![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов
.pdfР е ш е н и е . 1. Определяем температурные условия процесса при работе теплообменника по принципу противотока
160 — 60 |
Так |
как - | г = = " 1 о ~ < 2 ' |
|||
9 0 * - Ю |
д |
ві + Є2 |
_ 70 + 50 _ |
||
70°' .50° |
t c P |
2 |
— |
2 |
~ |
Средняя температура |
воды |
|
|
|
|
то
сп о п
4 p = = J 0 + j ° _ = 5 ( r c .
Средняя температура охлаждаемой жидкости
7,ср = ґср+©ср = 50 + 60=110°С.
Константы гидролизата при Г с р = |
110° С: |
|
|
|||||
Плотность р, кг/м3 |
|
|
|
1020 |
|
|||
Вязкость |
р., я-сек/я2 |
|
|
|
0,35-10~3 |
|
||
Теплоемкость |
с, |
док/кг • град |
|
|
4000 |
|
||
Теплопроводность |
X, вт/м-град |
|
0,68 |
|
||||
Константы воды при £Ср = 50°С: |
|
|
|
|
||||
Плотность р, кг/м3 |
|
|
|
988 |
|
|||
Вязкость |
р., н-сек/мг |
|
|
|
0,549-Ю- 3 „ |
|
||
Теплоемкость |
с, |
дж/кг • град |
|
|
4180 |
|
||
Теплопроводность, |
вт/м-град |
|
0,648 |
|
||||
2. Определяем |
тепловую |
нагрузку |
теплообменника |
с учетом |
||||
того, что около 3% тепла, выделенного |
при охлаждении |
гидроли |
||||||
зата, теряется в окружающую среду |
(7-3): |
|
|
|||||
Q = 0 ' 9 7 |
• ^ШГ |
• 4 0 |
0 0 • 060 — 60) = |
1.05 • Ю5 вт. |
|
|||
Количество охлаждающей воды найдем по формуле (8-3): • |
||||||||
|
|
1,05 • 106 . 3600 |
|
|
, |
|
||
|
ё= |
4180 • (90 - 10) |
= • 1 |
1 6 0 0 |
Кг1Ч- |
|
3. Выбираем конструкцию теплообменника. При теплообмене между двумя жидкостями обычно используются двухтрубные теп лообменники «труба в трубе». По нормалям выбираем трубы сле
дующих |
размеров: |
внутренняя |
труба |
0 57 X 2,5 мм; |
наружная |
|
труба 0 |
96X3 мм. |
|
|
|
|
|
Охлаждаемый гидролизат направляем по кольцевому |
межтруб |
|||||
ному пространству, |
а охлаждающую воду — по внутренней |
трубе. |
||||
Живое сечение кольцевого зазора находим по формуле |
|
|
||||
St = 0,785- (Dl—cPJ =0,785- |
(0,092 |
— 0.0572) = 0,00381 |
м2. |
Сечение внутренней трубы равно:
Sz = 0,785d2 = 0,785 • 0,052а = 0,00212 м2,
здесь £>в |
= 96 — 2-3 = 90 мм — внутренний |
|
|
|
диаметр |
наружной |
||||||||||
|
трубы; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dn |
= 57 — 2 • 2,5 = 52 |
мм — внутренний |
|
диаметр |
внутренней |
|||||||||||
|
трубы; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гіи |
= 57 |
мм — наружный диаметр внутренней трубы. |
||||||||||||||
4. Определяем живое сечение труб одного |
|
хода. |
Принимаем |
|||||||||||||
массовую скорость воды W2 |
= 500 кг/м2 - сек, |
тогда |
необходимое се |
|||||||||||||
чение для потока |
воды: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
5 * Р |
= |
г 3600"72 |
= |
|
3600 ^бОО = ° . 0 |
0 |
6 4 |
5 |
м |
2 - |
|
|||
Количество труб, соединенных в теплообменнике, |
параллельно |
|||||||||||||||
|
|
|
|
_ |
5 2 Р |
|
._ 0.00645 _ 9 |
|
„ с |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
п |
52 |
|
0,00212 ~ d > u |
o - |
|
|
|
|
|
|||
Принимаем |
конструкцию |
теплообменника |
|
«труба |
