Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОХТ МУ 1203.pdf
Скачиваний:
98
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
1.24 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Украины

Украинский государственный химико-технологический университет

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

РАСЧЕТЫ В КУРСЕ

ОБЩЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Днепропетровск

2004 год

2

УДК 669.01.010(075.8)

Расчеты процессов и реакторов в курсе общей химической технологии.- Украинский государственный химико - технологический университет. - Днепропетровск, 2004. - 104 с.

Учебное пособие содержит пояснения и примеры решения задач в курсе общей химической технологии.

Предназначено для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения.

Авторы: д.т.н. В.Д. Барский, д.х.н. Л.А. Снежко, к.т.н. А.А. Чернышев.

Рекомендовано Ученым Советом Украинского государственного химико-технологического университета как учебное пособие

Днепропетровск 2004

УГХТУ, кафедра общей химической технологии

 

3

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................................

6

1. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ХТП............................................................................

7

1.1. Расчет приходной части баланса ..........................................................................

8

1.1.1. Расчет состава и расхода потока.................................................................................................

8

1.1.2. Газы и их смеси..........................................................................................................................

10

1.1.3.Способы выражения концентрации растворов ........................................................................

11

1.1.4.Степень превращения и выход продуктов................................................................................

12

1.2. Расчет по уравнению химической реакции........................................................

14

1.4. Расчет расходной части баланса.........................................................................

15

1.5. Сводная таблица материального баланса...........................................................

15

1.6. Примеры решения задач..........................................................................................

16

1.6.1. Простейшие упражнения...........................................................................................................

16

1.6.2.Расчет состава равновесной смеси и степени превращения...................................................

18

1.6.3. Расчет материального баланса обратимых реакций...............................................................

19

1.6.4.Расчет материального баланса обратимых реакций, протекающих при смешении газовых

потоков..................................................................................................................................................

24

1.6.5. Расчет материального баланса обратимых реакций при заданной производительности

 

реактора.................................................................................................................................................

26

1.6.6. Расчет материального баланса при одновременном протекании нескольких реакций.......

30

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ХТП......................................................................................

36

2.1. Основные расчетные соотношения .....................................................................

36

2.2. Примеры решения задач..........................................................................................

39

3. РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ.......................................................................................

45

3.1. Основные расчетные соотношения......................................................................

45

3.2. Примеры решения задач..........................................................................................

52

4. РАСЧЕТЫ НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ..............................................................

57

УГХТУ, кафедра общей химической технологии

 

 

4

4.1. Расчет Кр....................................................................................................................

57

4.2. Расчет равновесной степени превращения ХА*..................................................

58

4.3. Расчет реактора с использованием эмпирических зависимостей..................

60

4.3.1. Программа расчета реактора средствами Mathcad .................................................................

62

ЛИТЕРАТУРА.........................................................................................................................................

67

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................................................

68

Приложение 1. Термодинамические свойства веществ...........................................

68

Приложение 2. Средняя мольная теплоемкость веществ......................................

70

Приложение 3. Соотношения размерностей физических величин .......................

70

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ..............................................................................................................

72

Раздел 1..............................................................................................................................

72

Раздел 2..............................................................................................................................

73

Раздел 3..............................................................................................................................

74

Раздел 4.............................................................................................................................

76

Раздел 5..............................................................................................................................

77

Раздел 6..............................................................................................................................

78

ЗАДАЧИ....................................................................................................................................................

80

Задание 1............................................................................................................................

80

Задание 2............................................................................................................................

80

Задание 3............................................................................................................................

82

Задание 4............................................................................................................................

82

УГХТУ, кафедра общей химической технологии

 

 

5

Задание 5............................................................................................................................

84

Задание 6............................................................................................................................

86

Задание 7............................................................................................................................

89

Задание 8............................................................................................................................

93

Задание 9............................................................................................................................

96

Задание 10..........................................................................................................................

98

Задание 11........................................................................................................................

100

Задание 12........................................................................................................................

101

Задание 13........................................................................................................................

102

Задание 14........................................................................................................................

104

УГХТУ, кафедра общей химической технологии

6

ВВЕДЕНИЕ

Курс общей химической технологии обобщает знания, полученные студентами по физике, общей, аналитической и физической химии. Расчетный практикум призван дать навыки вычислений основных показателей химико-технологического процесса (ХТП) – степени превращения сырья, выхода продуктов, селективности. Успешное выполнение контрольных заданий зависит также от умения определять концентрации взаимодействующих веществ, выполнять вычисления по стехиометрическим уравнениям, свободно владеть пересчетами из одних размерностей в другие, понимать и применять основные принципы составления балансовых уравнений.

Исходя из этих соображений, авторы включили в предлагаемое пособие задачи нарастающей сложности, призванные, с одной стороны, закрепить основные элементы расчетов из общих химических курсов, а с другой – дать представления об алгоритме расчета реакторов, основанном на решении уравнений гидродинамики, термодинамики, кинетики, материального и теплового балансов. В данном пособии сделана попытка последовательного подведения студента к выполнению расчета реактора в целом после овладения отдельными элементарными этапами вычислений.

В настоящем пособии впервые предлагается унифицированная форма составления балансовых задач, облегчающая их компьютерное решение. Даны подробные комментарии и примеры решения задач, в том числе с применением ПЭВМ в про-

граммах Excel и Mathcad.

Приведены контрольные вопросы по программе курса ОХТ и варианты заданий для расчетных и лабораторных занятий, а также для выполнения контрольных работ студентами заочного отделения.

УГХТУ, кафедра общей химической технологии