Калишук. ПиАХТP(оранжевый задачник)
.pdf4.4.1. Потери давления на трение ............................................................ |
37 |
4.4.2. Потери давления на местных сопротивлениях ............................. |
38 |
4.4.3. Общие потери давления на трение и местных сопротивлениях |
38 |
4.4.4. Гидравлическое сопротивление аппаратов ................................... |
39 |
4.4.5. Общее гидравлическое сопротивление трубопровода .................. |
39 |
4.5. Перемещение жидкостей и газов .............................................................. |
40 |
4.5.1. Основные определения .................................................................... |
40 |
4.5.2. Напор насоса ..................................................................................... |
41 |
4.5.3. Допустимая высота всасывания ..................................................... |
42 |
4.5.4. Законы пропорциональности центробежных машин .................. |
43 |
4.5.5. Поршневые насосы ........................................................................... |
43 |
4.5.6. Шестеренчатые насосы .................................................................... |
43 |
4.5.7. Работа насосов на сеть ..................................................................... |
44 |
4.6. Разделение неоднородных систем под действием сил тяжести ............. |
46 |
4.6.1. Материальный баланс процесса разделения ............................... |
46 |
4.6.2. Скорость осаждения ......................................................................... |
47 |
4.6.3. Определение поверхности осаждения аппаратов |
|
гравитационного типа ............................................................................... |
51 |
4.7. Гидродинамика неподвижных и «кипящих» зернистых слоев .............. |
51 |
4.7.1. Основные определения .................................................................... |
51 |
4.7.2. Гидравлическое сопротивление неподвижного |
|
зернистого слоя ......................................................................................... |
53 |
4.7.3. Гидродинамика «кипящего» зернистого слоя ............................... |
54 |
4.8. Фильтрование ............................................................................................. |
57 |
4.8.1. Основное уравнение фильтрования ............................................... |
57 |
4.8.2. Фильтрование при постоянном перепаде давлений .................... |
57 |
4.8.3. Фильтрование с постоянной скоростью ......................................... |
60 |
4.9. Центробежное разделение. Циклоны, центрифуги ................................ |
61 |
4.9.1. Центробежный фактор разделения ............................................... |
61 |
4.9.2. Циклоны ............................................................................................ |
61 |
4.9.3. Центрифуги ...................................................................................... |
62 |
4.10. Перемешивание в жидких средах ........................................................... |
63 |
4.10.1. Аппараты с механическими мешалками .................................... |
63 |
4.10.2. Мощность приводов механических мешалок .............................. |
64 |
4.11. Тепловые балансы .................................................................................... |
65 |
4.11.1. Основные термины и определения . ............................................. |
65 |
4.11.2. Теплофизические свойства веществ и материалов .................... |
65 |
4.11.3. Составление уравнений тепловых балансов ............................... |
67 |
4.12. Теплопроводность ..................................................................................... |
68 |
4.12.1. Уравнение закона Фурье ............................................................... |
68 |
4.12.2. Уравнение теплопроводности плоской однослойной стенки ..... |
69 |
4.12.3. Уравнение теплопроводности плоской многослойной стенки |
69 |
4.12.4. Уравнение теплопроводности однослойной |
|
цилиндрической стенки ............................................................................ |
70 |
4.12.5. Уравнение теплопроводности многослойной |
|
цилиндрической стенки ............................................................................ |
70 |
4.12.6. Упрощенный расчет теплового потока |
|
через цилиндрическую стенку .................................................................. |
71 |
|
421 |
4.13. Конвективный перенос теплоты ............................................................. |
71 |
4.13.1. Уравнение теплоотдачи ................................................................. |
71 |
4.13.2. Критерии теплового подобия ........................................................ |
72 |
4.13.3. Теплоотдача в теплоносителях, не изменяющих |
|
в процессе теплообмена агрегатное состояние ........................................ |
73 |
4.13.4. Теплоотдача при конденсации пара ............................................ |
75 |
4.13.5. Теплоотдача при кипении жидкости ........................................... |
77 |
4.14. Теплопередача. Расчет теплообменников .............................................. |