в . трубе» |
|||||||||||
с тремя параллельными |
трубами (л = 3), |
|
которые |
на входе и вы |
||||||||||||
ходе жидкостей из теплообменника соединены |
|
соответствующими |
||||||||||||||
коллекторами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Определяем |
|
коэффициент теплопередачи. |
|
Сначала найдем |
||||||||||||
коэффициент теплоотдачи |
от |
гидролизата |
|
к |
стенкам |
внутренних |
||||||||||
труб. Массовая скорость |
гидролизата: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
W l = = |
3600л5, = |
3600 - 3 - 0,00381 = |
2 4 |
3 |
к |
г |
1 м 2 * с |
е к - |
|||||||
Критерии Re и Рг для гидролизата: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
P - _ J M „ |
|
__ 243-0,057 _ |
|
, |
п |
т |
п |
|
|
|
||||
|
|
R |
|
e — ~ У ~ |
|
|
0,35 - Ю-з —40 (ЮО, |
|
|
|||||||
|
|
г, |
цс |
= |
|
0,35 • 10-з . 4000 |
|
|
А |
„ |
|
|
|
|||
|
|
Р г = — |
|
|
т |
|
=2,06 . |
|
|
При движении жидкости в кольцевом канале используем кри териальное уравнение (7-31):
Nu=0,023 • 40 ООО0,8 • 2,060 '4 • (-§£-)°'* = 182.
' Коэффициент теплоотдачи найдем по формуле (7-26):
а , = ^ - • 182=2180 вт/м2 • град.
Определим коэффициент теплоотдачи со стороны воды. Мас совая скорость воды:
W i = = 36007?S2 = |
3600 - 3 • 0,00212 = 5 0 6 к г № ' с е к - |
Критерий Re и Pr для воды:
_, |
|
506 - 0,052 |
, Q m n |
R e |
= 0,549- Ю-з = 4 8 000; |
||
р |
~ |
. 0,549 • Ю-з . 4180 _ _ q . |
|
Н Г |
0№ |
—3,04. |
Режим движения воды турбулентный (Re> 10 ООО), поэтому ис пользуем уравнение (7-27):
Nu = 0,023 • 48 ООО0,8 • 3.540-4 = 2 1 2.
Коэффициент теплоотдачи вычислим по формуле (7-26):
o ^ - M g . . 212=2640 вт/м2 • град.
Определим тепловое сопротивление стенки. Принимаем тепло
вые сопротивления |
загрязнений: |
со стороны |
гидролизата г\= |
|
=0,00018 мг-град/вт\ |
со стороны |
воды г2 |
= 0,00018 м2-град/вт. |
|
Тогда при толщине стенки внутренней трубы |
6=0,0025 м и тепло |
|||
проводности стали |
Я = 4 5 вт/м-град |
получим |
по формуле (8-21): |
|
г с т =0,00018 + - ^^ - +0,00018=0,00041 5 |
л2 • град/вт. |
Определим коэффициент теплопередачи по формуле (8-20):
k=—І |
J =80 0 втім2 • град. |
-J ^ + 0,000415 4- -2640-
6.Определяем поверхность теплообмена и размеры теплообмен
ника. Поверхность теплообменника определим по формуле (8-22):
|
р |
1,05 - 106 |
— ^ . 8 м |
2 |
|
|
|
Ґ ~ |
800-60 |
• |
|
||
Общая длина труб теплообменника |
(по среднему диаметру внут |
|||||
ренней трубы й?Ср = 54,5 мм): |
|
|
|
|
||
|
L=—— |
= — . . . ' , „ , |
128 м. |
|
||
|
тейср |
ті54,5 • Ю- 3 |
|
(п = 3) |
||
Число элементов в каждой из трех параллльных секций |
||||||
определим, |
принимая по нормалям длину |
одного элемента |
1 = & м: |
|||
|
|
L |
128 |
„ |
|
|
|
2 = |
nl = |
3-6 |
= 7 1 |
|
|
Принимаем |
2=7 . Окончательно принимаем теплообменник |
«труба |
в трубе», состоящий из трех параллельных секций по семь элемен тов в каждой. Общая длина труб: L' = 6-7-3 = 126 м. Поверхность теплообмена: F = rc0,545126 = 21,6 м2.
