Калишук. ПиАХТP(оранжевый задачник)

t0 и относительную влажностью ϕ0 . Температура воздуха на входе в сушилку равна t1. Относительная влажность воздуха на выходе из сушилки ϕ2 , а энтальпия – на I ниже его энтальпии на выходе из калорифера. Удельные потери тепла в окружаю- щую среду через ограждения сушилки составляют qпот. Температуры материала, по- ступающего в сушилку, и воздуха на входе в калорифер одинаковы.

Рис. 6.65. К определению параметров сушильной установки

Определить:

1)производительность сушилки по высушенному материалу;

2)массовый расход абсолютно сухого воздуха, подаваемого в сушилку;

3)тепловую мощность калорифера сушильной установки;

4)массовый расход воздуха на выходе из сушилки;

5)удельный расход тепла на подогрев материала.

Отобразить на I−x-диаграмме рабочие линии изменения параметров воздуха в калорифере и сушилке.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.138, по предпоследней цифре – из табл. 6.139.

Таблица 6.138

Задача 70

Калорифер атмосферной сушильной установки непрерывного действия (рис. 6.66) имеет поверхность теплопередачи F. Обогрев калорифера ведется водяным паром, параметры которого следующие: избыточное давление Pизб; степень сухости α. Воздух на входе в калорифер имеет температуру t0 и влаго- содержание x0 . Минимальная разность температур теплоносителей в калори- фере tmin , коэффициент теплопередачи в нем K. Сушилка установки прямо- точная и работает по простому сушильному варианту. Материал на выходе из сушилки имеет температуру, равную температуре мокрого термометра, а воздух – на t2 большую. Энтальпия воздуха в сушилке снижается на I. Материал при сушке уменьшает свою влажность от u1 до u2 (в расчете на об- щую массу). Потери тепла в калорифере составляют 4% от его расхода на на- грев воздуха.

Рис. 6.66. К определению параметров сушильной установки: 1 – дутьевой вентилятор; 2 – паровой калорифер; 3 – сушилка

Определить:

1)производительность сушилки по влажному материалу;

2)объемную производительность дутьевого вентилятора, подающего воздух

вкалорифер;

3)массовый расход пара, потребляемого калорифером установки.

Отобразить на I−x-диаграмме рабочие линии изменения параметров воздуха в калорифере и сушилке.

Температуру мокрого термометра на выходе из сушилки допускается прибли- женно взять равной температуре мокрого термометра для варианта теоретической сушилки.

При расчетах производительности вентилятора допускается использовать па- раметры абсолютно сухого воздуха.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.140, по предпоследней цифре – из табл. 6.141.

302

Таблица 6.140

Задача 71

В конвективной сушилке непрерывного действия за сутки обрабатывается Gсут исходного материала, влажность которого при этом снижается от U1 до U2 (в расчете на массу абсолютно сухого). Сушилка прямоточная воздушная, работает по простому сушильному варианту под давлением, близким к атмосферному (рис. 6.67). Темпера- тура воздуха в сушилке уменьшается от t1 до t2 . Его относительная влажность на входе в паровой калорифер сушильной установки составляет ϕ0 , на выходе из су- шилки 50%. Энтальпия воздуха на выходе из калорифера на I1 больше энтальпии абсолютно сухого воздуха при температуре t2 . Минимальная разность температур те- плоносителей в калорифере (водяного пара влажностью 5% мас. и воздуха) равна tmin . Конденсат пара из калорифера отводится при температуре насыщения.

Рис. 6.67. К определению параметров сушильной установки: 1 – паровой калорифер; 2 – сушилка; 3 – вытяжной вентилятор

303

Определить:

1)часовую производительность сушилки по высушенному материалу;

2)объемную производительность вытяжного вентилятора сушильной установки;

3)давление пара в калорифере и его расход;

4)температуру воздуха, поступающего в калорифер.

