550	1450	1440	1420	1400	1350	1300
, м/с	3,8	4,2	4,3	5,4	5,5	6,6	4,9	6,8	7,7	9,6
φ	0,2	0,4	0,1	0,2	0,3	0,4	0,6	0,5	0,3	0,1
η	0,80	0,82	0,84	0,86	0,88	0,90	0,92	0,94	0,96	0,97

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) визначити динамічний коефіцієнт в'язкості суміші, застосувавши формулу

, Па^.с;

б) щільність суміші визначити за формулою

, кг/м³

в) частоту обертання мішалки розрахувати виходячи з значень діаметра мішалки d і колової швидкості ;

г) розрахувати значення критерію Рейнольдса Re_м для перемішування;

д) за графіком залежності Еu_м від Re_м [1, 6] знайти критерій Ейлера;

е) з критерію Ейлера визначити витрати енергії на перемішування;

ж) визначити потужність електродвигуна; необхідно врахувати поправочні коефіцієнти, пусковий момент і ККД передачі.

Завдання 3

Визначити необхідну встановлену потужність електродвигуна для перемішування рідини дволопатевою мішалкою в апараті зі змійовиком за наступними даними: діаметр мішалки d мм, частота обертання n об/с, діаметр апарату Д мм, висота рівня рідини в апараті Н мм, щільність рідини ρ кг/м³, динамічний коефіцієнт в'язкості η Па^.с, ККД електродвигуна η₁, ККД передачі η₂, запас потужності k, %.

Таблиця 5 - Дані для розв'язання задачі 3

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, мм	320	310	300	290	280	270	260	250	240	200
n, об/с	3,0	3,5	3,7	4,0	4,5	4,7	5,0	5,5	5,7	6,0
ρ, кг/м3	900	980	1000	1100	1120	1140	1150	1200	1250	1180
Д, мм	490	470	460	450	430	420	400	380	370	310
Н, мм	810	800	790	780	760	750	740	730	720	700
Величина	Передостання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
η ·103, Па·с	5,0	5,1	5,2	5,3	4,5	4,6	4,5	4,3	4,0	3,8
η 1	0,93	0,94	0,95	0,96	0,97	0,98	0,99	0,92	0,90	0,95
η 2	0,80	0,81	0,82	0,83	0,85	0,90	0,92	0,95	0,94	0,86
k, %	10	12	13	14	15	16	17	18	19	20

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) визначити значення критерію Рейнольдса Re_м для перемішування;

б) користуючись графіком залежності Еu_м від Re_м [1 с. 88], знайти критерій Ейлера Еu_м (або критерій потужності) для даного типу мішалки;

в) визначити потужність на валу мішалки;

г) з урахуванням додаткових відомостей з умови задачі визначити потужність електродвигуна.

Завдання 4

Нормалізована пропелерні мішалки діаметром d м обертається навколо вертикальної осі з частотою n об/с, встановлена ​​в циліндричному апараті для перемішування цукрового сиропу з вмістом В% сухих речовин і динамічним коефіцієнтом в'язкості η Па^.с. Визначити, наскільки зміниться необхідна потужність електродвигуна, якщо в апараті буде перемішуватися молоко при середній температурі 50 °С.

Таблиця 6 - Дані для розв'язання задачі 4

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, м	0,20	0,25	0,30	0,40	0,35	0,45	0,50	0,28	0,32	0,42
n, об/с	8,0	7,8	7,5	7,0	6,0	5,0	4,5	4,0	3,5	3,0
В, %	30	35	40	42	50	48	52	55	58	38
η ·103, Па·с	0,10	0,15	0,30	0,35	0,40	0,38	0,42	0,45	0,5	0,20

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) за наявності таблиці теплофізичних характеристик цукрових розчинів щільність і в'язкість прийняти при температурі рівної 50 ° С;

б) при відсутності зазначених таблиць щільність сиропу можна визначити за формулою

, кг/м³.

в) при відсутності таблиць теплофізичних характеристик молока прийняти їх як для води;

г) визначити значення критерію Рейнольдса для перемішування Re_м для двох варіантів;

д) визначити значення критерію Ейлера для перемішування Еu_м, користуючись графіком залежності Еu_м від Re_м [1, с. 88] для двох варіантів;

е) визначити потужності на валу мішалки для двох варіантів, різниця потужностей;

ж) зробити висновки по отриманому значенню різниці потужностей.

