107_2011

Задача 48

Жидкость из сборника подается центробежным насосом в адсорбер, в котором подвергается тонкой очистке от содержащихся в ней примесей (рис. 5.42). Рабочие характеристики насоса приведены в табл. 5.97. Давление над поверхностью жид- кости в сборнике атмосферное. Перекачиваемая жидкость имеет температуру t. Уровень жидкости в емкости, считая от уровня фундамента цеха, H1 . Регулирую- щий клапан на линии выхода жидкости из адсорбера обеспечивает постоянное давление в месте его установки. При этом манометр, измеряющий давление в верхней части адсорбера, показывает Pизб. Точка присоединения манометра к ад- сорберу расположена на H2 выше уровня фундамента цеха. При объемном расходе жидкости Vа гидравлическое сопротивление слоя адсорбента в адсорбере составля- ет Pа. От скорости жидкости в адсорбере Pа зависит линейно. Потери давления на трение и на местных сопротивлениях в трубопроводе, соединяющем сборник с адсорбером, P, Па, связаны с объемным расходом жидкости V , м3/с, зависимо- стью P = mV 2, где m – коэффициент, кг/м7. КПД двигателя насоса составляет

0,87; КПД передачи – 0,97.

Рис. 5.42. Схема подачи жидкости в адсорбер:

1 – сборник; 2 – адсорбер; 3 – насос; 4, 5 – всасывающая и нагнетательная линии трубопровода; 6 – регулирующий клапан; 7 – манометр; 8 – слой адсорбента

Определить:

1)массовый расход жидкости через адсорбер;

2)напор, развиваемый насосом при подаче жидкости в адсорбер;

3)мощность, потребляемую двигателем насоса.

При расчетах пренебречь потерями скоростного напора при выходе жидкости из трубопровода. Гидравлическое сопротивление адсорбера принять равным со- противлению адсорбента в нем. Свойства жидкости, поступающей в адсорбер, при- нять соответствующими свойствам чистой жидкости.

191

Таблица 5.97

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.98, по предпоследней цифре – из табл. 5.99.

Таблица 5.98

Задача 49

Насос, схема всасывающего трубопровода которого показана на рис. 5.43, предназначен для перекачивания жидкости, имеющей температуру t. Жидкость хранится в емкости под атмосферным давлением. Вертикальный участок трубо- провода имеет длину L1 , горизонтальный – L2 . Трубопровод изготовлен из трубы диаметром D ×δ с абсолютной шероховатостью внутренней поверхности стенки . На входе в трубопровод установлен фильтр очистки жидкости от грубых механи- ческих включений, коэффициент сопротивления которого ξф. На горизонтальном участке трубопровода установлен нормальный вентиль НВ (задвижка ЗД). Гори- зонтальный и вертикальный участки трубопровода соединены прямоугольным отводом, радиус изгиба его по оси R. R в A раз больше внутреннего диаметра трубы. Исходный уровень жидкости в емкости на H ниже уровня оси всасываю- щего патрубка насоса. Производительность насоса Vн. Кавитационная состав- ляющая насоса при этом hк.

Определить:

1)показания вакуумметра, присоединенного к всасывающему патрубку насоса (уровень жидкости в емкости считать при этом неизменным);

2)допустимую высоту всасывания насоса.

192

Рис. 5.43. Схема всасывающего трубопровода насоса:

1 – фильтр; 2 – вертикальный участок трубопровода; 3 – отвод; 4 – горизонтальный участок трубопровода; 5 – запорная арматура (вентиль или задвижка); 6 – насос; 7 – вакуометр; 8 – емкость

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.100, по предпоследней цифре – из табл. 5.101.

Таблица 5.100

Примечание. ЗД – задвижка; НВ – нормальный вентиль.

193

Таблица 5.101

Задача 50

Раствор, динамическая вязкость которого μ, а относительная плотность ρ,

подается центробежным насосом в выпарной аппарат первой ступени многокор- пусной выпарной установки (рис. 5.44).

Рис. 5.44. Схема подачи раствора в выпарной аппарат первой ступени многокорпусной выпарной установки:

1 – емкость; 2 – насос; 3 – выпарной аппарат; 4, 5 – всасывающий и нагнетательный трубопроводы; А – циркуляционная труба; Б – штуцер подвода раствора

194

Всасывающий трубопровод насоса имеет внутренний диаметр dвс и эквивалент- ную длину Lвс, он соединяет насос со складской емкостью. Нижний допустимый уро- вень раствора в емкости на H1 ниже уровня фундамента выпарного аппарата пер- вой ступени, верхний допустимый уровень – на H2 выше уровня фундамента. Давление над поверхностью раствора в емкости атмосферное. Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода, соединяющего насос с выпарным аппаратом первой ступени, dнаг. Эквивалентная длина этого трубопровода Lнаг. Абсолютная шерохова- тость стенок трубопроводов . Раствор поступает в циркуляционную трубу выпарного аппарата через штуцер, геометрическая ось которого расположена на H3 выше уровня фундамента аппарата. Уровень раствора в циркуляционной трубе относи- тельно оси штуцера H. Абсолютное давление пара над поверхностью раствора в вы- парном аппарате PW . Рабочие характеристики насоса представлены в табл. 5.102.

Определить:

1)объемную производительность насоса при нижнем и верхнем допустимых уровнях раствора в емкости;

2)мощность, потребляемую электродвигателем насоса, при нижнем и верхнем уровнях раствора в емкости.