На I−x-диаграмме отобразить рабочие линии нагрева воздуха в калорифере и изменения его параметров в сушилке. При расчетах не учитывать тепловые потери калорифера, а также падение температуры воздуха по пути его следования от су- шилки к вытяжному вентилятору.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.142, по предпоследней цифре – из табл. 6.143.

Таблица 6.142

Задача 72

Воздушная конвективная сушильная установка работает по простому сушиль- ному варианту под атмосферным давлением (рис. 6.68). Сухой термометр психро- метра, с помощью которого контролируют параметры воздуха на входе в калорифер установки, показывает температуру t0 . Температура мокрого термометра психро-

метра на t0 ниже температуры сухого. Температура воздуха в калорифере возрас- тает на t. Объемный расход воздуха на входе в калорифер составляет V (при ра- бочих условиях). Плотность теплового потока от горячего теплоносителя к воздуху

вкалорифере равна q. Влажность в расчете на массу абсолютного сухого материала

впроцессе сушки снижается в N раз и достигает U2. Отработанный воздух на вы-

ходе из сушилки имеет относительную влажность ϕ2 при парциальном давлении паров влаги в нем P2 = PB2т . Величина P2т определяется как парциальное давление

паров влаги в отработанном воздухе для теоретической сушилки при ϕ2.

Определить:

1) часовую производительность сушильной установки по исходному влажному материалу;

304

2)поверхность теплообмена калорифера установки;

3)массовый расход влажного воздуха на выходе из сушилки.

Выполнить на I−x-диаграмме рабочие линии, характеризующие изменения параметров воздуха в калорифере и сушилке. Тепловые потери при расчетах кало- рифера не учитывать.

Рис. 6.68. К определению параметров сушильной установки: 1 – калорифер; 2 – сушилка

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.144, по предпоследней цифре – из табл. 6.145.

Таблица 6.144

Задача 73

Температура и влагосодержание топочных газов, поступающих из камеры сме- шения в прямоточную барабанную сушилку (рис. 6.69), составляют соответственно t1 и x1 . В сушилке газы охлаждаются до температуры t2 , а высушиваемый материал нагревается до температуры мокрого термометра (по варианту теоретической

305

сушилки). Подаваемый в сушилку исходный влажный материал имеет влажность в расчете на общую массу u1 и температуру Θ1. Расход абсолютно сухого материала через сушилку G, его теплоемкость cм. При сушке из материала удаляется A вла- ги. Удельные потери тепла в окружающую среду непосредственно из сушилки составляют qпот (в расчете на 1 кг испаряемой влаги). Средняя по длине барабана сушилки массовая скорость топочных газов должна составлять от 0,6 до 1,2 кг/(м2 с).

Рис. 6.69. К расчету барабанной сушилки: 1 – топка; 2 – барабанная сушилка

Определить:

1)часовую производительность сушилки по исходному влажному материалу;

2)диаметр барабана сушилки;

3)суточный расход природного газа, сжигаемого в топке сушильной установки. Выполнить на I−x-диаграмме рабочую линию, характеризующую изменение

параметров топочных газов сушилки.

Расчетный диаметр сушилки округлить до величины, кратной 0,2 м. При рас- четах диаметра сушилки плотность влажных топочных газов принять равной плотности сухого воздуха. Тепловую мощность топки установки считать равной расходу тепла, вносимого топочными газами в сушилку. Теплотворная способность природного газа 33 МДж/м3.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.146, по предпоследней цифре – из табл. 6.147.

Таблица 6.146

306

Таблица 6.147

Задача 74

Два параллельно установленных адсорбера работают попеременно, обеспечи- вая непрерывную очистку газовой смеси от паров бензина. Адсорберы вертикаль- ные, цилиндрические, внутренний диаметр каждого из них D (рис. 6.70). Высота слоев адсорбента (активного угля) в адсорберах одинакова и равняется H. Насып- ная плотность адсорбента составляет ρн, а динамическая активность по бензину 8% мас. После регенерации адсорбент имеет остаточную активность a0 . Фиктивная скорость газовой смеси в адсорбере при проведении стадии адсорбции w. Массовая концентрация паров бензина в смеси, поступающей на очистку, c0 .