Завдання 5

В апараті діаметром Д м, заповненому на висоту Н м суспензією, необхідно забезпечити рівномірний розподіл компонентів за допомогою лопатевої або турбінної мішалки. Яку мішалку доцільно використовувати з точки зору споживаної потужності?

Характеристика суспензії: щільність ρ кг/м³, динамічний коефіцієнт в'язкості η Па^.с. Прийняти запас потужності мішалки f_n, і ККД передачі η_п.

Таблиця 7 - Дані для розв'язання задачі 5

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Д, м	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
Н, м	1,0	1,2	1,1	0,9	0,8	0.7	1,2	1,3	0,6	0,5
ρ, кг/м3	1100	1150	1120	1130	1120	1110	1090	1080	1000	980
103 η Па·с	25	25	26	27	23	22	21	20	19	18
fn	1,5	1,4	1,3	1,2	1,3	1,4	1,5	1,4	1,3	1,2
η п	0,70	0,75	0,80	0,85	0,70	0,73	0,78	0,80	0,82	0,86

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) Прийняти діаметри мішалок рівними: для лопатевої d = (0,6...0,7)Д; для турбінної d=(0,25...0,35)Д;

б) визначити частоти обертання мішалок при оптимальних значеннях окружних швидкостей кінців мішалки згідно методичних рекомендацій;

в) визначити значення критерію Рейнольдса для перемішування Re_м для двох варіантів;

г) визначити значення критерію Ейлера для перемішування Еu_м для двох варіантів, користуючись графіком залежності Eu_м = f (Re_м)

д) визначити потужність на валу мішалки для двох варіантів;

е) зробити висновки.

Завдання 6

Визначити швидкість осадження в повітрі порожнистої сферичної частинки зовнішнім діаметром d₁ мм. Сферична порожнина заповнена повітрям і має діаметр d₂ мм. Щільність твердого матеріалу ρ_ч кг/м³. Осадження здійснюється при температурі повітря t ^оС.

Таблиця 8 - Дані для розв'язання задачі 6

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2		4	5	6	7	8	9
d1 мм	4,0	4,2	4,4	4,6	4,8	5,0	4,9	3,6	3,8	6,0
d2 мм	2,0	2,2	2,1	2,0	2,5	3,0	2,6	1.6	1,5	4,0
ρч кг/м3	1200	1250	1300	1350	1400	1100	1420	1450	1290	1500
t, °С	20	10	30	40	50	60	70	80	35	45

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) з довідкової літератури [5,8,10] виписати фізичні характеристики повітря при даній температурі;

б) визначити загальний обсяг частки і обсяг її твердої частини;

в) визначити масу частинки і її гадану щільність;

г) обчислити значення критерію Архімеда;

д) визначивши режим осадження, знайдіть критерій Рейнольдса;

е) визначити швидкість осадження, використовуючи значення критерію Рейнольдса.

Завдання 7

Гранули крохмалю розміром d мкм і щільністю ρ_ч кг/м³ осаджуються в рідини щільністю ρ, кг/м³. Визначити час осадження, якщо відомі висота шару h м, динамічний коефіцієнт в'язкості середовища η Па^.с, коефіцієнт форми гранул f, об'ємна частка гранул в суспензії φ. Завдання вирішити за методом Re = f (Ar).

Таблиця 9 - Дані для розв'язання задачі 7

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, мкм	20	28	36	45	42	40	50	60	70	80
ρч кг/м3	1600	1580	1560	1540	1520	1500	1480	1450	1400	1350
h, м	2,0	1,8	1,6	1,7	1,5	1,3	1,4	2,5	2,2	30
ρ кг/м3	1000	990	980	970	960	950	930	900	870	850
Величина	Передостання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
η ·106 Па·с	900	780	740	520	850	870	800	850	1000	1230
f	0,75	0,76	0,78	0,80	0,82	0,84	0,86	0,88	0,90	0,92
φ	0,02	0,04	0,06	0,08	0,10	0,15	0,20	0,22	0,25	0,30

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) визначте, значення критерію Архімеда по (6.10)

;

б) після обчислення критерію Архімеда знайдіть критерій Рейнольдса

при Аr ≤ 36, Re = ;

при 36 <Аr <83000 Re = 0,152 Ar^{0, 715;}

при Аr> 83000;

в) за отриманим значенням критерію Рейнольдса визначте швидкість осадження гранули крохмалю кулястої форми;

г) при визначенні часу осадження врахуйте стисненість осадження і форму гранул.

