Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Metodicheskie_ukazania_ind

.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.58 Mб
Скачать

49

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ,

МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению индивидуальных заданий и проведению практических занятий

по дисциплине

«Процессы и аппараты химической технологии»

(для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 6.051301 «Химическая технология», 6.040106 «Экология», 6.050502 «Инженерная механика»).

Рассмотрено на заседании кафедры химическая технология топлива.

Протокол № 12 от 05.06.2012 г.

Утверждено на заседании учебно-издательского совета ДонНТУ Протокол № от 2012 г.

Донецк, 2012

УКД 66.02

Методические указания по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» / Л.Н.Акимова, А.В. Кипря, И.Г.Дедовец, – Донецк; 2012 – 49 с.

Приведены методические указания к проведению практических занятий по процессам и аппаратам химической технологии и рекомендации по подготовке к практическим занятиям, последовательность решения задач и анализа полученных результатов, приведены варианты условий задач для выполнения индивидуальных заданий, даны методические указания к решению каждой задачи.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 6.051301 «Химическая технология», 6.040106 «Экология», 6.050502 «Инженерная механика».

Составители: Л.Н. Акимова, доцент, к.т.н.

А.В. Кипря, доцент, к.х.н.

И.Г. Дедовец, доцент, к.т.н.

Рецензент:

В овладении дисциплиной «Процессы и аппараты химической технологии» (ПАХТ), которая является фундаментальной для химико-технологического образования, существенное значение имеют практические занятия по расчетной части курса.

Целевой установкой практических занятий по курсу процессов и аппаратов является обучение студентов методике расчета и проектирования химической аппаратуры путем рассмотрения примеров и задач.

Умение решать задачи является одной из форм выявления знаний по курсу ПАХТ, которая влияет на экзаменационную оценку. Применение теоретических знаний для решения примеров и задач помогает приобрести навыки в расчетах, необходимые при проектировании и эксплуатации химических производств. Умение решать задачи, необходимое для студентов и специалистов, позволяет точнее и лучше проводить экспериментально- исследовательскую работу и технические расчеты, анализировать работу аппаратов.

Практические занятия проводятся в соответствии с рабочей учебной программой дисциплины «Процессы и аппараты химической технологии».

При подготовке к практическим занятиям студент обязан:

– изучить теоретические сведения по соответствующей теме, используя для этого конспект лекций, а также рекомендованную литературу;

– разобрать примеры решения задач, приведенные в сборнике [1];

– разобраться в построении приведенных графиков и номограмм;

– выполнить домашнее задание.

Студенты выполняют работу по вариантам. Номер варианта соответствует номеру фамилии студента в списке группы.

При расчете аппаратов приходится применять различные физические величины, пользоваться данными о физических свойствах веществ (плотность, вязкость, теплопроводность и т.п.). Все эти величины могут быть измерены в тех или иных единицах.

С 1 января 1980 г. для всех областей науки, техники и народного хозяйства принята Международная система единиц (СИ), основными единицами которой являются: длины – метр (м), массы – килограмм (кг), времени – секунда (с), силы электрического тока – ампер (А), температуры – Кельвин (К), силы света – кандела (кд), количества вещества – моль. Кроме того, стандартом предусмотрены две дополнительные единицы: единица плоского угла – радиан (рад) и единица телесного угла – стерадиан (ср). Остальные единицы – производные образуются на базе основных. Размер производных единиц определяется с помощью физических уравнений, выражающих связь между величинами.

Сопоставление единиц системы СИ с единицами других систем и внесистемных дано в приложении 1.

Физические свойства веществ приведены в справочных данных по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» [1].

Приступая к решению задачи, следует изобразить схему установки (устройства), обозначить на ней все размеры и величины, отметить стрелками направления движения потоков и разобраться в условиях работы установки.

Затем следует выписать все данные задачи, написать основные расчетные уравнения наметить путь (алгоритм) решения, разбив задачу на ряд частных вопросов, выписать нужные численные значения различных физических свойств.

Подставив в расчетные уравнения числовые значения, проверить правильность подстановки, после чего приступить к арифметическим вычислениям.

Ответ следует подвергнуть анализу с точки зрения соответствия полученного результата практическим условиям работы рассчитываемой установки или аппарата.

Полезно решить задачу в общем виде и исследовать результаты, выясняя влияние тех или иных факторов, входящих в условие задачи на работу аппарата.

Выработка навыков к ведению технического расчета является главной задачей практических занятий по курсу. Погрешность обычного инженерного расчета ≈ 5%.

Отчетливое изложение, систематический ход вычислений, аккуратность записи – основные требования к ведению студентом тетради по практическим занятиям.

Решая задачи, студенты должны научиться пользоваться основными справочниками, объединяющими опыт большого числа исследователей и проектировщиков, а также ГОСТами и каталогами.

Для фундаментальной подготовки химиков – технологов необходимо, чтобы теоретическая и практическая части курса «Процессы и аппараты химической технологии» были связаны непосредственно с производствами. Преследуя эту цель, на практических занятиях студентам предлагаются задачи из учебников, рекомендованных Министерством образования и науки Украины.

Задача 1

Определить потери давления при движении газа в горизонтальном трубопроводе, имеющие плавное сечение.

Исходные данные

  1. Количество проходящего газа V, м3/ч.

  2. Плотность газа ρ, кг/м3.