78 |
4.14.1. Основное уравнение теплопередачи ............................................ |
78 |
4.14.2. Взаимосвязь коэффициента теплопередачи |
|
с коэффициентами теплоотдачи ............................................................... |
79 |
4.14.3. Расчет средней движущей силы теплопередачи ........................ |
80 |
4.14.4. Расчетные температуры теплоносителей .................................... |
81 |
4.14.5. Итерационный метод расчета коэффициента теплопередачи |
82 |
4.15. Выпаривание ............................................................................................. |
83 |
4.15.1. Материальный баланс процесса выпаривания .......................... |
83 |
4.15.2. Температура кипения раствора при выпаривании .................... |
84 |
4.15.3. Тепловой баланс выпарного аппарата ......................................... |
87 |
4.15.4. Движущая сила процесса выпаривания ..................................... |
88 |
4.15.5. Поверхность теплообмена выпарного аппарата ......................... |
89 |
4.15.6. Тепловые балансы конденсаторов выпарных установок ........... |
89 |
4.16. Основы массопередачи ............................................................................. |
90 |
4.16.1. Выражение составов фаз ............................................................... |
90 |
4.16.2. Законы межфазного равновесия .................................................. |
92 |
4.16.3. Материальный баланс массообменного процесса (аппарата) |
93 |
4.16.4. Движущая сила массообменных процессов ................................. |
96 |
4.16.5. Массоотдача и массопередача ....................................................... |
97 |
4.16.6. Расчет размеров массообменного аппарата ................................. |
104 |
4.17. Абсорбция .................................................................................................. |
108 |
4.17.1. Основные термины, определения и обозначения ....................... |
108 |
4.17.2. Равновесие при абсорбции ............................................................ |
109 |
4.17.3. Материальный баланс абсорбера ................................................. |
110 |
4.17.4. Расчет размеров абсорбера ............................................................ |
111 |
4.17.5. Гидравлический расчет абсорберов ............................................. |
114 |
4.18. Перегонка и ректификация ..................................................................... |
117 |
4.18.1. Основные определения .................................................................. |
117 |
4.18.2. Равновесие в системе жидкость – пар при перегонке |
|
и ректификации ......................................................................................... |
117 |
4.18.3. Уравнения материального баланса ............................................. |
119 |
4.18.4. Уравнения рабочих линий ректификационной колонны ......... |
121 |
4.18.5. Минимальное и рабочее флегмовые числа ................................. |
122 |
4.18.6. Определение размеров ректификационной колонны ................ |
123 |
4.18.7. Основные тепловые расчеты ректификационной установки .... |
126 |
4.19. Сушка ......................................................................................................... |
126 |
4.19.1. Материальный баланс сушилки по высушиваемому материалу |
126 |
4.19.2. Параметры влажного воздуха ....................................................... |
127 |
4.19.3. Диаграмма состояния влажного воздуха ..................................... |
128 |
4.19.4. Материальный баланс сушилки по сушильному агенту ........... |
130 |
422
4.19.5. Тепловой баланс конвективной сушилки .................................... |
130 |
4.19.6. Определение размеров сушилок .................................................. |
134 |
4.20. Адсорбция .................................................................................................. |
135 |
4.20.1. Термины и определения ................................................................ |
135 |
4.20.2. Материальный баланс адсорбера периодического действия .... |
136 |
4.21. Экстракция ................................................................................................ |
136 |
4.21.1. Термины и определения ................................................................ |
136 |
4.21.2. Материальный баланс экстракции .............................................. |
137 |
4.21.3. Определение числа теоретических ступеней взаимодействия |
|
фаз в экстракторе ....................................................................................... |
137 |
5. ЗАДАЧИ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ № 1 ...................................................... |
138 |
6. ЗАДАЧИ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ № 2 ...................................................... |
226 |
7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ |
|
КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАЧ |
310 |
7.1. Общие методические указания к выполнению задач ............................ |
310 |
7.2. Описание алгоритмов решения задач к контрольной работе № 1 ........ |