Завдання 8

Накреслити схему відстійника, визначити його поверхню і діаметр, якщо відомо: продуктивність по освітленої рідини V₀ м³/c; розмір часток d мкм, щільність частинок ρ_ч кг/м³, густина рідини ρ кг/м³, динамічний коефіцієнт в'язкості η Па^.с, масова концентрація твердих частинок в суспензії х₀ кг/кг, концентрація твердих частинок в осаді х₂ кг/кг.

Таблиця 10 - Дані для розв'язання задачі 8

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7		9
V0·103, м3/с	40	38	35	32	30	28	25	23	18	15
d, мкм	30	35	40	55	50	50	45	28	25	20
ρч кг/м3	1100	1200	1300	1500	1460	1250	1350	1600	1540	1120
ρ кг/м3	1000	980	1100	1200	900	850	950	1080	1160	1050
η ·103 Па·с	5	4,5	4,3	4,8	3,0	3,5	2,2	2,8	2,0	1,5
х0, кг/кг	0,05	0,04	0.06	0,03	0,07	0,08	0,09	0,10	0,02	0,01
х2, кг/кг	1,00	0,92	0,80	0,78	0,85	0,87	0,95	0,93	0,97	0,83

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) оскільки розмір часток менше 100 мкм, то спочатку визначається швидкість осадження за формулою Стокса (6.8);

б) визначається критерій Рейнольдса Re;

в) якщо Re ≤ 2, то швидкість осадження перераховувати не потрібно,

якщо Re> 2, то швидкість осадження необхідно визначити за методом Лященко (метод функції Re = f (Ar);

г) поверхня відстійника визначити за формулою

, м²;

д) визначається діаметр відстійника.

Завдання 9

Визначити час осадження кісткових включень еквівалентним діаметром d мкм і щільністю ρ _ч кг/м³ в бульйоні щільністю ρ кг/м³ і динамічним коефіцієнтом в'язкості η Па^.с при висоті шару h м.

У скільки разів збільшиться швидкість осадження кісткових включень при використанні осаджувальної центрифуги, що має діаметр барабана Д мм і частоту обертання n 1 / с?

Таблиця 11 - Дані для розв'язання задачі 9

Величина	Остання цифра шифру
	0	1		2			3	4		5	6	7			8	9
d, мкм	68	80	60				50	42		36	32	30			25	20
ρ ч кг/м3	1330	1280	1260				1220	1200		1300	1250	1200			1600	1800
ρ кг/м3	1150	1100	1050				1080	1100		1100	1150	980			1000	1020
η·103 Па·с	1,02	1,2	1,6				1,8	1,3		1,1	1,5	1,7			1,4	1,2
h, м	0,5	0,45	0,3				0,35	0,4		0,3	0,5	0,6			0,5	0,4
Величина	Передостання цифра шифру
	0	1			2	3			4	5	6		7	8			9
Д, мм	800	840			740	700			760	720	680		780	820			800
n, 1/с	15	10			14	13			12	16	18		20	17			10

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) визначити швидкість осадження скориставшись формулою Стокса (6.8);

б) визначити критерій Рейнольдса;

в) якщо Re> 2, то швидкість осадження слід визначити за методом функції

Re = f (Ar);

г) визначити час осадження під дією сили тяжіння;

д) визначити фактор поділу;

е) порівняти швидкості осадження в полі сил тяжіння і відцентровому полі.

Завдання 10

Визначити максимальний розмір частинок тіла щільністю ρч кг/м3,

Які осаджуються в рідині з густиною ρ кг/м³, динамічним коефіцієнтом в'язкості η Па^.с, якщо осадження частинок підпорядковується закону, Стокса. Таблиця 12 - Дані для розв'язання задачі 10

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ρ ч, кг/м3	2700	2500	2300	2200	2100	2000	1900	1800	1700	1500
ρ, кг/м3	1000	990	940	1050	1070	1100	1020	1200	970	950
η·103, Па·с	1,0	1,8	0,3	2,5	1,82	1,35	1,1	0,9	1,65	1,5

Алгоритм рішення та коментарі до нього: При виконанні завдання слід використовувати критеріальне рівняння Re = f (Ar) для ламінарного режиму осадження.

