
- •Предисловие
- •Общие рекомендации по работе над дисциплиной «тепломассообменное оборудование предприятий»
- •Самостоятельная работа
- •2. Самостоятельное изучение
- •Тема 1. Основные виды промышленных тепло- и массообменных процессов и установок
- •Тема 2. Деаэраторы
- •Тема 3. Выпарные установки
- •3. Содержание лекций
- •4. Литература
- •Методические указания по изучению дисциплины «тепломассообменное оборудование предприятий» со специализацией
- •И системы теплоснабжения Тема 1. Основные виды промышленных тепло- и массообменных процессов и установок Литература: 2, с.167-290; 9, с. 5 - 104 .
- •Тема 2. Деаэраторы
- •Тема 3. Выпарные установки
- •Тема 4. Перегонные и ректификационные установки
- •Тема 5. Сорбционные процессы и установки
- •Тема 6. Сушильные установки
- •Тема 7. Теплообменники-утилизаторы
- •Тема 8. Стандартное и вспомогательное оборудование
- •Тема 9. Основы проектирования промышленных тепломассообменных аппаратов и установок
- •Методические указания по выполнениЮ и оформлениЮ контрольнЫх заданий
- •Задание № 1 Общие сведения
- •Примеры решения задач
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Пример решения
- •Задание № 2 Общие сведения
- •Задание
- •Теоретические сведения
- •К заданию № 1
- •Данные к задаче 1.1
- •Данные к задаче 1.2
- •Данные к задаче 1.3
- •Данные к задаче 1.4
- •Данные к задаче 1.5
- •Данные к задаче 1.6
- •Данные к задаче 1.7
- •Данные к задаче 1.8
- •Данные к задаче 1.9
- •Данные к задаче 1.10
- •К заданию № 2
- •Физические свойства воды
- •Содержание
Данные к задаче 1.9
-
№ варианта
Заданный раствор
Gнач , т/ч
хнач ,
% (масс.)
хкон ,
% (масс.)
tпара , ºС
1
CaCl2
1,4
10,0
20,0
140
2
KOH
1,0
17,3
27,3
135
3
NaОН
3,0
14,1
25,1
145
4
CaCl2
1,8
20,0
32,0
120
5
KOH
2,6
12,5
22,5
150
6
NaОН
1,8
14,1
24,1
155
7
CaCl2
1,2
15,0
25,0
130
8
KOH
2,2
11,0
21,0
140
9
NaОН
1,9
13,0
25,0
135
10
CaCl2
2,1
12,9
29,9
145
11
KOH
1,5
14,6
23,6
120
12
NaОН
2,3
11,8
24,8
150
13
CaCl2
1,6
13,7
22,7
155
14
NaОН
1,7
10,5
20,5
140
15
KOH
2,0
18,6
302,6
135
16
CaCl2
2,7
11,6
25,6
140
17
KOH
1,3
10,8
19,8
125
18
NaОН
2,5
12,7
23,7
150
Таблица П1.10
Данные к задаче 1.10
№ варианта |
хнач , % |
хкон , % |
Gнач, кг/ч |
рабс,МПа |
1 |
10,0 |
20,0 |
16000 |
0,16 |
2 |
17,3 |
27,3 |
25000 |
0,14 |
3 |
14,1 |
25,1 |
10000 |
0,12 |
4 |
20,0 |
32,0 |
12000 |
0,18 |
5 |
12,5 |
22,5 |
14000 |
0,2 |
6 |
14,1 |
24,1 |
22000 |
0,16 |
7 |
15,0 |
25,0 |
18000 |
0,14 |
8 |
11,0 |
21,0 |
32000 |
0,12 |
9 |
13,0 |
25,0 |
31000 |
0,18 |
10 |
12,9 |
29,9 |
19000 |
0,2 |
11 |
14,6 |
23,6 |
21000 |
0,16 |
12 |
11,8 |
24,8 |
17000 |
0,14 |
13 |
13,7 |
22,7 |
24000 |
0,12 |
14 |
10,5 |
20,5 |
28000 |
0,18 |
15 |
18,6 |
302,6 |
27000 |
0,2 |
16 |
11,6 |
25,6 |
13000 |
0,16 |
17 |
10,8 |
19,8 |
15000 |
0,14 |
18 |
12,7 |
23,7 |
30000 |
0,12 |
Таблица П1.11