Пример 13. Определить расход пара на обогрев |
гидролизаппа- |
||
рата при следующей схеме проведения процесса. |
|
|
|
В аппарат объемом ПО м3 |
загружают G = 32 |
г щепы |
влаж |
ностью 40%. Выход целлюлозы |
за одну варку 10,5 т. Для |
прове- |
дения водного гидролиза в аппарат подается горячая вода с тем
пературой /° = 90°С |
из расчета |
5,5 м3 воды на |
1 т целюллозы. За |
|||||||||||||
тем |
в |
течение 1,5 |
ч температура |
в |
аппарате |
повышается |
до |
h = |
||||||||
= 170° С за счет тепла острого |
пара, |
подаваемого в |
гидролизаила- |
|||||||||||||
рат при давлении Р = 9,81 |
бар (10 |
кгс/см2). |
|
|
|
|
||||||||||
Начальная |
температура |
щепы |
|
^ = 4 0 ° С, |
теплоемкость |
абсо |
||||||||||
лютно |
сухой |
щепы |
с с у х = 0,37 |
ккал/кг |
|
• град |
=1550 |
дж/кг |
-град. |
|||||||
Масса |
варочного |
котла |
без изоляции |
GK = 55 т, |
масса |
изоля |
||||||||||
ции |
GI I 3 = 3,5 т. |
Средняя |
|
теплоемкость |
материала |
котла |
с к = |
|||||||||
= 0,11 |
ккал/кг |
• град=460 |
дж/кг |
• град, |
материала изоляции — с и з = |
|||||||||||
= 0,2 ккал/кг |
• град = 838 дж/кг |
• град. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Начальная |
температура |
материала |
котла |
^ = 1 0 0 ° С |
(за |
счет |
прогревания его в предыдущем цикле варки); материал изоляции в среднем нагревается от tf = 90°C до #р = 110°С.
Потери тепла в окружающую среду составляют 3% от затраты тепла на проведение гидролиза. По достижении в котле заданной
температуры она поддерживается постоянной в течение |
1,5 ч. |
|||
Р е ш е н и е . |
1. Определим |
количество тепла, необходимого для |
||
подъема температуры содержимого котла до h= 170° С. |
|
|||
Нам известна теплоемкость |
абсолютно |
сухой щепы, |
поэтому |
|
найдем ее количество в исходной массе: |
|
|
||
Q-G |
• J 5 ^ - = 3 2 |
000 • 1 0 0 - 4 0 |
=19200 кг, |
|
здесь ИУ = 40% —влажность загружаемой щепы. Количество воды в щепе равно:
О в . щ = 32000— 19 200 = 12 800 кг.
Количество тепла для нагревания щепы до конечной темпера туры ; 2 = 1 7 0 ° С определим в виде двух составляющих: для абсо лютно сухой щепы и для воды, содержащейся во влажной щепе:
Q 1 = G 0 c c y x ( ^ — ^i) =19200-1550(170 — 40) =3,86-109 |
дою; |
А |
Q2 = GB.щ с в (h — h) = 12 800 • 4187 (170 — 40) = 6,95 • 10Э дж. |
|
|
Расход-горячей воды на варку определим исходя из нормы рас |
|
|
хода воды на 1 г целлюлозы: |
|
|
GB = 5,5 • 10,5 = 57,75 т = 57 750 кг. |
|
|
Тепло острого пара для дальнейшего повышения температуры |
|
|
горячей воды (до ^ 2 = 170°С): |
|
|
Q3 = GB cB ( к — *») = 57 750 -- 4187 (170 — 90) = 19,35 • 109 |
дж. |
|
Количество тепла для нагревания материала котла (можно счи тать, что металлические элементы котла нагреваются до темпера туры iS> = 170°C):
Q4 = GK cK (h — *«) = 55 000 • 460 (170 — 100) = 1,77 • 109 дж.
