Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

методичка по ПАХТ для курсовой

.pdf
Скачиваний:
368
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
571.12 Кб
Скачать

 

 

 

 

 

Плотность ρ, кг/м3

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

55

70

 

90

110

115

120

130

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1042

1039

1028

1019

 

1007

991

986

982

973

954

 

6

1064

1060

1049

1040

 

1028

1011

1006

1002

993

973

 

8

1086

1082

1070

1061

 

1049

1031

1027

1022

1013

993

 

10

1108

1104

1091

1083

 

1070

1051

1046

1042

1032

1011

 

14

1153

1148

1134

1125

 

1113

1093

1088

1083

1073

1051

 

18

1197

1191

1177

1168

 

1155

1135

1130

1124

1114

1091

 

22

1241

1245

1220

1211

 

1198

1177

1171

1165

1155

1131

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

1284

1278

1263

1253

 

1240

1218

1212

1207

1196

1171

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51

30

1327

1321

1305

1295

 

1282

1259

1253

1248

1236

1211

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вязкость μ·103, Па·с

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

50

70

 

90

100

110

120

130

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1,23

1,01

0,67

0,46

 

0,35

0,33

0,276

0,248

0,224

0,186

 

6

1,40

1,14

0,76

0,52

 

0,40

0,37

0,312

0,28

0,253

0,21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1,60

1,29

0,85

0,59

 

0,45

0,42

0,35

0,314

0,283

0,234

 

10

1,86

1,47

0,97

0,68

 

0,52

0,47

0,394

0,352

0,316

0,259

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

2,58

1,91

1,25

0,89

 

0,69

0,60

0,483

0,423

0,373

0,296

 

18

3,75

2,58

1,65

1,13

 

0,89

0,76

0,588

0,506

0,439

0,336

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

5,82

3,89

2,19

1,44

 

1,12

0,96

0,745

0,639

0,551

0,418

 

26

-

5,62

3,05

1,90

 

1,42

1,19

0,97

0,828

0,712

0,536

 

30

8,552

7,46

4,29

2,54

 

1,77

1,47

1,229

1,04

0,886

0,655

.1 Таблица

 

NaOH раствора водного Свойства

2 ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

 

 

 

Теплоемкость C, Дж/кг·К

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

50

70

 

90

100

110

120

130

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3969

3985

4006

4027

 

4040

4044

4099

4124

4155

4224

 

6

3893

3914

3939

3960

 

3977

3985

4043

4071

4104

4177

 

8

3826

3847

3881

3902

 

3918

3927

3989

4018

4052

4128

 

10

3772

3793

3835

3851

 

3864

3868

3938

3968

4002

4079

 

14

3692

3717

3759

3780

 

3784

3784

3862

3891

3926

4003

 

18

3638

3663

3705

3726

 

3730

3730

3809

3839

3874

3952

 

22

3592

3625

3667

3696

 

3696

3701

3780

3811

3848

3928

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

3558

3588

3638

3663

 

3667

3667

3818

3867

3922

4041

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52

30

3521

3550

3609

3634

 

3639

3640

3815

3871

3934

4068

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплопроводность λ, Вт/м·К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

40

50

 

60

70

80

90

95

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0,617

0,631

0,644

0,657

 

0,668

0,679

0,688

0,696

0,701

0,704

 

10

0,626

0,642

0,655

0,668

 

0,680

0,690

0,700

0,708

0,712

0,716

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

0,633

0,650

0,664

0,677

 

0,688

0,699

0,708

0,717

0,721

0,725

 

20

0,640

0,655

0,669

0,681

 

0,693

0,704

0,714

0,723

0,727

0,731

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

0,644

0,660

0,673

0,686

 

0,698

0,708

0,717

0,726

0,730

0,735

 

30

0,647

0,662

0,676

0,689

 

0,701

0,711

0,721

0,729

0,733

0,738

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение .1 Таблица

 

 

 

 

 

Плотность ρ, кг/м3

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

50

70

 

90

100

110

120

130

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

1083

1080

1072

1061

 

1050

1043

1033

1025

1016

996

 

12

1103

1098

1091

1080

 

1068

1061

1051

1043

1034

1014

 

14

1121

1117

1108

1098

 

1087

1081

1070

1061

1052

1032

 

16

1140

1135

1128

1117

 

1105

1098

1087

1079

1069

1049

 

20

1179

1173

1166

1155

 

1143

1136

1125

1115

1106

1085

 

24

1219

1215

1205

1194

 

1182

1176

1163

1154

1144

1122

 

30

1282

1273

1267

1257

 

1244

1237

1223

1213

1203

1180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

1348

1337

1332

1322

 

1308

1301

1287

1276

1265

1241

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

40

1394

1382

1378

1367

 

1354

1346

1331

1320

1309

1284

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вязкость μ·103, Па·с

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

50

70

 

90

100

110

120

130

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

1,28

1,10

0,72

0,50

 

0,38

0,35

0,305

0,276

0,251

0,211

 