  3. Диаметр трубопровода:

в широком сечении d1, мм.

в узком сечении d2, мм.

  1. Избыточное давление газа в широком сечении Р1, Па.

  2. Разрежение газа в узком сечении Р2, Па.

п/п

V, м3

ρ, кг/м3

d1, мм

d2, мм

Р1, Па

Р2, Па

2250

0,5

350

110

400

680

1700

1,2

400

200

200

55

1000

0,4

180

100

150

90

1320

1,5

200

90

1500

915

2000

0,8

250

110

900

430

1250

0,9

180

120

200

160

600

1,4

200

90

700

220

1000

1,2

225

80

9090

950

1150

1,3

350

100

400

670

800

0,6

400

110

500

310

2500

0,7

450

180

1200

930

1500

0,8

380

120

600

800

1700

1,3

350

100

380

650

1400

0,9

180

120

350

200

1800

1,1

200

90

1500

680

2800

1,3

400

100

400

690

1000

0,9

300

110

500

310

1200

1,4

500

250

700

90

1400

1,2

400

200

800

320

2000

0,8

350

150

600

250

2250

0,6

380

120

400

680

1700

1,1

440

250

500

600

1200

0,8

200

70

350

700

1000

0,7

400

300

800

540

850

0,4

200

70

500

350

700

0,5

600

300

800

500

2000

1,1

700

350

900

400

2200

1,1

500

300

1100

800

1700

1,3

700

400

800

550

1500

0,9

450

250

750

300

Указания к решению

Для определения потерь давления ∆Р использовать уравнения Бернулли для реальной жидкости.

Задача 2

Определить потерю давления на трение при движении жидкости А в трубопроводе.

Исходные данные

  1. Расход жидкости V, м3/ч.

  2. Температура жидкости t=200С.

  3. Характеристики трубопровода:

внутренний диаметр d, мм;

длина ℓ, м;

абсолютная шероховатость ∆, мм.

п/п

Жидкость А

V, м3

d, мм

ℓ, м

∆, мм

Вода

0,9

16

150

0,01

Толуол

6,8

30

170

0,2

Бензол

2,7

30

120

0,1

Метиловый спирт (30%)

3,2

24

140

0,3

Уксусная кислота (70%)

6,7

50

120

0,2

Серная кислота (60%)

7,5

45

130

0,5

Этиловый спирт (40%)

1,4

16

170

0,01

Бутиловый спирт

0,7

24

80

0,2

Глицерин (100%)

1,0

30

50

0,1

Ацетон

3,1

16

20

0,3

Азотная кислота (100%)

9,3

50

130

0,2

Нитробензол

6,4

24

80

0,3

Фенол

5,8

30

90

0,5

Муравьиная кислота

11,0

60

80

0,4

Кальций хлористый

10,0

50

45

0,3

Вода

14,0

50

40

0,2

Толуол

3,8

60

80

0,3

Бензол

5,2

50

100

0,2

Метиловый спирт (30%)

6,4

30

120

0,1

Уксусная кислота (70%)

8,0

40

80

0,3

Серная кислота (60%)

8,4

45

130

0,2

Этиловый спирт (40%)

1,8

30

110

0,05

Бутиловый спирт

3,0

24

50

0,1

Глицерин (100%)

4,8

30

80

0,2

Ацетон

3,2

24

70

0,1

Азотная кислота (100%)

3,6

40

90

0,3

Нитробензол

5,5

30

60

0,2

Фенол

8,2

30

80

0,2

Муравьиная кислота

4,3

50

110

0,1

Кальций хлористый

7,5

60

90

0,2

Указания к решению

Определить скорость и режим движения жидкости по трубопроводу. Затем, в зависимости от режима давления и величины относительной шероховатости, выбрать расчетное уравнение для определения коэффициента трения и рассчитать потерю давления ∆Р, Па.

Задача 3

Определить, на какую высоту Н относительно места ввода воды в аппарат необходимо поставить открытый напорный бак. На трубопроводе имеется 1 поворот под углом 900 и 1 задвижка. Трубопровод новый стальной.

Исходные данные

  1. Количество подаваемой из бака воды, V, м3/ч.

  2. Внутренний диаметр трубопровода d, мм.

  3. Длина горизонтального участка трубопровода ℓ, м.

  4. Избыточное давление в аппарате Ризб, Па.

п/п

V, м3

d, мм

ℓ, м

Ризб, Па

1,2

23

0,5

15600

2,3

23

0,5

20200

2,5

33

0,8

10800

4,1

33

1,0

25000

6,4

45

0,6

30000

2,5

45

0,7

12000

2,2

51

0,4

21600

3,8

51

0,2

32400

3,1

64

0,8

15200

4,3

64

0,9

27100

7,1

33

0,8

10800

6,0

45

0,1

21000

3,2

51

0,4

12000

3,6

64

1,0

35000

4,2

51

0,9

15600

4,8

64

0,8

27100

3,8

45

0,7

16200

4,5

38

0,4

25000

3,2

64

1,0

34200

2,8

33

0,2

12500

2,4

33

0,7

24200

5,2

45

0,5

36600

7,2

45

0,9

30000

4,4

51

0,4

12800

3,2

51

0,6

14500

2,5

35

0,8

15700

2,8

35

1,0

18200

3,4

45

0,4

21700

5,2

45

0,5

10400

6,0

45

0,6

16600

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]