Ориентировочные значения коэффициентов теплоотдачи, [(Вт/(м2·К)]
Вид теплоотдачи |
вода |
воздух |
Примечания |
Вынужденное турбулентное течение: а) в трубах и каналах |
1200 - 5800 |
35 - 60 |
d = 30 мм. Приведенные значения α соответствуют скоростям, воды 0,2-1,5 м/с, воздуха 8-15 м/с |
б) при поперечном обтекании труб |
3100 - 10000 |
70 - 100 |
Шахматный пучок; εφ = 1 |
Свободное движение |
250 – 900 |
3 – 9 |
|
Кипение воды |
2000 - 24000 |
|
Давление атмосферное. Значения α соответствуют Δt = 5 ÷ 15 К |
Конденсация насыщенного водяного пара на наружной поверхности горизонтальной трубы |
9300 - 15000 |
|
Давление насыщенного пара (абс.) 0,4 МПа, d = 30 мм. Значения α соответствуют Δt = 35 ÷ 5 К |
Таблица П1.12
Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от давления
Давление (абсолютное), МПа (кгс/см2) |
Температура, ºС |
Удельный объем, м3/кг |
Плотность, кг/м3 |
Энтальпия, кДж/кг |
Удельная теплота парообразования, r, кДж/кг |
0,1 (1,0) |
99,64 |
1,694 |
0,5790 |
2675,87 |
2264 |
0,12 (1,2) |
104,81 |
1,429 |
0,6865 |
2683,97 |
2249 |
0,14 (1,4) |
109,32 |
1,237 |
0,7931 |
2690,89 |
2237 |
0,16 (1,6) |
113,32 |
1,092 |
0,898 |
2696,93 |
2227 |
0,18 (1,8) |
116,94 |
0,978 |
1,003 |
2702,28 |
2217 |
0,2 (2,0) |
120,23 |
0,886 |
1,107 |
2707,08 |
2208 |
0,3 (3,0) |
133,54 |
0,606 |
1,618 |
2725,63 |
2171 |
0,4 (4,0) |
143,62 |
0,463 |
2,120 |
2738,69 |
2141 |
0,5 (5,0) |
151,84 |
0,375 |
2,614 |
2748,63 |
2117 |
0,6 (6,0) |
158,83 |
0,316 |
3,104 |
2756,55 |
2095 |
0,7 (7,0) |
164,95 |
0,273 |
3,591 |
2763,05 |
2075 |
0,8 (8,0) |
170,41 |
0,240 |
4,075 |
2768,49 |
2057 |
0,9 (9,0) |
175,36 |
0,215 |
4,536 |
2773,12 |
2040 |
Таблица П1.13
Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов при 0 - 100 ºС
Материал |
Плотность (для сыпучих материалов насыпная плотность кг/м3) |
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) |
1 |
2 |
3 |
асбест |
600 |
0,151 |
бетон |
2300 |
1,28 |
дерево (сосна) поперек волокон |
600 |
0,140 - 0,174 |
Таблица П1.13(окончание) |
||
1 |
2 |
3 |
« « « « вдоль волокон |
600 |
0,384 |
кладка из обыкновенного кирпича « « из огнеупорного кирпича « « изоляционного кирпича |
1700 1840 600 |
0,698 - 0,814 1,05* 0,116 - 0,209 |
опилки древесные |
230 |
0,070 – 0,093 |
пенопласт |
30 |
0,047 |
песок сухой |
1500 |
0,349 – 0,814 |
ржавчина (окалина) |
- |
1,16 |
стекло |
2500 |
0,698 – 0,814 |
стеклянная вата |
200 |
0,035 – 0,070 |
МЕТАЛЛЫ |
|
|
алюминий |
2700 |
203,5 |
бронза |
8000 |
64,0 |
латунь |
8500 |
93,0 |
медь |
8800 |
384 |
свинец |
11400 |
34,9 |
сталь « « нержавеющая |
7850 7900 |
46,5 17,5 |
чугун |
7500 |
46,5-93,0 |
*при температуре 800 – 1100 ºС
Рисунок П1.1
Рисунок П1.2
Таблица П1.14
Коэффициенты теплопроводности газов при рабс = 1 атм* [в Вт/(м·К)]
Пересчет в СИ 1 атм = 760 мм рт.ст = 101325 Па.