Тепло на нагревание изоляции
Q5 = Gn3cn3(tf |
— tf) = 3500-838(110 — 90) =0,0586-109 дж. • |
Общее количество тепла на подъем температуры содержимого котла
= (3,86 + 6,95+19,35 +1,77 + 0,0586) 109 = 32 • 109 дж.
Потери тепла в окружающую среду за время подъема темпера туры
Qn l ,=0,03Qo = 0,03 - 32-109 = 0,96109 дж.
Учитывая, что по данной |
схеме продолжительность |
варки равна |
|||||||
продолжительности подъема |
температуры |
(1,5 ч), принимаем |
рас |
||||||
ход тепла |
во время варки равным потерям тепла в окружающую |
||||||||
среду |
во |
время |
подъема |
температуры: |
Qn2 = Qni = 0,96 • 109 |
дж. |
|||
П р и м е ч а н и е . |
При расчете не учитываем |
расход пара |
на уплотнение |
||||||
щепы, а также тепло химических реакций, происходящих в котле. |
|
|
|||||||
Полный расход тепла на гидролиз |
|
|
|
|
|||||
|
Q = Q0 |
+ Qni + Qn2= (32 + 2-0,96) 109 = 33,92• 109 |
дж. |
|
|||||
2. Определяем расход пара на гидролиз. |
|
|
|||||||
Абсолютное |
давление пара Р = 10 |
кгс/см2 = 9,81 • 105 н/м2, |
при |
||||||
этом |
давлении |
теплосодержание пара |
і п = 2,78410е |
дж/кг. |
при |
||||
При нагревании острым |
паром конденсат, образующийся |
температуре насыщения (4і=179°С), смешивается с содержимым
котла, отдавая дополнительное количество тепла при своем |
охлаж |
||||
дении |
до температуры 7,2 = £2 = 170° С. Расход |
пара |
в этом |
случае |
|
определяют по формуле |
|
|
|
||
D = = |
in-cBT2 |
= 2,784"3106-MOO - 170 = 1 6 ' 6 5 |
' 1 0 3 |
^ = 1 6 , 6 5 Т. |
Расход острого <пара в расчете на 1 т целлюлозы
_16,65
10,j - s l , 6 т/т целлюлозы.
О т в е т : Полный расход острого пара D—16,65 т; удельный расход острого пара d=l,6 т/т целлюлозы.
Пример 14. Рассчитать полый скруббер для охлаждения газа, образующегося при сжигании Gi = 30 г в сутки серы при концен трации SO2 в газе 12%. Начальная температура газа 7^ = 1300° С, конечная — 7,2 = 300°С. Температура охлаждающей воды ^ = 70° С. Потери тепла в окружающую среду составляют 4% от общего ко личества передаваемого тепла.
Р е ш е н и е . Необходимые для расчета |
данные |
берем из работы |
[42] стр. 143—183. Теплоемкость газовой |
смеси |
при нормальных |
условиях |
|
|
Су = 0,32 ккал/нм3• град=\,ЗА |
кдж/нм3• |
град. |
Объем газа, образующегося при сжигании 1 кг серы, при темпе ратуре 1300° С равен w = 33,5 м3/кг.
В скруббере испаряется 80% подаваемой на орошение воды, средняя температура ее испарения равна ^ = 73° С (из опытных данных).