Рис. 6.70. К расчету адсорбционной установки: 1 – адсорбер; 2 – слой адсорбента

307

Определить:

1)часовую производительность адсорбционной установки по газовой смеси;

2)максимально допустимое суммарное время на проведение всех стадий реге- нерации адсорбента (десорбции, сушки и охлаждения);

3)количество бензина, собираемого при регенерации адсорбента за один цикл работы установки.

При расчетах принять, что в очищенной газовой смеси содержание бензина пренебрежимо мало. Потери бензина при регенерации не учитывать.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.148, по предпоследней цифре – из табл. 6.149.

Таблица 6.148

Задача 75

В противоточном экстракторе (рис. 6.71) бензол используется в качестве экст- рагента для извлечения бензойной кислоты из сточных вод. Равновесие между фа- зами при проведении процесса описывается

уравнением y* = Ax2 , где y * – равновесная массовая концентрация бензойной кислоты

вбензоле, кг/м3; A – коэффициент; x – мас-

совая концентрация бензойной кислоты в воде, кг/м3. Массовая концентрация бензой- ной кислоты в сточных водах до очистки со-

ставляет xн, объемный расход их V. Свежий экстрагент содержит yн бензойной кислоты. Массовая концентрация бензойной кислоты

вбензоле на выходе из экстрактора состав- ляет B от равновесной. В результате про- ведения экстракции достигается степень извлечения бензойной кислоты из воды, равная ϕ.

Определить:

1)массовый расход бензола через экс-

308

2)число теоретических ступеней взаимодействия фаз в экстракторе;

3)количество бензойной кислоты, извлекаемой из воды за час. Плотность бензола при расчетах принять при температуре 20°C.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.150,

по предпоследней цифре – из табл. 6.151.

Таблица 6.150

309

7.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ИРЕКОМЕНДАЦИИ

КВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАЧ

7.1.ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

КВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧ

Перед выполнением каждой из задач контрольной работы студенту следует определить, к какой теме эта задача относится. Тематика их указана в третьем разделе настоящего пособия. В соответствии с тематикой задачи необходи- мо изучить теоретический материал соответствующего раздела по учебнику (см. раздел «Методические указания по изучению дисциплины» настоящего по- собия), а также материал соответствующего подраздела четвертого раздела на- стоящего пособия. Обязательным при решении практически всех задач являет- ся внимательное изучение подраздела 4.1 «Параметры состояния и свойства жидкостей и газов». Затем следует ознакомиться с описанием алгоритма реше- ния задач (подраздел 7.2 или 7.3 настоящего пособия). При необходимости сту- дент может прибегнуть к предварительному рассмотрению примеров решения подобных задач. Эти примеры представлены в пособиях [4–6, 9]. В разде- ле 4 «Определения и расчетные зависимости для решения задач» и приложе- нии представлено подавляющее большинство формул, уравнений, графических зависимостей, которые потребуются при решении задач. Приложение также содержит справочный материал, достаточный для решения любой из кон- трольных задач.

Следует обратить внимание:

–при решении задач 29–37 контрольной работы № 1 (тема «Гидравлическое сопротивление трубопроводов») требуется наличие базовых знаний по теме «Гидро- динамика однофазных потоков»;

–при решении задач 38–50 контрольной работы № 1 (тема «Перемещение жидкостей и газов») нужны базовые знания по темам «Гидродинамика однофаз- ных потоков» и «Гидравлическое сопротивление трубопроводов»;

–при решении задач 8–15 контрольной работы № 2 (тема «Конвективный пе- ренос теплоты») требуется знание теплофизических свойств веществ и материалов (пункт 4.11.2 настоящего раздела);

–при решении задач 16–25 контрольной работы № 2 (тема «Теплопередача. Расчет теплообменников») необходимо знание материала тем «Тепловые балансы», «Теплопроводность», «Конвективный перенос теплоты»;

310