Газ |
Температура, ºС |
|||
0 |
50 |
100 |
200 |
|
Азот |
0,0233 |
0,0267 |
0,0314 |
0,0384 |
Аммиак |
0,0209 |
0,0256 |
0,0314 |
- |
Водород |
0,1628 |
0,1861 |
0,2210 |
0,2559 |
Водяной пар |
0,0163 |
0,0198 |
0,0244 |
0,0326 |
Воздух |
0,0244 |
0,0279 |
0,0326 |
0,0395 |
Кислород |
0,0244 |
0,0291 |
0,0326 |
0,0407 |
Метан |
0,0302 |
0,0361 |
0,0465 |
- |
Оксид углерода |
0,0221 |
0,0244 |
- |
- |
Диоксид углерода |
0,0140 |
0,0186 |
0,0233 |
0,0314 |
Этан |
0,0174 |
0,0233 |
0,0314 |
- |
Этилен |
0,0163 |
0,0209 |
0,0267 |
- |
* С допустимым приближением данными таблицы можно пользоваться и при давлении порядка нескольких атмосфер.
Таблица П1.15
Удельная теплоемкость газов при различных температурах, кДж/(кг·К)
Тем-ра,оС |
Кислород |
Воздух |
Углекислый газ |
Водяной пар |
Этиловый спирт |
|||||
Ср |
Ср/Cv |
Ср |
Ср/Cv |
Ср |
Ср/Cv |
Ср
|
Ср/Cv
|
Ср
|
Ср/Cv
|
|
0 |
0,9149 |
1,397 |
1,006 |
1,400 |
0,8148 |
1,301 |
- |
- |
1,341 |
1,16 |
100 |
0,934 |
1,385 |
1,010 |
1,397 |
0,9136 |
1,260 |
1,103 |
1,28 |
1,689 |
1,12 |
200 |
0,964 |
1,37 |
1,027 |
1,390 |
0,9927 |
1,235 |
1,978 |
1,30 |
2,011 |
1,10 |
300 |
0,9948 |
1,353 |
1,048 |
1,378 |
1,057 |
1,217 |
2,015 |
1,29 |
2,321 |
1,08 |
600 |
1,069 |
1,321 |
1,115 |
1,345 |
1,192 |
1,188 |
2,208 |
1,26 |
3,168 |
1,06 |
Таблица П1.16
Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от давления
Давление (абсолютное), МПа (кгс/см2) |
Температура, ºС |
Удельный объем, м3/кг |
Плотность, кг/м3 |
Энтальпия, кДж/кг |
Удельная теплота парообразования, r, кДж/кг |
0,1 (1,0) |
99,64 |
1,694 |
0,5790 |
2675,87 |
2264 |
0,12 (1,2) |
104,81 |
1,429 |
0,6865 |
2683,97 |
2249 |
0,14 (1,4) |
109,32 |
1,237 |
0,7931 |
2690,89 |
2237 |
0,16 (1,6) |
113,32 |
1,092 |
0,898 |
2696,93 |
2227 |
0,18 (1,8) |
116,94 |
0,978 |
1,003 |
2702,28 |
2217 |
0,2 (2,0) |
120,23 |
0,886 |
1,107 |
2707,08 |
2208 |
0,3 (3,0) |
133,54 |
0,606 |
1,618 |
2725,63 |
2171 |
0,4 (4,0) |
143,62 |
0,463 |
2,120 |
2738,69 |
2141 |
0,5 (5,0) |
151,84 |
0,375 |
2,614 |
2748,63 |
2117 |
0,6 (6,0) |
158,83 |
0,316 |
3,104 |
2756,55 |
2095 |
0,7 (7,0) |
164,95 |
0,273 |
3,591 |
2763,05 |
2075 |
0,8 (8,0) |
170,41 |
0,240 |
4,075 |
2768,49 |
2057 |
0,9 (9,0) |
175,36 |
0,215 |
4,536 |
2773,12 |
2040 |
Таблица П1.17
Давление паров жидкостей
Жидкость |
Давление, мм рт. ст. |
|||||||||||||
при 0 ºС |
при 10 ºС |
при 20 ºС |
при 30 ºС |
при 40 ºС |
при 50 ºС |
при 60 ºС |
при 70 ºС |
