Задача 22.

Для условий задачи 21 определите полезную мощность и мощность на валу насоса, сравнив последнюю со значением из каталога насосов.

Решение

Мощность, передаваемая насосом в гидравлическую сеть (полезная мощность насоса):

.

По рабочим характеристикам насоса определяем КПД насоса при заданной производительности: .

Расчётная мощность на валу насоса:

.

Пересчитаем заданную найденную в задаче 21 по рабочим характеристикам мощность на валу насоса с калибровочной на рабочую жидкость:

.

Небольшое расхождение полученных значений связано с неточностью определения по графикам рабочих характеристик.

Задача 23

Для условий задачи 21 определите характеристику сети и рабочую точку, если характеристика насоса описывается уравнением: , где – производительность сети, м³/ч.

Решение

Уравнение сети представляет собой параболу: ,

где ,

(при условии постоянства λ).

Однако в задаче недостаточно данных для нахождения коэффициента B, выразим его из уравнения сети для точки , :

.

Таким образом, уравнение сети имеет вид: , где производительность сети выражена в м³/ч, поскольку именно эти единицы измерения использовались при нахождении коэффициента B.

Рабочая точка представляет собой пересечение двух парабол: характеристики насоса и характеристики сети. Для её нахождения необходимо приравнять уравнения характеристик:

.

Получаем квадратное уравнение:

.

Находим положительный корень квадратного уравнения:

.

Подставляя это значение в уравнение сети, находим вторую координату рабочей точки:

.

Рис. 10. Характеристика насоса и характеристика гидравлической сети

Тепловой баланс Теплообменного аппарата Задача 25

В трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменного аппарата производят нагрев 4 т/ч бинарной смеси бензол-толуол от начальной температуры 30 °C до конечной температуры 80 °C. Содержание низкокипящего компонента в бинарной смеси 40 % масс. В качестве теплагента используют насыщенный водяной пар, подаваемый в межтрубное пространство под избыточным давлением 0,5 кгс/см². Атмосферное давление 750 мм рт. ст. Потери тепла в окружающую среду составляют 10 % от тепловой нагрузки теплообменника. Определить тепловую нагрузку теплообменного аппарата и расход греющего пара.

Решение

Теплагент – насыщенный водяной пар (конденсация в межтрубном пространстве).

Хладагент – бинарная смесь бензол-толуол (нагрев в трубном пространстве).

Абсолютное давление насыщенного водяного пара:

.

Температура насыщенного водяного пара: [2, c. 7].

Удельная теплота фазового перехода (конденсации) насыщенного водяного пара: [2, c. 7].

Массовый расход хладагента: .

Средняя арифметическая температура хладагента:

.

Теплоёмкость компонентов бинарной смеси при средней арифметической температуре [2, с. 18]:

низкокипящий компонент (бензол) ,

высококипящий компонент (толуол) .

Среднюю интегральную теплоёмкость хладагента (бинарной смеси бензол-толуол) заменяем теплоёмкостью при средней арифметической температуре, которую находим через теплоёмкости компонентов:

.

Расход тепловой энергии на нагрев хладагента:

.

Тепловой баланс теплообменного аппарата: .

Тепловую нагрузку аппарата принимаем равной расходу тепловой энергии, выделяющейся при конденсации теплагента: .

Потери тепловой энергии в окружающую среду заданы в виде доли от тепловой нагрузки теплообменника: .

Преобразуем уравнение теплового баланса:

,

,

.

Находим тепловую нагрузку теплообменного аппарата и расход тепловой энергии, выделяющейся при конденсации теплагента:

.

Потери тепловой энергии в окружающую среду:

.

Расход теплагента (насыщенного водяного пара):

.