1. Определим объемную производительность скруббера по газу при нормальных условиях:
l |
^ |
1000(7, |
Т0 |
1000-30 |
O |
Q |
с |
273 |
Т |
О С Л |
3 ( |
||
- ^ t ^ |
Г |
= |
Ч |
3 |
3 |
' 5 |
1300-^-273 = = 7 |
2 5 |
° |
НМ14' |
|||
|
|
|
і |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
здесь |
7/[ = 7,1+ 273 = 1300+ 273 = 1573° К— начальная |
|
температура |
||||||||||
газа, |
°К. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество тепла, передаваемого газом воде, с учетом тепловых |
|||||||||||||
потерь в окружающую среду найдем по формуле |
|
|
|
|
|||||||||
|
Q= |
У0Су{Т, |
- То)0,96 |
|
= |
|
|
1,34(1300 - |
300)X |
||||
|
|
|
|
Х 0 , 9 6 = 2 , 6 |
|
• 106 бт. |
|
|
|
|
|||
2. Рабочий объем полого скруббера |
определяем |
по |
|
формуле |
|||||||||
|
|
|
|
|
Ку вс р |
|
' |
|
|
|
|
||
где |
Q — количество тепла, передаваемого воде, вт; |
|
|
|
|||||||||
0 с р — средний температурный |
|
напор в скруббере, |
°С; |
||||||||||
Kv— |
объемный коэффициент теплопередачи, вт/м3 |
• град. |
|||||||||||
Коэффициент |
Kv |
для |
скруббера |
лежит в пределах 170-1- |
|||||||||
340 вт/м3 |
• град. |
Учитывая, |
что в данном скруббере |
не происходит |
полного испарения воды, принимаем меньшие значения коэффици ента: Kv= 190 вт/м3 • град.
Средний температурный напор вычисляем как среднюю лога рифмическую разность:
|
_ |
( 7 - a - f r ) - ( 7 W i ) |
_ ( Ш 0 - |
|
73) - (300 - 70) |
g A A O ^ |
|||
С |
Р _ |
9,3ig |
Т*~Ь |
~~ |
2,31g - 1 3 0 0 - |
7 3 |
|
||
|
|
|
Tx—ti |
|
~" |
5 |
300 — 70 |
|
|
Объем |
аппарата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V ~ |
2-6-Ю6 |
_ о о о „з |
|
|
||
|
|
|
190 • 600 |
~ 1 |
1 |
fi М • |
|
|
Принимаем Ураб = 23 м3.
Ю З а к а з № 481 |
145 |
Определим основные размеры скруббера, предварительно задав
шись диаметром корпуса |
£>=2,4 м. |
Тогда |
из формулы Ур а б = |
||
=—-—Лраб найдем рабочую высоту аппарата: |
|
||||
4 У р а б |
_ 4 • 23 _ с |
1 |
|
||
« р а б — |
T_D2 |
тс9,42 |
0 , 1 |
М |
- |
Учитывая, что общая высота скруббера в 1,5—2 раза больше ра бочей, принимаем Я = 1 0 м.
Итак, диаметр корпуса скруббера равен D=2,4 м, |
а высота |
# = 1 0 м. |
|
3. Расход охлаждающей воды определяем из теплового |
баланса, |
в котором должно быть учтено, что 80% подаваемой воды испа ряется, а 20% ее только нагревается от /і до h:
|
|
Q=g |
[0,8 (in — cJi) |
+ (1 — 0,8) cB |
(t2 |
_ |
|
ti) ], |
|
|
|
|
|||||||
где |
|
in = 3067 кдж/кг |
— теплосодержание перегретого водяного |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
пара |
при температуре 300° С |
и давле |
||||||||||
|
= 4,187 кдж/кг-град |
|
нии 9,81 • 105 н/м2 |
(1 |
кгс/см2); |
|
|
||||||||||||
с в |
— теплоемкость |
воды |
при температурах |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ti |
и |
(они близки |
друг |
к другу, по |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
этому |
можно |
|
считать |
теплоемкость |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
воды |
при |
этих |
температурах |
одина |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ковой) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Часовой расход воды рассчитываем по формуле |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