Завдання 11

Визначити витрату пари, виконати тепловий та конструктивний розрахунки горизонтального теплообмінника типу «труба в трубі», призначеного для нагрівання G кг / год продукту від початкової температури t_п ° С до t_к °C.

Теплоносій - водяна насичена пара тиском Р МПа (ступінь сухості X = 1). Тепловтрати не враховувати. Швидкість руху продукту 1 м / с, швидкість руху пари 2 м / с. Теплофізичні характеристики продукту: теплоємність - С кДж/(кг^.К), динамічний коефіцієнт в'язкості η Па^.с, теплопровідність λ Вт/(м^.К), щільність ρ кг/м³. Привести ескіз апарату.

Таблиця 13 - Дані для розв'язання задачі 11

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/ч	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	250
tп, °С	15	20	25	24	23	26	27	10	14	13
tк,°C	70	75	80	85	90	95	100	60	65	75
Р, МПа	0,15	0,20	0,18	0,22	0,25	0,23	0,30	0,21	0,17	0,20
Величина	Передостання цифра шифру
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
1, м/с	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
2, м/с	10	9,1	9,2	9,3	9,4	9,5	9,6	9,7	9,8	9,9
С, кДж/(кг·К)	3,80	3,82	3,85	3,87	3,90	3,92	3,94	3,95	3,96	3,97
η·103, Па·с	2	3	5	10	15	20	25	22	28	30
λ, Вт/(м·К)	0,46	0,45	0,48	0,50	0,51	0,52	0,53	0,54	0,55	0,56
ρ, кг/м3	1060	1050	1020	1100	1080	1120	1000	980	960	950

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) накреслити схему теплообмінника з вказівкою напряму потоків продукту і пари;

б) визначити теплове навантаження;

в) з таблиці властивостей насиченої водяної пари необхідно виписати значення ентальпій, температури, теплоти конденсації;

г) визначити Δt_cp,

д) визначити діаметр внутрішньої труби по рівнянню витрати,

е) при визначенні коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі використовуйте критеріальні залежності;

ж) конструктивний розрахунок включає визначення довжини і діаметрів внутрішньої і зовнішньої труби.

Завдання 12

Розрахувати коефіцієнт теплопередачі, поверхню теплообміну, витрату пари для горизонтального кожухотрубного теплообмінника, призначеного для нагрівання G - кг/с води від t_п ° С до t_к ° С. Теплоносій – водяна насичена пара тиском Р МПа. Швидкість води в теплообміннику м/с. Тепловтрати Q_втр прийняти рівними 4% від корисної теплоти Q_кор.

Таблиця 14 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/ч	0,5	0,6	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,5	1,4	1,6
tп, °С	10	12	14	16	18	18	22	25	27	30
tк, °С	60	65	70	75	80	85	90	95	98	100
Р, МПа	0,10	0,12	0,13	0,14	0,15	0,16	0,18	0,20	0,25	0,26
, м/с	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4

Алгоритм рішення та коментарі до нього:

а) накреслити схему теплообмінника з вказівкою напряму потоків води і пари;

б) по середній температурі води необхідно вибрати її фізичні характеристики (η, ρ, λ, С, Рr) з таблиць [6, 7, 8, 9, 10].

в) розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі провести через критеріальні рівняння;

г) конструктивний розрахунок теплообмінника не виконується.

Завдання 13

Розрахуйте витрату гріючої пари і коефіцієнт теплопередачі в одноходовому кожухотрубному підігрівачеві, що має n труб діаметром мм і довжиною l м, під внутрішньо трубний простір якого подається сік зі швидкістю , м / с. Щільність продукту ρ кг/м³, питома теплоємність С кДж/(кг^.К). Сік нагрівається від t₁ до t₂, °C. Тиск пари, що гріє задайте.