12

1,37

1,16

0,78

0,53

 

0,41

0,37

0,324

0,293

0,266

0,224

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

1,47

1,25

0,85

0,57

 

0,44

0,40

0,349

0,315

0,286

0,241

 

16

1,61

1,32

0,91

0,62

 

0,47

0,42

0,374

0,338

0,307

0,258

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

1,94

1,56

1,06

0,73

 

0,55

0,49

0,438

0,395

0,359

0,301

 

24

2,39

1,90

1,25

0,88

 

0,66

0,60

0,524

0,472

0,427

0,358

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

3,50

2,75

1,86

1,26

 

0,95

0,83

0,739

0,662

0,597

0,494

 

36

5,00

4,15

2,91

1,96

 

1,44

1,27

1,325

1,234

1,158

1,038

 

40

6,66

5,51

3,90

3,00

 

2,15

1,76

2,122

2,032

1,96

1,856

2lСaС раствора водного Свойства .2 Таблица

 

 

 

 

 

Теплоемкость C, Дж/кг·К

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

55

70

 

90

110

120

130

140

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

3604

3613

3634

3650

 

3663

3706

3727

3752

3778

3810

 

12

3500

508

3533

3546

 

3558

3608

3629

3655

3680

3713

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

3391

3408

3433

3449

 

3454

3507

3528

3554

3580

3612

 

16

3299

3315

3332

3345

 

3357

3407

3427

3453

3479

3510

 

20

3115

3131

3165

3177

 

3190

3247

3270

3298

3326

3359

 

24

2964

2985

3018

3035

 

3056

3111

3136

3165

3193

3228

 

30

2771

2792

2834

2855

 

2872

2932

2957

2986

3016

3051

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

2604

2625

2671

2692

 

2713

2804

2838

2876

2914

2958

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

40

2514

2532

2579

2591

 

2612

2740

2785

2834

2884

2940

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплопроводность λ, Вт/м·К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C,

 

 

 

 

Температура, oC

 

 

 

 

 

%

20

30

40

50

 

60

70

80

90

95

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0,590

0,605

0,618

0,631

 

0,643

0,652

0,659

0,665

0,668

0,670

 

15

0,585

0,598

0,611

0,624

 

0,636

0,645

0,653

0,659

0,662

0,664

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

0,576

0,590

0,604

0,617

 

0,628

0,639

0,646

0,652

0,655

0,657

 

25

0,567

0,581

0,596

0,609

 

0,621

0,631

0,639

0,646

0,649

0,651

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

0,558

0,573

0,587

0,601

 

0,614

0,623

0,637

0,638

0,641

0,643

 

35

0,547

0,564

0,578

0,592

 

0,605

0,615

0,623

0,630

0,633

0,635

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

0,537

0,553

0,568

0,583

 

0,596

0,607

0,615

0,622

0,625

0,626

Продолжение .2 Таблица

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Равновесные составы жидкости х и пара у (% мол) бинарных смесей при 760 мм.рт.ст. в зависимости от температуры кипения t (°C)

Смесь

Бензол - толуол

Вода - уксусная

Метанол - вода

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

t

y

t

y

t

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

110,6

0

118,1

0

100

10

21,4

 

106,1

16,7

113,8

41,8

87,7

20

38,0

 

102,2

30,3

110,1

57,9

81,7

30

51,1

 

98,6

42,5

107,5

66,5

78,0

40

61,9

 

95,2

53,0

105,8

72,9

75,3

50

71,2

 

92,1

62,6

104,4

77,9

73,1

60

79,0

 

89,4

71,6

103,3

82,5

71,2

70

85,4

 

86,8

79,5

102,1

87,0

69,3

80

91,0

 

84,4

84,6

101,3

91,5

67,5

90

95,9

 

82,3

93,0

100,6

95,8

66,0

100

100

 

80,2

100

100

100

64,5

 

Сероуглерод –

Четыреххлористый

 

 

Смесь

четырёххлористый -

Этанол - вода

 

 

углерод

углерод - толуол

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

t

y

t

y

t

 

 

 

 

 

 

 

0

0

76,7

0

110,6

0

100

10

24,0

71,0

25,0

106,0

44,2

86,5

20

42,3

66,0

39,5

101,0

53,1

83,2

30

54,4

62,3

53,5

96,0

57,6

81,7

40

64,5

59,0

64,5

92,3

61,3

80,8

50

72,6

56,1

72,0

90,0

65,4

80,0

60

79,1

53,7

80,6

86,5

69,9

79.4

70

84,8

51,6

86,3

83,7

75,3

79,0

80

90,1

49,6

93,0

81,2

81,8

78,6

90

95,0

47,9

97,5

78,0

89,8

78,4

100

100

49,3

100

76,7

100

78,4

55

КПД,% 90

2

70

1

3

50

0

0,8

1,6

2,4

Рис. 1. Зависимость КПД тарелок различных конструкций от величины w ρг для тарелок: 1-колпачковая; 2-ситчатая; 3-

провальная.

