Контрольная работа по Процессам и аппаратам на тему: «Расчёт коэффициента теплоотдачи и проверка достаточности поверхности теплообмена в трубчатых теплообменниках»

Вертикальный кожухотрубный теплообменник состоит из n = 91 трубы диаметром d_н´d = 57´3 мм, высотой Н = 4 м. По внутренней поверхности труб стекает пленкой вода в количестве V = 52 м³/ч, которая нагревается от   t₁ = 18 до t₂ = 25 °C. Средняя температура внутренней поверхности труб  t_c = 26°С. Определить коэффициент теплоотдачи.

На складе оборудования имеется трубчатый теплообменник, состоящий из n = 19 латунных труб диаметром d_н´d = 18´2 мм, длиной l = 1,2 м. Достаточна ли его поверхность для конденсации G = 350 кг/ч насыщенного пара этилового спирта, если принять коэффициент теплопередачи равным K = 700 Вт/(м²-К), начальную температуру воды t₁ = 15°С, а конечную  t₂ = 35°С? Конденсация спирта предполагается при атмосферном давлении, жидкий спирт отводится при температуре конденсации.

В двухкорпусную выпарную установку, работающую по прямоточной схеме, поступает G_н = 1000 кг/ч разбавленного водного раствора. Начальная концентрация х_н = 8 % (масс.), конечная х_к = 30 %(масс.). В первом корпусе выпаривание идет под давлением р_а6о1 = 1 ат. при t_к1 = 110°С, во втором корпусе под давлением р_а6о2 = 0,3 ат. при t_к2 = 80°С. Расход вторичного пара первого корпуса W₁ = 400 кг/ч. Часть этого пара отбирается на сторону (экстра-пар). Пренебрегая температурными потерями, определить, какое количество экстра-пара отбирается.

G_н = 2200 кг/ч разбавленного водного раствора упариваются от х_н = 7% до х_к = 24% (масс.) под атмосферным давлением. Разбавленный раствор подается в выпарной аппарат при t_н = 19 °С. Температурная депрессия D¢ = 3,5 К, гидростатическая D² = 3,0 К, гидравлическая D¢¢¢ = 1,0 К. Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара р_изб = 2 кгс/см². Коэффициент теплопередачи К = 1100 Вт/(м²×К). Определить требуемую поверхность теплообмена в аппарате и расход греющего пара, принимая потери теплоты в окружающую среду в размере 5% от суммы  (Q_наг + Q_исп) и влажность греющего пара j = 5%.

 

Определить диаметр и высоту тарельчатого абсорбера для поглощения аммиака водой из воздушно-аммиачной смеси при атмосферном давлении и температуре t = 20°С. Начальное содержание аммиака в газовой смеси у_н, об.% (табл. 1). Степень извлечения с_п, %. Расход инертного газа (воздуха) V_ин.г, _.м³/ч, (при рабочих условиях). Линию равновесия считать прямой, ее уравнение в относительных массовых концентрациях:

Y = [ кг NH₃ / кг_возд.]; X = [ кг NH₃ / H₂O_.]

выражается уравнением

Y* = 0,61X.                                              (1)

Скорость газа в абсорбере (фиктивная) w, м/с. Расстояние между тарелками h, м. Средний КПД тарелок η_cр. Коэффициент избытка поглотителя φ,

Изобразить схему абсорбера с обозначением потоков и концентраций взаимодействующих фаз.

Исходные данные для задачи №1 к контрольной работе №3

В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется под атмосферным давлением G_F, кг/ч жидкой смеси, содержащей X_F, масс. % легколетучего компонента. Дистиллят содержит X_D, масс. %, а кубовый остаток X_W, масс. % легколетучего компонента. Исходная смесь подается в колонну при температуре кипения. Пары, поступающие в дефлегматор, постоянно конденсируются водой. Определить действительное флегмовое число, число теоретических тарелок, расход греющего пара (имеющего давление Р, МПа) в кубе колонны и расход воды в дефлегматоре, если она нагревается в нем от температуры t₁,  °C до температуры t₂, °C. Изобразить схему ректификационной установки непрерывного действия. Действительное флегмовое число рассчитать, задаваясь коэффициентом избытка флегмы, ориентировочно в пределах b = 1,05 – 1,5 .

Исходные данные для задачи №2 контрольной работы №3

В конвективную (барабанную) сушилку поступает G_н, кг/ч влажного материала с начальной влажностью U_н, масс. % и конечной влажностью U_к, масс. % (от общей массы влажного вещества). Материал поступает в сушилку с температурой θ₁, °C, выходит с температурой θ₂, °C. Воздух нагревается в калорифере насыщенным водяным паром, температура t_lгр.п. которого превышает температуру воздуха после калорифера на 10 °С. Температура воздуха, поступающего в калорифер t₀, °C и его относительная влажность φ₀ определяются по таблице XL [1] в зависимости от города, где осуществляется процесс сушки. Температура воздуха на входе в сушилку t₁, °С, на выходе из сушилки t₂, °С, (табл. 3). Тепловые потери составляют q_п, _.кДж на кг испаренной влаги. Определить количество воздуха, поступающего в сушилку, расход греющею пара, его давление и поверхность нагрева калорифера, принимая коэффициент теплопередачи К = 30 Вт/(м²×К).

Расчет рекомендуется вести для летних условий графоаналитическим методом с использованием I-Х диаграммы.

Изобразите схему конвективной сушилки.

Исходные данные для задачи контрольной работы №4