Таблиця 15 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n, шт	7	13	11	37	7	13	37	19	61	91
dн, мм	12	13	14	16	18	20	22	24	26	28
dвн, мм	14	15	17	20	22	24	28	28	30	32
l, м	1,5	1,6	1,8	1,9	2,0	2,2	2,4	2,3	2,5	2,6
, м/с	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,5	0,6	0,7	0,8
ρ, кг/м3	1030	1040	1050	1060	1070	1075	1080	1090	1100	1050
С, кДж/(кг·К)	4,0	4,1	4,2	4,3	4,0	3,9	3,8	3,7	3,6	4,1
t1 ,°C.	20	30	40	50	60	65	55	45	35	25
t2 ,°C.	80	82	83	85	86	90	95	100	98	95

Завдання 14

Визначити поверхню теплообміну пластинчастого охолоджувача при прямотечійчній і протитечійній схемах руху охолоджуваної рідини і холодоносія - ропи, а також кінцеву температуру охолоджуваної рідини, якщо відомі: продуктивність - G₁ кг/с, теплоємність рідини - С₁ кДж/(кг^.К), початкова температура рідини - t_1п °C, витрата розсолу - G₂ кг/с, початкова температура розсолу - t_2п ° С, кінцева температура розсолу - t_2к °C теплоємність розсолу - С₂ кДж/(кг^.К), коефіцієнт теплопередачі - k Вт/(м^2.К ).

Таблиця 16 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G1, кг/с	0,50	0,55	0,57	0,60	0,63	0,66	0,70	0,72	0,75	0,80
С1, кДж/(кг·К)	2,8	2,6	2,4	2,2	1,70	1,75	1,80	1,85	1,90	2,0
t1п, °C	60	58	56	54	52	50	48	46	45	40
G2, кг/с	0,90	0,87	0,85	0,83	0,8	0,77	0,74	0,70	0,65	0,60
t2к , C	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5
t2п , C	-6	-7	-8	-9	-10	-11	-12	-13	-14	-15
С2, кДж/(кг·К)	3,8	3,7	3,6	3,5	3,4	3,3	3,2	3,1	3,0	3,4
k, Вт/(м2·К)	260	270	180	190	200	210	220	230	240	250

Завдання 15

Визначити поверхню теплопередачі, число пластин і число пакетів в секції пастеризації пластинчастого теплообмінника продуктивністю G кг/с, якщо температура молока, що надходить у секцію t₁ ^оС, температура пастеризації t_п °C, температура гарячої води на вході в секцію t₂ ^оС, кратність гарячої води дорівнює n, швидкість руху молока в каналі м / с. Робоча поверхня пластини f = 0,2 м², відстань між пластинами h м, товщина пластин δ = 0,0011 м, ширина проточної частини її ε=0,27 м. Як зміниться поверхню теплопередачі, якщо температура гарячої води на вході в секцію стане рівній t₃ °C? Рух потоків, які обмінюються теплом - протитечійний. Побудувати температурні графіки.

Таблиця 17 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/с	1,4	2,0	2,8	3,2	4,2	2,5	1,4	2,8	1,8	2,6
t1, °С	45	48	50	30	40	45	55	60	42	50
tп, °C	72	75	76	82	80	75	85	74	82	85
t2, C	76	82	80	90	84	84	88	78	90	96
n	5	2	3	3	3	4	5	3	2	6
, м/с	0,5	0,6	0,4	0,5	0,3	0,8	0,6	0,7	0,5	0,6
h·103, м	4,0	3,0	2,8	4,0	3,5	5,5	5,0	6,0	4,0	5,0
t3, °С	90	95	94	96	95	98	98	88	95	90

Завдання 16

Визначити витрату гріючої пари в однокорпусному плівковому випарному апараті при безперервному випарюванні під атмосферним тиском G кг/с цукрового розчину від початкової концентрації сухих речовин а% до кінцевої - в%. Температура пари, що гріє t_п °C. Температурні втрати (депресія) складають Δ ° С, тепловтрати випарного апарату Q_втр кВт, середня теплоємність розчину С Дж/(кг^.К). Розрахунок провести для трьох варіантів: а) розчин надходить в апарат при t_н; б) при t_н, рівній температурі кипіння; в) при t_н, більшої температури кипіння на Δt ° С.

