+++КР ВСЕ

Раздел 1.3

Задача №1

Вычислить необходимую мощность, затрачиваемую на перемещение G=850

кг/ч анилина по трубопроводу Ø 20x1,5 мм. Общей длиной L=300 м, при температуре

t=50˚С. На трубопроводе имеется n1=4 внезапных на 90˚ и n2=1 плавный под углом

ϕ =90˚ поворот радиусом R=110 мм, n3=3 прямоточных вентиля, n4=2 нормальный

вентиль и n5=0 задвижек. Высота подъёма h=10 м. Разность статических давлений в конце и начале трубопровода (противодавление) составляет Pдоп =700 мм. рт. ст.

КПД привода η =0,9.

Решение

Объемный расход анилина:

Энергия, затрачиваемая на преодоление противодавления:

Pдоп = 700 133 = 93100 Па

516].

Относительная шероховатость трубопровода:

2

Ответ. N = 156Вт

3

Задача №2

Вычислить необходимую мощность, затрачиваемую на перемещение V=800

м3/ч (при нормальных условиях : 0 °С и 760 мм РТ. ст.) газа по трубопроводу Ø 108х4

мм . Общей длиной L= 300 м, при температуре t= 60 °С и общем давлении в трубопроводе P = 1200 мм рт. ст. На трубопроводе имеется n1=5 внезапный на 90° и n2

= 1 плавных под углом ϕ =90˚ поворотов радиусом R= 500 мм, n3 = 2 прямоточных

вентиля, n4 = 1 нормальных вентиля и n5 = 2 задвижка. Высота подъёма h= 20 м.

Разность статических давлений в конце и начале трубопровода (противодавление)

составляет ∆Рдоп = 500 мм рт. ст. КПД привода η = 0,8.

Решение.

Объемный расход воздуха пересчитываем с нормальных условий на рабочие:

Скорость воздуха при рабочих условиях:

Потеря энергии на создание кинетической энергии потока газа:

где плотность воздуха при рабочих условиях определяется по уравнению состояния идеального газа:

где = 0.02 10−3 Па·с – вязкость воздуха при 60˚С [1, рис. А3, стр. 106]

Отношение диаметра трубопровода к средней высоте шероховатости:

4

Коэффициент местных сопротивлений [2, приложение табл. XIII, стр. 521] для:

• прямоточного вентиля ξ = ξ1 K = 0.96 0.5 = 0.48

•нормального вентиля ξ = 4.1

•задвижки ξ = 0.5

Суммарные потери на местных сопротивлениях:

Затраты энергии на противодавление:

Pдоп = 500 133 = 66500 Па

Общие потери энергии:

Робщ = Рск + Рпод + Ртр + Рмс = 401 + 66500 + 25250 + 6075 = 98226 Па

Затрачиваемая мощность на работу воздуходувки:

Ответ. N = 21.1кВт

5

Список использованной литературы

1.Банных О.П. и др. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии.

Уч. пособие для студентов заочной формы обучения. – СПб, СПбГТИ(ТУ), 2009.

2.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и

аппаратов химической технологии. Уч.пособие для ВУЗов. – 10-е изд. перераб. и

доп.-Л.: Химия, 1987.

6

Раздел 2.3

Задача №1

В трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника охлаждается жидкость

от температуры T1н до Расход жидкости G1. В межтрубное пространство

противотоком поступает вода среднего качества, которая нагревается от T2н до Коэффициент теплоотдачи к воде равен α2. Средняя температура стенки труб со

стороны жидкости Определить необходимую площадь поверхности

теплопередачи теплообменного аппарата и расход охлаждающей воды, если число труб в аппарате N, а их диаметр D.Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

Исходные данные:

2

Решение:

Основой расчета является уравнение теплопередачи, в соответствии с которым,

искомая площадь поверхности теплопередачи:

Q

F =

K Tср

Примем индекс 1 для обозначения горячего теплоносителя (этанола), индекс 2 для обозначения холодного теплоносителя (воды).

Температурная схема процесса теплообмена:

T1 = 69 − 30 = 39°C

T 2 = 33 − 10 = 23°C

Средняя разность температур этанола и воды:

Так как температура воды изменяется на меньшее число градусов, чем температура этанола, то средняя температура воды определяется по формуле:

Среднее значение температуры этанола:

Tср1 = Tср2 + TCр = 20 + 30.3 = 50.3°С

Количество теплоты, отдаваемой этанолом воде:

3

В данной задаче рассматривается процесс охлаждения этанола, следовательно,

теплоотдача протекает без изменения агрегатного состояния теплоносителя. В

промышленных теплообменных аппаратах движение теплоносителя, как правило,

вынужденное. Определим режим течения этанола в трубном пространстве, для этого вычислим критерий Рейнольдса.

Определим плотность и динамический коэффициент вязкости этанола при температуре Tср1 = 50.3°С :

Скорость движения этанола в трубах:

ω = G1 , ρ1 S

где S - площадь проходного сечения трубного пространства, м2.

S = π D 2 N , 4 Z

где D = 0,021 м, внутренний диаметр трубы;

4

n =27 – число труб в теплообменнике; z =1 – число ходов.

S = 3,14 0,0212 27 = 0,0094 м2

Так как этанол движется по трубам, то определяющим геометрическим размером при расчете критериев подобия является эквивалентный диаметр. Для трубного пространства:

D э = D = 0.021м .

Критерий Рейнольдса:

Теплоотдача при турбулентном течении в прямых трубах и каналах (Re > 10000):

где PR = 11 и Prст = 13 - значения критериев Прандтля при Tср1 = 50.3°С и T ст = 40°C соответственно [1,рис.А6, стр.109]

11 0, 25

NU = 0.021 239000.8 110.43 = 180

13

Коэффициент теплоотдачи от этанола:

Коэффициент теплопередачи от этанола к воде:

5

F= 8.45 105 = 60 м2 466 30.3

6