3600Q |
|
|
|
|
|
9,33 • 106 • 3600 |
|
|
|
|
||||||
£ — |
0,8/п — с в |
(/, — 0,2*2) |
— |
0,8 • 3067 —4,187 (70 —0,2 • 73) |
~ |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
==4200 кг/ч=4,2 |
мЦч. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Таким образом, расход воды в скруббере оказался равным 4,2 |
м3/ч. |
||||||||||||||||||
Пример15. Для приготовления клея необходимо 400 кг плав |
|||||||||||||||||||
леной |
канифоли. |
Рассчитать |
плавильник |
канифоли, |
|
если ее на |
|||||||||||||
чальная |
температура |
равна |
^i = 15°C. |
Давление |
греющего |
шара |
|||||||||||||
Р = 1 , 9 6 |
бар (2 |
кгс/см2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р е ш е н и е . |
По данным |
химической энциклопедии |
[24], плот |
||||||||||||||||
ность |
канифоли |
р = 1025 |
кг/м3; |
теплоемкость |
канифоли |
с = |
|||||||||||||
= 2260 |
дж/кг • град; |
температура |
плавления |
£ п л |
= 52-=-70о С; |
теп |
|||||||||||||
лота плавления г = 66103 |
дж/кг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1. Определяем тепловую нагрузку и расход греющего пара. |
|||||||||||||||||||
Тепло, необходимое для нагревания канифоли |
|
до |
температуры |
||||||||||||||||
плавления і п л , |
найдем по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Qi=Gc{tUJl |
— ti) =400 - 2260(65— 15) =45,5- 106 |
дж, |
|
||||||||||||||
здесь |
G=400 кг — количество |
канифоли, |
загружаемой |
одновре |
|||||||||||||||
|
|
|
|
менно в плавильник; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
/П л = 65°С — температура плавления |
|
(принята |
из заданного |
|||||||||||||||
|
|
|
|
интервала). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепло, необходимое для плавления канифоли;
Q 2 = G r = 400 - 66-103 = 26,4-106 дж.
Общая тепловая нагрузка с учетом тепловых потерь в окру жающую среду (2%)
Q = 1,02 (Qt + Q2) = 1,02 (45,5 • 10е + 26,4 • 10е) = 73,5 • 1 б6 дж. Расход пара находим по формуле (8-2):
|
п - |
7 3 ' 5 ' 1 0 6 |
- 3 3 |
i к г |
' |
|
|
|
2,208 • 10s |
' |
|
||
где /- = 2,208-106 |
дж/кг • град — теплота |
конденсации |
водяного пара |
|||
|
|
при давлении |
1,96 бар. |
|||
Таким образом, при плавлении канифоли для одной варки клея |
||||||
расходуется около 35 кг пара. |
|
|
|
|
||
2. Определяем |
размеры |
плавильника. Плавильник |
представляет |
собой цилиндрическую емкость с паровой рубашкой. Примем, что эта емкость заполняется канифолью на 75%- Тогда объем плавиль ника равен:
у— |
1 |
G |
— |
4 |
0 0 |
- |
о кп |
,,з |
' |
V ~~ 0,75 |
р |
~ |
0,75 • 1025 ~ |
и ' ° ~ |
м |
||||
С другой стороны, объем плавильника можно записать так: |
|||||||||
где D — диаметр емкости, м; |
|
|
|
|
|
|
|
||
И — высота плавильника, м. |
|
|
|
|
|
||||
Принимаем D = 0,8 м, тогда |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
„ |
W |
|
4 • |
0,52 |
, |
„ . |
|
|
Для ускорения плавления можно в плавильнике предусмотреть дополнительную поверхность теплообмена в виде трубчатого змее вика или внутри бака установить мешалку с числом оборотов 50 об/мин.
Контрольные задачи
Задача 1. Определить тепловую нагрузку и количество охлаж дающей воды в охладителе конденсата сдувок варочного котла.