при 80 ºС |
при 90 ºС |
при 100 ºС |
при 110 ºС |
при 120 ºС |
при 130 ºС |
|
Ацетон |
66,8 |
1126 |
185 |
283 |
422 |
613 |
861 |
1190 |
1611 |
2142 |
2797 |
3594 |
4547 |
5670 |
Бензол |
26,5 |
45,4 |
74,7 |
118 |
181 |
269 |
389 |
547 |
754 |
1016 |
1344 |
1748 |
2238 |
2825 |
Бутиловый спирт |
- |
- |
4,4 |
9,5 |
18,5 |
33,7 |
59,2 |
112 |
165 |
255 |
386 |
572 |
833 |
1150 |
Вода |
4,6 |
9,2 |
17,5 |
31,8 |
55,3 |
92,5 |
149 |
234 |
355 |
526 |
760 |
1075 |
1489 |
2026 |
Метиловый спирт |
29,6 |
54,7 |
96 |
160 |
261 |
406 |
625 |
927 |
1341 |
1897 |
2621 |
3651 |
4751 |
6242 |
Муравьиная кислота |
- |
18,9 |
33,1 |
52,2 |
82,6 |
126 |
190 |
280 |
398 |
552 |
753 |
- |
- |
- |
Сероуглерод |
128 |
198 |
298 |
435 |
618 |
857 |
1165 |
1552 |
2033 |
2619 |
3385 |
4220 |
5250 |
6440 |
Толуол |
9,7 |
18,2 |
25,5 |
39,5 |
64 |
98 |
147 |
204 |
299 |
408 |
571 |
751 |
973 |
1350 |
Уксусная кислота |
- |
- |
11,7 |
20,6 |
34,8 |
56,6 |
88,9 |
136 |
202 |
294 |
417 |
581 |
794 |
1068 |
Хлороформ |
61 |
101 |
106 |
246 |
366 |
526 |
740 |
1019 |
1403 |
1865 |
2429 |
3111 |
3926 |
4885 |
Четыреххлористый углерод……………… |
33 |
56 |
91 |
143 |
216 |
317 |
451 |
622 |
843 |
1122 |
1463 |
1880 |
2391 |
3002 |
Этиловый спирт |
12,2 |
23,6 |
43,9 |
78,8 |
135 |
222 |
353 |
543 |
813 |
1187 |
1692 |
2360 |
3223 |
4320 |
Рисунок П1.3
Таблица П1.18
Удельная теплота адсорбции углем некоторых органических веществ
-
Вещество
Формула
Теплота адсорбции
кДж/кмоль
кДж/кг
Бензин
-
50 280
628,5
Бензол*
С6Н6
61 590
789,8
Бутил хлористый
СН3(СН2)3Сl
65 360
706,4
втор-Бутил хлористый
СН3СНСlС2Н5
60 340
652,4
трет-Бутил хлористый
(СН3)3ССl
56 980
615,9
Дихлорметан
СН2Сl2
51 960
611,3
Изопропил хлористый
СН3СНСlСН3
54 890
699,3
Метан
СН4
18 860
1230
Метил хлористый
СН3Сl
38 550
763,4
Пропил хлористый
СН3(СН2)2Сl
61 170
779,3
Сероуглерод*
СS2
52 380
689,3
Спирт метиловый
-«- пропиловый
-«- этиловый*
СН3ОН
С3Н7ОН
С2Н5ОН
54 890
68 720
62 850
1715
1145
1366
Углерод четыреххлористый*
ССl4
64 110
415,2
Хлороформ*
СНСl3
60 760
508,2
Этил бромистый*
С2Н5Br
58 240
534,6
-«- иодистый*
С2Н5I
58 660
376,3
-«- хлористый*
С2Н5Cl
50 280
779,3
Этилформиат*
НСООС2Н5
60 760
820,8
Эфир диэтиловый*
(С2Н5)2О
64 950
877,8
Примечания. 1. Величины теплоты адсорбции даны для условий поглощения 1 кмоль пара 500 кг угля при 0ºС (за исключением бензина, для которого соотношение между количествами поглощенного вещества и угля не указывается).