При расчетах принять: общий КПД привода насоса равен 0,85; плотности рас- твора в трубопроводах и циркуляционной трубе одинаковы.

Таблица 5.102

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.103, по предпоследней цифре – из табл. 5.104.

Таблица 5.103

Задача 51

В аппарат непрерывного действия (рис. 5.45) на разделение поступает Vсусп суспензии, массовая доля твердой фазы в которой составляет xсусп. В результате разделения получают осветленную жидкость с массовой долей твердой фазы в ней xосв и осадок, объемная доля жидкой фазы в котором cж. Плотности фаз, входящих в состав суспензии: жидкости ρж , твердых частиц ρт. Твердые частицы не облада- ют свойством впитывать в себя жидкость.

Рис. 5.45. К расчетам материального баланса аппарата для разделения суспензии

Определить:

1)объемную производительность аппарата по осветленной жидкости;

2)массовую производительность аппарата по осадку;

3)коэффициент разделения суспензии, достигаемый в аппарате.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.105, по предпоследней цифре – из табл. 5.106.

Таблица 5.105

Задача 52

Твердая частица неправильной формы (формы, отличающейся от сфериче- ской) осаждается из водной суспензии, имеющей температуру t, со скоростью wст.

Скорость свободного осаждения этой же частицы в воде при той же температуре в N раз больше. Плотность материала частицы ρт.

196

Определить:

1)эквивалентный диаметр осаждающейся частицы;

2)какой будет скорость стесненного осаждения в воде для сферической частицы из того же материала при следующих условиях: объем сферической частицы в k раз

меньше, чем для одиночных.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.107, по предпоследней цифре – из табл. 5.108.

Таблица 5.107

Задача 53

В воздухе, покидающем пылеосадительную камеру после очистки, содержатся пылевые частицы, эквивалентный диаметр которых не более d1 . В связи с ужесто- чением экологических требований необходимо, чтобы в очищенном воздухе отсут- ствовали частицы, эквивалентный диаметр которых больше d2 . Давление воздуха, подвергаемого очистке, близкое к нормальному атмосферному. Температура возду- ха t. Плотность материала частиц ρт.

Определить:

1)действительную скорость осаждения частиц, имеющих эквивалентный диаметр d2 ;

2)во сколько раз поверхность осаждения вновь устанавливаемой пылеосади- тельной камеры должна быть больше, чем действующей.

Действительную скорость осаждения принять вдвое меньше теоретической. Производительности по воздуху для действующей и вновь устанавливаемой пыле- осадительных камер принять одинаковыми.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.109, по предпоследней цифре – из табл. 5.110.

197

Таблица 5.109

Задача 54

Топочные газы из обжиговой печи направляются на очистку в полочную пыле- осадительную камеру (рис. 5.46), общая площадь полок которой равняется F. Ка- мера имеет длину L, ширину B и высоту H. Температура газов t , плотность их

А–А

Рис. 5.46. Схема полочной пылеосадительной камеры:

1 – корпус; 2 – патрубок входа запыленного газа; 3 – патрубок выхода очищенного газа; 4 – полки; 5 – отражательная перегородка

Определить:

1)производительность камеры по топочным газам (их объемный расход, при- веденный к нормальным условиям);

2)среднюю скорость газов в камере;

3)массу пыли, осаждающейся за один час в камере.

198

Динамическую вязкость топочных газов принять равной динамической вязко- сти воздуха при соответствующей температуре. Действительную скорость осажде- ния частиц считать вдвое меньше теоретической. Толщину полок при расчетах не учитывать.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.111, по предпоследней цифре – из табл. 5.112.

Таблица 5.111

Задача 55

Запыленный воздух имеет температуру T и содержит твердые частицы, форма которых близка к сферической. Плотность пылевых частиц ρ, массовая концентрация их в воздухе С (в расчете на 1 м3 воздуха при нормальных условиях). В результате очистки в полочной пылеосадительной камере (рис. 5.47) массовая концентрация пылевых частиц в воздухе снижается в N раз. Процесс разделения в камере протекает при абсолютном давлении P. Камера имеет длину L, ширину B и высотуH. В ней с вертикальным шагом 0,1 м установлены горизонтальные полки, изготовленные из листа толщиной δ. Длина полок составляет β от длины камеры. Периодически производится ос- тановка подачи воздуха в камеру с целью очистки ее от накопившейся пыли. Остановка осуществляется при достижении средней толщины слоев пыли на полках и днище камеры δп. Средняя массовая скорость воздуха в камере в пространстве между полками W. Объемное содержание твердых частиц в слое пыли ε.

Определить:

1) максимальный размер пылевых частиц, которые содержатся в очищенном воздухе, покидающем камеру;

199

2)объемный расход воздуха через непрерывно действующую воздухоочистную установку, состоящую из двух параллельно соединенных попеременно действую- щих пылеосадительных камер (рис. 5.47);

3)периодичность работы каждой из камер (время от момента пуска воздуха

вкамеру до момента остановки его подачи).

Действительную скорость осаждения частиц пыли принять вдвое меньше тео- ретической.

Рис. 5.47. Схема воздухоочистительной установки непрерывного действия: 1, 2 – полочные пылеосадительные камеры; 3, 4 – заслонки

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.113, по предпоследней цифре – из табл. 5.114.

Таблица 5.113

200