Количество конденсата |
(воды) G=5000 кг/ч, начальная |
темпера |
|||||||
тура |
ТІ = 70° С, конечная — Г2 = 35°С. |
Охлаждающая |
вода |
посту |
|||||
пает |
с температурой |
£і = 14°С, |
выходит |
из теплообменника — |
|||||
£2 = 30°С. |
2. Определить" расход |
пара |
на плавление |
g = |
1000 кг/ч |
||||
Задача |
|||||||||
серы, |
если |
теплота плавления |
серы |
равна |
/'Пл = 43,5 • 103 |
дж/кг. |
|||
Давление |
греющего^ пара Р = 3 |
кгс/см2 |
(2,94-105 н/м2). |
Сера на |
|||||
грета до температуры плавления |
(119°С). |
|
|
|
|
10* |
147 |
Задача 3. Определить расход пара для нагревания g = = 20 000 кг/ч воздуха от начальной температуры ^ = 40° С до конеч
ной |
/2=80° С. |
Давление |
греющего пара |
Р = 2 |
кгс/см2 |
(1,96х |
|||||
XIО5 |
н/м2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 4. Определить |
расход |
острого |
пара |
для |
нагревания |
||||||
g = b0 т воды |
от температуры |
ґі = 60°С до |
Гг = 90°С. |
Давление |
|||||||
греющего пара Р = 1,5 кгс/см2 |
(1,47105 н/м2). |
|
|
|
|
|
|||||
Задача 5. Колчеданную |
печь |
охлаждают |
|
воздухом |
из |
расчета |
|||||
7,8 .-и3 воздуха |
на 1 кг колчедана. Нагретый |
до 200° С |
воздух |
ис |
|||||||
пользуется для подогревания |
воды от начальной температуры |
ti= |
|||||||||
= 10° С до конечной ^2 = 50° С. Определить, |
какое |
количество |
воды |
можно нагреть воздухом после охлаждения печи производитель ностью по колчедану G = 1500 кг/ч.
Конечная температура |
воздуха |
72 = 70° С, его |
теплоемкость |
Сг = 0,242 ккал/кг • град = 1010 дж/кг • град. Потери |
тепла состав |
||
ляют 3% от общего количества. |
|
|
|
Задача 6. Тепло паров |
вскипания |
используется в двух теплооб |
менниках: в первом пар конденсируется, во втором — конденсат до полнительно охлаждается. Определить, какое количество воды можно нагреть от ti = 10°C до ^ = 75° С за счет тепла паров вски пания, если она последовательно проходит через второй и первый теплообменники. Количество паров вскипания G = 8000 кг/ч, их дав
ление Р = 1,25 |
кгс/см2 (1,23• 105 н/м2), конечная |
температура кон |
денсата 72=25° С. |
|
|
Задача 7. |
По условиям задачи 1 определить |
среднюю темпера |
туру конденсата и воды в теплообменнике охлаждения конденсата, работающего по принципу противотока.
Задача 8. По условиям задачи 6 определить средние темпе ратурные напоры по зонам теплообменника, если конденсация пара и охлаждение конденсата происходят в одном теплообменнике,
работающем по принципу противотока. |
|
|
Задача 9. Определить поверхность теплообмена для подогрева |
||
варочной жидкости от начальной температуры |
fi = 80°C |
до конеч |
ной ^2=Ю8°С. Количество жидкости ,^=300 т/ч, ее |
теплоем |
|
кость с = 4000 дж/кг - град. Нагрев производится |
парами |
вскипания |
с температурой |
7"= 112,7° С. Коэффициент теплопередачи <в |
тепло |
|
обменнике равен k=2000 вт/м2• |
град. |
|
|
Задача 10. В четырехходовом теплообменнике нагревается |
вода |
||
от температуры |
^ = 18° С до fc=70°C за счет тепла топочных |
газов, |
|
охлаждающихся' |
от температуры |
Ті = 300° С ДО температуры |
72 = |
= 100°С. Межтрубное пространство разделено перегородкой на два
хода. |
|
|
|
|
|
|
Определить средние температуры |
теплоносителей. |
|
|
|
||
Задача 11. |
В змеевиковом теплообменнике |
охлаждается |
67 = |
|||
= 2000 кг гидролизата от начальной |
температуры 7і = 86°С до ко |
|||||
нечной 7W2 6 |
С. Вода с начальной |
температурой |
^ = 15° С |
про |
||
ходит через змеевик, поверхность которого равна /г |
= 3,8 |
м2. |
Тем |
|||
пература воды |
на выходе из змеевика в конце |
процесса |
охлажде |
|||
ния £> = 20° С. |
|
|
|
|
|
|
Определить время охлаждения гидролизата, если коэффициент теплопередачи равен &=400 вт/м2 - град. Теплоемкость гидролизата
равна 4000 |
дж/кг-град. |
|
|
м2, установ |
|
Задача |
12. В теплообменнике |
поверхностью |
F = 75 |
||
ленном в выпарной станции, подогревается g = 96 т/ч щелока |
с со |
||||
держанием |
сухих веществ 33,9% от начальной температуры |
ti = |
|||
= 62° С, до |
конечной / 2 = 8 5 ° С . |
Теплоемкость |
щелока |
указанной |
|
концентрации с = 3360 дою/кг - град. |
|
|
|
Определить коэффициент теплопередачи в подогревателе, если нагрев осуществляется вторичным паром, температура которого равна Т = 93° С.
