ТЕСТОВАЯ РАБОТА (не оплачивается)
Гидравлика и теплотехника
Объем: 1 задача на выбор
Контрольное задание № 1
В кожухотрубном теплообменнике, схема которого представлена на рис.1., в трубном пространстве движется поток 1, а в межтрубном – поток 2. В соответствии с данными, приведенными в таблице 1, определить характеристики потоков: V – объемный расход, м3/час; G – массовый расход, кг/час; ω – скорость, м/с; dЭ – эквивалентный диаметр трубного и межтрубного пространства; гидродинамические режимы движения потоков; Vо – объемные расходы газов, приведенные к нормальным условиям.
Рис. 1. Принципиальная схема кожухотрубного теплообменника:
технические характеристики (по ГОСТ и ):
Dк – внутренний диаметр кожуха, мм; N – общее число труб
№ | Dк м | N | Трубное пространство | Межтрубное пространство | ||||||
Поток 1 | G1, (кг/ч) | P1, (атм) | t1, (0С) | Поток 2 | ω (м/с) | P2, (атм) | t2, (0С) | |||
9 | 1,2 | 1125 | СН3ОН(ж) | 10,5∙105 | 1 | 20 | NH3(г) | 5 | 4 | 40 |
Индексы: г – газовый поток; ж – поток капельной жидкости.
Контрольное задание № 2
Определить размеры пылеосадительной камеры, схема которой представлена на рис. 2., для очистки запыленного газа от твердых частиц по данным, приведенным в таблице 2.
Рис. 2. Принципиальная схема полочной пылеосадительной камеры:
Н – высота камеры, м; L – длина камеры, м; В – ширина камеры, м; h – расстояние меж-
ду полками, равное 0,1 м; Vо – объемный расход запыленного газа, приведенный к нор-
мальным условиям, м3/ч; t – температура газа, °С; dТ – диаметр твердых частиц, м;
Р – давление газа, атм; WД – действительная скорость осаждения частиц, равная поло-
вине теоретической скорости осаждения
№ | Запыленный газ | V0, (м3/ч) | t, (0С) | Р, (атм) | Характеристика твердых частиц | |
Природа тв. частиц | dT, мкм | |||||
9 | Оксид азота (NO) | 4000 | 450 | 1,2 | Уголь | 12 |
Примечание: одним из геометрических размеров H, L или B – необходимо задаться.
Контрольное задание № 3
Провести тепловой расчет и подобрать кожухотрубный теплообменник-конденсатор (по ГОСТ , , и ) для осуществления процессов нагревания водных растворов веществ насыщенным водяным паром или для конденсации насыщенных паров бинарных смесей органических жидкостей технической водой. Конденсат пара отводится при температуре конденсации. Варианты заданий приведены в таблицах 3а, 3б и 3в.
Гидравлика и теплотехника,
32 с.
Рис. 3. Принципиальная схема кожухотрубчатого теплообменника– конденсатора:
Dк – диаметр кожуха аппарата, м; dн размер теплообменных труб; N – общее число труб; n – число ходов в трубном пространстве; D – расход насыщенного пара, т/ч; G – расход жидкого теплоносителя, т/ч; Р – давление насыщенного пара в межтрубном пространстве, ата; tн и tк – начальная и конечная температуры раствора
Таблица 3а
№ | Состав водного раствора | Концентрация р-ра Х, (%масс.) | Производ-ть по раствору G, (т/ч) | Нач. тепм. р-ра t, 0С | Давление в трубном простр. Р, (ата) |
9 | CaCl2 | 25 | 32 | 20 | 1,8 |
Примечания:
1 – раствор подогревается до температуры кипения;
2 – давление греющего пара выбрать самостоятельно.
Таблица 3б
№ | Состав водного раствора | Концентрация р-ра Х, (%масс.) | Производ-ть по раствору G, (т/ч) | Нач. тепм. р-ра t, 0С | Давление в трубном простр. Р, (ата) |
9 | Мурав. к-та+вода | 0,2 | 16 | 20 | 0,9 |
Примечания:
1 – раствор подогревается до температуры кипения;
2 – давление греющего пара выбрать самостоятельно
Таблица 3в
№ | Состав насыщенного пара | Концентр. Низкокип. Комп-та в паре y (мольн. д.) | Давление пара, Р, (ата) | Производите- льность по пару D. (т/ч) | Температуры воды t, (0С) | |
Нач. | Кон. | |||||
9 | Четыреххлористый углерод + вода | 0,8 | 1,2 | 12 | 14 | 45 |
При выполнении задания после расчета теплового баланса и определения тепловой нагрузки необходимо определить ориентировочное значение
поверхности теплопередачи. Для этого по справочным данным [4] выбирается ориентировочное значение коэффициента теплопередачи и рассчитывается
ориентировочная поверхность. Далее по каталогам [4, 5] подбирается стандартный теплообменный аппарат по теплопередающей поверхности близкой к ориентировочной. После этого производится его расчет с последующим уточнением типоразмера стандартного аппарата.
Контрольное задание № 4
Выполнить технологический расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарных смесей с определением основных геометрических размеров колонного аппарата. Условия проведения процесса:
1. Разделяемая бинарная смесь предварительно подогрета до температуры кипения.
2. Во всех вариантах технологических установок предусматривается горячее орошение колонн.
3. Определение оптимального флегмового числа производить по упрощенной методике [4].
4. Расчет действительного числа тарелок провести также по упрощенной методике используя средний коэффициент полезного действия колонны. Который определяется из графика зависимости η=f(α.μ) [4]: здесь η – коэффициент полезного действия колонны, α – относительная летучесть, μ – коэффициент динамической вязкости жидкости питания при средней темпера-
туре в колонне.
Таблица 4
№ | Разделяемая смесь | Производи- тельность (т/сутки) | Содержание НК (мольн. доли) | Давление в колонне Р (атм.) | Тип тарел- ки | |||
F | P | Хf | XP | XW | ||||
9 | Толуол+хл. форм | 110 | - | 0,42 | 0,95 | 0,01 | 0,9 | -//- |
Условные обозначения: F – исходная смесь; Р – готовый верхний продукт; Хf, XP, XW – составы соответственно исходной смеси, готового верхнего продукта и кубовой жидкости; Р – давление в колонне.