Таблиця 18 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/с	0,3	0,4	0,5	0,2	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
а, %	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
в, %	20	24	28	30	32	36	40	42	48	60
tп,°C	140	130	132	136	138	145	150	152	160	148

Продовження табл. 18

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Δ,°С	4,5	4,0	4,2	4,3	4,8	5,0	3,8	3,6	4,1	4,4
tн,°C	20	18	16	30	25	23	28	35	20	25
Qпот, кВт	10	15	12	14	18	20	16	22	26	26
с, кДж/(кг·К)	3,2	3,3	3,4	3,6	3,8	3,7	3,5	3,9	3,8	3,0
Δt,°C	15	20	16	17	18	19	22	25	10	12

Завдання 17

Визначити годинну і питому витрати гріючої пари і поверхню нагріву однокорпусного випарного апарату, якщо відомо: продуктивність по готовому продукту G кг / год, початкова концентрація сухих речовин а %, кінцева концентрація сухих речовин в%, початкова температура продукту t_н °С, температура пари, що гріє t_п °C, тиск в апараті р кПа, загальний коефіцієнт теплопередачі k Вт / (м^2.К), коефіцієнт тепловтрат в навколишнє середовище X, питома теплоємність продукту С кДж/(кг^.К).

Таблиця 19 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/ч	10	9,0	8,0	17,0	16,0	15,0	12,0	14	16	20
а, %	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
в, %	20	24	28	30	35	38	42	40	36	18
Продовження на наступній сторінці
Величина	Передостання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
tн,°C	104	100	90	80	70	65	60	55	50	40
tп,°C	110	115	120	122	125	128	130	132	135	104
р, кПа	75	100	80	70	60	50	40	45	55	65
к, Вт/(м2·К)	250	160	350	300	250	470	500	550	450	300
X, %	1,02	1,03	1,04	1,05	1,06	1,07	1,08	1,07	1,06	1,05
с, кДж(кг·К)	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6	3,7	3,8	3,9	4,0	3,6

Завдання 18

Визначити витрату гріючої пари і кінцеву концентрацію розчину, що згущується в випарних апаратах під атмосферним тиском. Кількість соку, що надходить в апарат G кг/с, вихідна концентрація сухих речовин а%, температура t_н °C. Температура кипіння t_к ° С, тиск пари, що гріє Р МПа, вологість пари X%, поверхня теплообміну апарату F м², коефіцієнт теплопередачі k Вт / (м^2.К). Теплові втрати в навколишнє середовище Q_втр кВт. Середню теплоємність продукту прийняти рівною С кДж/(кг^.К).

Таблиця 20 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/с	0,2	0,3	0,4	0,5	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
а, %	6	7	8	9	10	6	7	8	9	10
tн , °C	12	15	16	118	20	17	25	30	19	22
tк , °С	103	104	105	102	106	110	108	107	105	103
Р, МПа	0,20	0,25	0,30	0,28	0,26	0,24	0,27	0,29	0,28	0,18
X, %	5	6	7	8	9	7	6	5	4	9
F, м2	10	12	14	16	18	15	13	11	20	22
k, Вт/(м2·К)	900	1000	1100	1200	1300	1250	1050	950	800	950
Qвтр , кВт	2	3	4	5	6	7	8	9	5	6
С, кДж/(кг·К)	4,0	3,9	3,8	3,7	3,6	3,5	3,4	4,1	4,0	3,9

Завдання 19

У випарний апарат періодичної дії, що має площу поверхні нагріву F м², заливається G кг розчину з концентрацією а % сухих речовин. Початкова температура розчину t_н °C. Розчин випарюють під вакуумом до концентрації в%. Температура гріючого насиченої пари t_п ^оС, вологість X%, температура кипіння розчину t_к ^оС, середня теплоємність розчину С кДж/(кг^.К), коефіцієнт теплопередачі до Вт / (м^.К). Тепловтрати складають Q_втр % від корисної теплоти. Визначити витрату гріючої пари і тривалість процесу випарювання.