2. Звездочкой отмечены вещества, для которых теплота адсорбции рассчитана по формуле q= man (в Дж/кг угля).
Рисунок П1.4
Таблица П1.19
Значения констант m и n
-
Вещество
Формула
n
m·10-3
Бензол
С6Н6
0,959
3,24
Бромистый этил
С2Н5Br
0,900
3,77
Диэтиловый эфир
(С2Н5)2О
0,9215
3,84
Иодистый этил
С2Н5I
0,956
3,10
Метиловый спирт
СН3ОН
0,938
3,11
Сероуглерод
СS2
0,9205
3,15
Хлористый этил
С2Н5Cl
0,915
3,06
Хлороформ
СНСl3
0,935
3,47
Четыреххлористый углерод
ССl4
0,930
3,74
Этиловый спирт
С2Н5ОН
0,928
3,65
Этилформиат
НСООС2Н5
0,9075
3,96
Таблица П1.20
Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры
Температура, ºС |
Давление (абсолютное), МПа (кгс/см2) |
Удельный объем, м3/кг |
Плотность, кг/м3 |
Удельная
энтальпия жидкости |
Удельная
энтальпия пара |
Удельная теплота парообразования, r, кДж/кг |
100 |
0,1 (1,033) |
1,675 |
0,5790 |
419,0 |
2679 |
2260 |
105 |
0,12 (1,232) |
1,421 |
0,7036 |
440,4 |
2687 |
2248 |
110 |
0,15 (1,461) |
1,212 |
0,8254 |
461,3 |
2696 |
2234 |
115 |
0,17 (1,724) |
1,038 |
0,9635 |
482,7 |
2704 |
2221 |
120 |
0,2 (2,025) |
0,893 |
1,199 |
504,1 |
2711 |
2207 |
125 |
0,2 (2,367) |
0,7715 |
1,296 |
525,4 |
2718 |
2194 |
130 |
0,27 (2,755) |
0,6693 |
1,494 |
546,8 |
2726 |
2179 |
135 |
0,3 (3,192) |
0,5831 |
1,715 |
568,2 |
2733 |
2165 |
140 |
0,37 (3,685) |
0,5096 |
1,962 |
589,5 |
2740 |
2150 |
150 |
0,48 (4,855) |
0,3933 |
2,543 |
632,7 |
2753 |
2120 |
160 |
0,63 (6,303) |
0,3075 |
3,252 |
654,1 |
2765 |
2089 |
170 |
0,8 (8,080) |
0,2431 |
4,113 |
719,8 |
2776 |
2056 |
180 |
0,1 (10,23) |
0,1944 |
5,145 |
763,8 |
2785 |
2021 |
Таблица П1.21
Концентрации [в % (масс.)] некоторых водных растворов, кипящих под атмосферным давлением
Растворенное вещество |
Температура кипения, ºС |
||||||||
101 |
102 |
103 |
104 |
105 |
107 |
110 |
115 |
120 |
|
CaCl2 |
5,66 |
10,31 |
14,16 |
17,36 |
20,00 |
24,24 |
29,33 |
35,68 |
40,83 |
KOH |
4,49 |
8,51 |
11,97 |
14,82 |
17,01 |
20,88 |
25,65 |
31,97 |
36,51 |
NaOH |
4,12 |
7,40 |
10,15 |
12,51 |
14,53 |
18,32 |
23,08 |
26,21 |
33,77 |
Таблица П1.22
Физические свойства воды (на линии насыщения)
Пересчет в СИ: 1 кгс/см2 = 9,81·104 Па.