311 |
7.3. Описание алгоритмов решения задач к контрольной работе № 2 ........ |
326 |
ПРИЛОЖЕНИЕ ........................................................................................................ |
343 |
Таблица 1. Условные обозначения величин, применяемых в приложении |
343 |
Таблица 2. Приставки и множители для образования десятичных |
|
кратных и дольных единиц ................................................................................ |
344 |
Таблица 3. Атомные массы некоторых элементов ........................................... |
344 |
Таблица 4. Плотность некоторых твердых материалов, кг/м3 ........................ |
345 |
Таблица 5. Плотность жидкостей и водных растворов при различных |
|
температурах, кг/м3 ............................................................................................. |
346 |
Таблица 6. Плотность некоторых водных растворов при 40°C, кг/м3 ............ |
348 |
Таблица 7. Физико-химические свойства сухого воздуха при давлении |
|
P = 101 325 Па = 760 мм рт. ст. ........................................................................... |
349 |
Таблица 8. Физико-химические свойства некоторых газов и паров |
|
при нормальных условиях (T0 = 273 К, P0 = 101 325 Па) ................................ |
350 |
Таблица 9. Вязкость жидкостей и водных растворов при различных |
|
температурах, мПа с ............................................................................................ |
352 |
Таблица 10. Вязкость газов и паров при различных температурах, мПа с |
354 |
Таблица 11. Средние значения абсолютной шероховатости стенок труб |
355 |
Таблица 12. Коэффициенты местных сопротивлений ..................................... |
355 |
Таблица 13. Коэффициент расхода диафрагмы α ............................................ |
358 |
Таблица 14. Характеристики насадок ............................................................... |
359 |
Таблица 15. Поверхностное натяжение жидкостей и водных растворов |
|
при различных температурах, мН/м ................................................................. |
360 |
Таблица 16. Удельная теплоемкость жидкостей и водных растворов |
|
при различных температурах, Дж/(кг К) .......................................................... |
361 |
Таблица 17. Удельная теплоемкость газов и паров cp при различных |
|
температурах, Дж/(кг К) ..................................................................................... |
362 |
Таблица 18. Физические свойства различных технических материалов ...... |
363 |
|
423 |
Таблица 19. Коэффициент теплопроводности конструкционных |
|
материалов, применяемых в химическом машиностроении при различных |
|
температурах, Вт/(м К) ........................................................................................ |
366 |
Таблица 20. Коэффициент теплопроводности жидкостей и водных |
|
растворов при различных температурах, Вт/(м К) ........................................... |
367 |
Таблица 21. Коэффициент теплопроводности газов и паров |
|
при различных температурах, Вт/(м К) ............................................................. |
368 |
Таблица 22. Среднее значение тепловой проводимости загрязнений |
|
поверхностей стенок r1 , Вт/(м2 К) ................................................................... |
369 |
загр |
|
Таблица 23. Коэффициент объемного температурного расширения жидких |
|
веществ и водных растворов в зависимости от температуры βt 103, К–1 ........ |
369 |
Таблица 24. Параметры кожухотрубчатых нормализованных конденсаторов |
|
и испарителей ...................................................................................................... |
370 |
Таблица 25. Параметры кожухотрубчатых нормализованных |
|
теплообменников и холодильников ................................................................... |
371 |
Таблица 26. Составы (%, мас.) водных растворов, кипящих |
|
под атмосферным давлением ............................................................................. |
373 |
Таблица 27. Свойства воды на линии насыщения .......................................... |
373 |
Таблица 28. Физические свойства некоторых органических жидкостей ...... |
378 |
Таблица 29. Удельная теплота испарения жидкостей при различных |
|
температурах, кДж/кг ......................................................................................... |
379 |
Таблица 30. Температуры кипения некоторых органических соединений |
|
при пониженном и атмосферном давлении, °C ................................................ |
380 |
Таблица 31. Температуры кипения некоторых органических соединений |
|
при повышенном давлении, °C .......................................................................... |
381 |
Таблица 32. Давление насыщенного пара над жидкостью при различных |
|
температурах, мм рт. ст. ...................................................................................... |
382 |
Таблица 33. Значения константы Генри для газов, находящихся |
|
в равновесии с собственными водными растворами E 10–6, мм рт. ст. ......... |
383 |
Таблица 34. Коэффициенты диффузии некоторых веществ, м2/с .................. |
383 |