Таблиця 21 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
F, м2	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
G·10-3, кг	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,0	1,5
а, %	5	6	7	8	9	10	9	8	7	6
в, %	20	22	24	26	28	30	32	36	28	24
tн , °C	20	25	22	23	24	26	28	30	32	35
tп , °С	120	130	125	128	132	134	140	136	130	120
X, %	5	6	7	8	9	8	6	7	5	4
tк , °С	65	68	70	72	75	80	85	86	90	95
С, кДж/(кг·К)	4,1	4,0	4,1	3,9	3,8	3,7	3,6	3,5	4,0	3,9
k, Вт/(м2·К)	800	900	850	950	1000	1050	1100	1150	1200	1300
Qвтр , %	5	6	7	8	9	10	9	8	7	6

Завдання 20

Знайти годинну і питому витрати гріючої пари при безперервному випарюванні в однокорпусному випарному апараті, в якому G кг / хв свіжого розчину з концентрацією сухих речовин а% випарюється до концентрації в %. Тиск в апараті Р1 кПа, розчинник - вода, початкова температура розчину t_н °C, гріючий пар насичений, його тиск Р₂ МПа, питома теплоємність свіжого розчину С кДж/(кг^.К). Втрати теплоти складають Q_втр% від теплоти, що витрачається на випарювання вологи.

Таблиця 22 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/мин	4,0	3,9	3,8	3,7	3,6	3,5	3,4	3,3	3,2	3,0
а, %	5	6	7	4	3	4	5	6	7	8
в, %	35	32	30	25	24	23	22	20	18	28
Р1, кПа	100	90	80	70	60	50	40	30	75	80
tн , °C	90	100	80	70	60	65	50	60	70	80
Р2 , МПа	0,15	0,16	0,17	0,18	0,19	0,20	0,25	0,24	0,28	0,30
С, кДж/(кг·К)	4,10	4,12	4,15	4,18	4,20	4,16	4,15	4,12	4,10	4,00
Qвтр , %	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14

Завдання 21

Визначити витрату повітря, витрату і необхідний тиск пари, що гріє для безперервно діючої протитечійної сушарки, працюючої по нормальному сушильному варіанту, якщо відомі:

продуктивність по вологому матеріалу G кг / год, початкова вологість матеріалу w₁%, кінцева вологість матеріалу w₂%, температура матеріалу, який надходить на сушіння t₁ °C, температура матеріалу, що виходить із сушарки t₂ ° С, теплоємність висушеного матеріалу С кДж/(кг^.К ), характеристика стану повітря до калорифера t₀ ° С і φ₀%, характеристика стану повітря після сушіння t₃ °C і φ₃, маса транспортуючого пристрою (сталевої сітки) G_тр кг, теплові втрати сушарки у навколишнє середовище від суми всіх інших доданків теплового балансу Q_втр% , вологість гріє пара X%. Слід також привести принципову схему установки і побудова сушильного процесу по I - х діаграмі вологого повітря.

Таблиця 23 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/ч	350	400	420	410	390	380	370	360	350	330
w1, %	42	52	55	64	46	58	80	67	50	60
w2, %	11	10	11	13	17	20	14	9	5	8

Продовження табл. 23

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t1, °C	18	16	17	19	20	21	15	14	18	16
t2, °C	47	45	46	48	50	50	45	47	48	45
С, кДж/(кг·К)	2,35	2,00	2,10	2,25	2,8	2,47	2,3	3,0	2,7	2,3
t0, °C	15	14	12	13	16	17	18	19	15	14
φ0, %	70	72	74	73	70	71	72	67	69	70
Величина	Передостання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t3, °C	45	43	44	46	48	48	43	45	46	43
φ3, %	60	62	64	63	60	61	62	59	60	61
Gтр, кг	600	560	540	520	500	510	530	550	570	590
Qпот, %	12	10	14	15	11	13	20	16	18	17
х, %	6	8	10	15	14	12	9	7	11	14

Завдання 22

За допомогою J - x діаграми вологого повітря розрахувати питомі та загальні витрати теплоти, повітря і пари, що гріє для сушарки, працюючої по нормальному сушильному процесу, при наступних умовах: температура повітря перед калорифером t₀, °C, відносна вологість φ₀%, температура повітря перед сушаркою t₁ , ^оС, після сушарки t₂, ^оС. Матеріал надходить в сушарку при температурі t_н, ^оС. Втрати теплоти на 1 кг випареної вологи складають: на нагрів матеріалу q_м кДж/кг, на підігрів транспорту Q_тр кДж/кг, втрати в навколишнє середовище Q_втр кДж/кг. Кількість вологи, що виділяється з матеріалу W кг/с. Слід привести принципову схему сушильної установки і побудову сушильного процесу по J - x діаграмі вологого повітря.