р, кгс/см2 |
t, ºC |
ρ, кг/м3 |
i, кДж/кг |
с, кДж/кг·К |
λ·102,Вт/м·К |
а·107, м3/с |
µ·108, Па·с |
ν·106, м2/с |
β·104, К-1 |
σ·104, кг/с2 |
Pr |
1 |
0 |
1000 |
0 |
4,23 |
55,1 |
1,31 |
1790 |
1,79 |
-0,63 |
756 |
13,7 |
1 |
10 |
1000 |
41,9 |
4,19 |
57,5 |
1,37 |
1310 |
1,31 |
+0,70 |
762 |
9,52 |
1 |
20 |
998 |
83,8 |
4,19 |
59,9 |
1,43 |
1000 |
1,01 |
1,82 |
727 |
7,02 |
1 |
30 |
996 |
126 |
4,18 |
61,8 |
1,49 |
804 |
0,81 |
3,21 |
712 |
5,42 |
1 |
40 |
992 |
168 |
4,18 |
63,4 |
1,53 |
657 |
0,66 |
3,87 |
697 |
4,31 |
1 |
50 |
988 |
210 |
4,18 |
64,8 |
1,57 |
549 |
0,556 |
4,49 |
677 |
3,54 |
1 |
60 |
983 |
251 |
4,18 |
65,9 |
1,61 |
470 |
0,478 |
5,11 |
662 |
2,98 |
1 |
70 |
978 |
293 |
4,19 |
66,8 |
1,63 |
406 |
0,415 |
5,70 |
643 |
2,55 |
1 |
80 |
972 |
335 |
4,19 |
67,3 |
1,66 |
355 |
0,365 |
6,32 |
626 |
2,21 |
1 |
90 |
965 |
377 |
4,19 |
68,0 |
1,68 |
315 |
0,326 |
6,95 |
607 |
1,95 |
1,03 |
100 |
958 |
419 |
4,23 |
68,3 |
1,69 |
282 |
0,295 |
7,5 |
589 |
1,75 |
1,46 |
110 |
951 |
461 |
4,23 |
68,5 |
1,69 |
256 |
0,268 |
8,0 |
569 |
1,58 |
2,02 |
120 |
943 |
503 |
4,23 |
68,6 |
1,72 |
231 |
0,244 |
8,6 |
549 |
1,43 |
2,75 |
130 |
935 |
545 |
4,27 |
68,6 |
1,72 |
212 |
0,226 |
9,2 |
529 |
1,32 |
3,68 |
140 |
926 |
587 |
4,27 |
68,5 |
1,72 |
196 |
0,212 |
9,7 |
507 |
1,23 |
4,85 |
150 |
917 |
629 |
4,32 |
68,4 |
1,72 |
185 |
0,202 |
10,3 |
487 |
1,17 |
6,30 |
160 |
907 |
671 |
4,36 |
68,3 |
1,72 |
174 |
0,191 |
10,8 |
466 |
1,10 |
8,08 |
170 |
897 |
713 |
4,40 |
67,9 |
1,72 |
163 |
0,181 |
11,5 |
444 |
1,05 |
10,23 |
180 |
887 |
755 |
4,44 |
67,5 |
1,72 |
153 |
0,173 |
12,2 |
424 |
1,01 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2