56

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Пример расчёта заданий 11-20.

Рассчитать трубопровод и подобрать центробежный насос для подачи уксусной кислоты 70%-ной с начальной

температурой 20° С

при расходе

Q = 72 м3 ч

из

емкости в

колонну. Коэффициент сопротивления теплообменника ξT = 28 .

Разность

уровней

в

сосудах h = 18 м, давление в колонне

pизб = 0, 015МПа ,

в

емкости p

0

= 740 мм.рт.ст.

Трубопровод

k

 

 

 

 

 

 

 

состоит из трех участков, длина которых lВ = 12м ,

lH1 = 18м ,

lH 2 = 50м

(рис.1).

 

Коэффициент

сопротивления

обратного

клапана с сеткой принять равным 7,0. Материал трубопровода – углеродистая сталь, относительная шероховатость трубы

= 0,5мм .

Рис.1. К заданию 11-20: 1 – приемный (обратный) клапан с сеткой-фильтром, 2 – центробежный насос, 3 – теплообменник, 4 – колонна

57

Расчет центробежного насоса ведется в следующей последовательности:

-гидравлический расчет трубопроводной сети,

-подбор насоса.

Расчет трубопроводов заключается в определении его диаметра и гидравлического сопротивления (потерь напора). Диаметр d рассчитывается по уравнению расхода Q Q = uS = pd2 u4 (при этом скоростью движения жидкости υ задаемся в пределах 0,5 - 3 м/с):

 

 

4 × Q 1/ 2

 

 

d =

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

p× u

 

 

 

4 ×

72

 

1/ 2

 

 

 

 

 

 

 

3600

 

 

d =

 

 

 

 

= 0,16 м .

3,14 ×1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найденное значение округляется до ближайшего в таблице сортамента труб (прил. 1, табл. 1), после чего уточняется величина скорости

u =

4 ×Q

(2)

d2

 

 

Ближайший по сортаменту 168×9 мм (т.е. внутренний диаметр трубопровода равен 168 - 2 ×9 = 150 мм=0,15 м), поэтому

4 ×

72

 

 

3600

 

 

u =

 

 

= 1,132 м с .

 

 

 

3,14 ×0,152

 

Гидравлическое сопротивление трубопровода рассчитывается по выражению:

DhП = DhL + Dhм

(3)

58

 

Потеря напора на прямых участках трубопровода

hL

определяется по формуле Дарси - Вейсбаха:

 

DhL = l

l

×

u2

 

(4)

 

 

 

d 2g

 

(в нашем случае диаметр принимается одинаковым на всей длине трубопровода).

Коэффициент сопротивления λ находится по соответствующим формулам в зависимости от величины

критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатости трубы

D .

Критерий Рейнольдса Re рассчитывается по формуле

Re = r× u×d

(5)

m

 

где ρ и μ - плотность ( кг м3 ) и

вязкость ( Па ×с)

перекачиваемой жидкости при заданной температуре (табл.2, прил.1).

Re =

1068,5 ×1,132 ×0,15

= 72560

2,5 ×10−3

 

 

1.Для ламинарного режима течения при Re < 2320:

 

 

l =

64

 

 

 

 

 

(6)

 

 

Re

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Для

турбулентного

режима

в

области

гидравлически гладких труб при 3000 < Re < 15

d

 

 

 

 

 

 

 

λ =

0,3264

 

 

 

 

(7)

 

 

Re0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

В

области частично

шероховатых

труб

при15 d < Re < 300 d :

59

 

D

 

68 0,25

 

 

l = 0,11×

+

 

 

(8)

 

 

 

d

 

Re

 

4.

Для шероховатых

или области

квадратичного

сопротивления при Re > 300

d

:

 

 

 

 

 

 

0,25

 

 

 

 

 

(9)

 

λ = 0,11

 

 

 

 

d

 

Таким образом, при значениях Re = 72560 - это область частично шероховатых труб, следовательно

 

0,5 ×10

−3

68

0,25

l = 0,11×

 

+

 

= 0, 028

 

 

 

 

0,15

 

 

72560

 

 

Величины коэффициентов местных сопротивлений даны в табл.XIII на c.520 /3/. Сопротивление теплообменника задано в виде суммарного коэффициента сопротивления xT и указано в

задании.

Общая потеря напора трубопроводной сети

 

 

l

u2

DhП

= l

 

+ x

 

(10)

d

 

 

 

 

2g

 

 

 

12 +18 + 50

 

DhП

=

0, 028 ×

 

 

 

 

+ 28 + 7 + 3×0,1+

0,15

 

 

 

 

 

 

+3×5 + 3×0,5 + 3×1)

1,1322

 

= 4,557 м

 

 

 

 

 

2 ×9,81

 

Следующим этапом решения задачи является подбор насоса для данной установки при требуемой подаче QH = Q .

Решение этого вопроса сводится к вычислению потребного напора установки HПОТР и, следовательно, напора насоса HН .

Величины QH и HН являются исходными для подбора соответствующего насоса и его двигателя.

60