Задача 13. Определить поверхность теплообмена и количество труб горизонтального четырехходового трубчатого теплообменника для подогревания полуупаренного щелока, перекачиваемого из пя того корпуса выпарной батареи во второй.
|
Количество щелока, поступающего |
на подогрев, g = 32 000 кг/ч,. |
||||||||||||
его теплоемкость |
с = 3510 дж/кг-град. |
Подогрев |
щелока |
происхо |
||||||||||
дит |
от температуры |
4 = 42,9° С до ^2 = 89,9° С. Давление |
греющего |
|||||||||||
пара Р = 2 кгс/см2 |
(1,96• 105 |
н/м2). |
Коэффициент теплопередачи при |
|||||||||||
нять равным £ =1200 вт/м2• |
град. |
Диаметр труб 50x3,5 |
мм, |
длина |
||||||||||
их 1=1 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача |
14. Определить |
поверхность |
теплообменника, |
в котором |
|||||||||
нагревается |
воздух |
от начальной |
температуры tt = 36° С до |
конеч |
||||||||||
ной |
to = 78° С. Расход |
воздуха при |
нормальных |
условиях |
(0°С к |
|||||||||
760 |
мм рт. ст.) |
равен |
10 000 м3/ч. |
Давление |
греющего |
пара Р = |
||||||||
= 2 кгс/см2 |
(1,96• 105 |
н/м2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Коэффициенты |
теплоотдачи |
равны: |
со |
стороны пара |
oci = |
||||||||
= 11 000 вт/м2 -град; |
со стороны воздуха |
а 2 = 72 вт/м2-град. |
Тепло- |
обменной поверхностью являются стальные трубы с толщиной сте нок б = 2,5 мм.
Задача 15. Определить поверхность горизонтального трубчатого теплообменника для нагревания жидкости, движущейся в трубном
пространстве с массовой скоростью W=600 кг/м2 |
- сек. Средняя тем |
|||||||
пература жидкости |
^Ср = 40°С, |
температура |
стенки, соприкасаю |
|||||
щейся с жидкостью, /С т = 73° С. Тепловая |
нагрузка |
теплообменника |
||||||
равна Q = 2-106 вт. Внутренний диаметр труб d=2 1 |
мм. |
|||||||
Константы жидкости: |
|
|
|
|
|
|
||
Плотность |
р, кг/м3 |
. . : |
. |
._. |
1320 |
|||
Вязкость |
р., |
к • сек!м- . |
|
|
6,15-Ю-з |
|||
Теплоемкость |
с, |
дж/кг • град |
|
|
4000 |
|||
Теплопроводность |
X, втім • град |
|
р\ |
0,74 |
||||
Коэффициент |
объемного |
расширения |
45-10-5 |
|||||
1/град |
|
|
|
|
|
|
||
Задача 16. Определить число труб в паровом калорифере, вы |
||||||||
полненном из стальных труб 0 |
38X3 мм длиной 2 м и расход пара |
|||||||
для нагревания 5400 кг/ч воздуха от 20 до |
120° С. Давление грею |
|||||||
щего пара Р = 4 кгс/см2 |
(3,92-105 н/м2); |
коэффициент теплопере |
||||||
дачи в калорифере & = 60 |
вт/м2-град. |
|
|
|
|