Таблиця 24 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t0, °C	10	12	14	18	25	19	16	17	20	15
φ0 , %,	52	56	60	70	50	65	70	74	60	70
W, кг/с	0,3	0,52	0,54	0,50	0,30	0,48	0,56	0,48	0,60	0,40
tн, С	20	30	35	17	20	23	25	18	20	25
t1, С	120	90	95	92	80	82	85	70	90	95
t2, С	50	40	55	60	35	36	38	30	40	35
qм, кДж/кг	85	90	95	83	80	80	85	84	90	80
qтр, кДж/кг	65	70	66	70	68	65	65	60	65	67
Qвтр, кДж/кг	60	65	68	55	64	60	63	60	50	60

Завдання 23

Визначити об'єм повітря і витрату теплоти в паровому калорифері для забезпечення процесу сушіння хліба в сушильній камері при нормальному сушильному процесі. Продуктивність сушильної камери по хлібу G, кг/с, вологість хліба ₁ %, сухарів ₂ %. Температура повітря в цеху t₀ °C, вологість φ₀%. Температура повітря після калорифера t₁ ° С, параметри повітря після сушарки t₂ °C і φ ₂ %. Визначте також поверхню нагріву калорифера без урахування тепловтрат при коефіцієнті теплопередачі k Вт/(м^2.К).

Таблиця 25 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/с	0,25	0,28	0,30	0,32	0,35	0,38	0,40	0,42	0,45	0,5
1, %	58	57	56	55	54	53	52	51	50	55
2, %	8	7	6	9	10	11	12	7	8	9
t0, °C	20	21	22	23	24	25	26	18	19	20
φ 0, %.	60	65	68	70	72	75	68	62	66	60
t1,°С	80	82	84	85	87	90	92	95	86	88
t2,°С	40	42	44	46	48	50	38	36	40	45
φ 2, %.	45	46	47	48	49	50	52	45	42	40
k Вт/(м2 ·К)	40	45	50	55	60	65	70	72	75	76

Завдання 24

Розрахувати витрату повітря і теплоти на 1 кг вологи, що випаровується з продукту шляхом сушіння. Температура повітря, що надходить в калорифер сушарки t₀ °C, відносна вологість φ ₀%, температура повітря після калорифера t₁ °C, після сушарки - t₂ °C. Відносна вологість відпрацьованого повітря φ₀%.

Таблиця 26 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t0, °C	2	3	4	5	6	8	10	12	14	16
φ 0, %.	65	66	678	70	64	62	60	58	56	70
t1,°С	85	88	90	92	95	98	100	80	82	84
t2,°С	36	38	40	42	45	35	32	30	40	35
φ 2, %.	92	90	88	86	84	82	80	83	85	90

Завдання 25

Визначити питому і об'ємну витрату повітря, питому і масову витрату пари на сушку казеїну в сушарці продуктивністю по сировині G кг / ч. Початкова вологість продукту ₁ %, кінцева - ₂ %. Параметри повітря: у цеху t₀ ° С і φ₀%, після калорифера t₁ ^оС, після сушильної камери t₂ °C і φ₂%. Температура пари, що гріє t_п ^оС, вологість X%.

Таблиця 27 - Дані для розв'язання задачі

Величина	Остання цифра шифру
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
G, кг/ч	100	120	140	160	180	200	150	170	130	110
1, %	60	62	63	64	65	66	67	68	69	70
2, %	10	11	12	13	14	15	16	10	11	12
t0, °C	18	20	22	24	26	28	30	20	25	23
φ 0, %.	65	66	67	68	69	70	71	72	63	60
t1,°С	70	72	74	76	78	80	70	72	74	75
φ 2, %.	50	48	46	45	44	42	40	52	54	56
tп,°С	110	115	120	125	105	100	110	105	100	120
х, %	5	6	7	8	9	8	7	6	5	4
t2,°С	40	42	45	46	43	48	36	38	39	40