Таблица 35. Парциальное давление паров аммиака над его водным |
|
раствором в состоянии равновесия .................................................................... |
384 |
Таблица 36. Парциальное давление диоксида серы над его водным |
|
раствором в состоянии равновесия .................................................................... |
385 |
Таблица 37. Содержание низкокипящего компонента в жидкости x, % мол., |
|
и паре y, % мол., в условиях равновесия при различных температурах t, °C, |
|
для бинарных смесей при атмосферном давлении .......................................... |
385 |
Таблица 38. Равновесные составы жидкости и пара, температура кипения |
|
смеси вода – уксусная кислота при атмосферном давлении .......................... |
387 |
Таблица 39. Равновесные составы жидкости и пара, температура кипения |
|
смеси метанол – вода при атмосферном давлении .......................................... |
387 |
Таблица 40. Равновесные составы жидкости и пара, температура кипения |
|
смеси этанол – вода при давлении p = 0,098 МПа ........................................... |
387 |
Таблица 41. Равновесные составы жидкости и пара, температура кипения |
|
смеси пропанол – бутанол при атмосферном давлении................................... |
388 |
Таблица 42. Равновесные составы жидкости и пара, температура кипения |
|
смеси хлороформ – бензол при атмосферном давлении................................... |
388 |
424
Таблица 43. Водяной пар в состоянии насыщения (по температуре t) .......... |
388 |
Таблица 44. Водяной пар в состоянии насыщения (по давлению p) ............. |
392 |
Таблица 45. Соотношения между единицами измерения .............................. |
394 |
Рис. 1. Номограмма для определения динамической вязкости |
|
индивидуальных жидкостей и водных растворов μ в зависимости |
|
от температуры t .................................................................................................. |
396 |
Рис. 2. Динамическая вязкость газов μ в зависимости от температуры t |
|
при атмосферном давлении ................................................................................ |
398 |
Рис. 3. Зависимости wср от Re .......................................................................... |
399 |
w |
|
max |
|
Рис. 4. Зависимость коэффициента трения λ от режима движения |
|
и степени шероховатости .................................................................................... |
400 |
Рис. 5. Зависимость критериев Re и Ly от критерия Ar для осаждения |
|
одиночной частицы в неподвижной среде ........................................................ |
401 |
Рис. 6. Зависимость критерия Ly от критерия Ar и порозности зернистого |
|
слоя ε ..................................................................................................................... |
402 |
Рис. 7. Зависимость KN от Re для мешалок типов 01, 02, 24, 04, 21 ............... |
403 |
Рис. 8. Зависимость KN от Re для мешалок типов 05, 03, 25, 01, 07 ............... |
404 |
Рис. 9. Теплопроводность индивидуальных жидкостей и водных растворов λ |
|
от температуры t .................................................................................................. |
405 |
Рис. 10. Удельная теплоемкость индивидуальных жидкостей и водных |
|
растворов с в зависимости от температуры t .................................................... |
406 |
Рис. 11. Зависимость критерия Pr для индивидуальных жидкостей |
|
и водных растворов от температуры t ................................................................ |
408 |
Рис. 12. Номограмма для определения давления насыщенного пара р |
|
и температуры кипения жидкостей t ................................................................ |
410 |
Рис. 13. Повышение температуры кипения водных растворов |
|
при атмосферном давлении в зависимости от массовой доли |
|
растворенного вещества ...................................................................................... |
412 |
Рис. 14. Диаграмма I–x для влажного воздуха при давлении 100 кПа ........ |
413 |
Рис. 15. Диаграмма I–x для влажного воздуха в области высоких |
|
температур ............................................................................................................ |
414 |
ЛИТЕРАТУРА ........................................................................................................... |
415 |
425
Учебное издание
Калишук Дмитрий Григорьевич Саевич Николай Петрович Вилькоцкий Андрей Иванович
ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Учебно-методическое пособие
Редактор Е. И. Гоман Компьютерная верстка Е. В. Ильченко Корректор Е. И. Гоман
Подписано в печать 15.11.2011. Формат 60×84 1 8 .
Бумага офсетная. Гарнитура Школьная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 49,5. Уч.-изд. л. 35,0.
Тираж 300 экз. Заказ .
Издатель и полиграфическое исполнение:
УО «Белорусский государственный технологический университет».
ЛИ № 02330/0549423 от 08.04.2009. ЛП № 02330/0150477 от 16.01.2009.
Ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск.
Переплетно-брошюровочные процессы произведены в ОАО «Полиграфкомбинат им. Я. Коласа».
Ул. Красная, 23, 220600, г. Минск. Заказ .