extracted_text:
Государственное автономное профессиональное
образовательное учреждение Самарской области
 «Новокуйбышевский нефтехимический техникум»
Методические указания к лабораторным работам
       Дисциплина:  «Процессы и аппараты»
       Специальность СПО:  240134  Переработка нефти и газа
        18.02.06 Химическая технология органических веществ
       Уровень подготовки:  Базовый Новокуйбышевск, 2017 г РАССМОТРЕНО
предметной (цикловой) комиссией
Протокол № ____
от _______________201___ г.
__________ Н.В. Кирдишева
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора по НМР
________________ О.Д. Щелкова

Разработчик:
ГАПОУ СО «ННХТ»        преподаватель             Т.П.Кочнева
(место работы)                                      (занимаемая должность)                   (И.О.Фамилия) «Определение гидравлического сопротивления трубопроводов»
Лабораторная работа №1
Потеря   напора   (удельной   энергии)   по   длине   трубопровода   вызваны
силами трения. Они возрастают пропорционально длине трубы постоянного
диаметра и определяются по формуле Дарси:
где
λ
  –   коэффициент   гидравлического   трения   трубы,   длина   которой
равна ее диаметру;
l, d – длина и внутренний диаметр трубопровода;
ν
 – средняя скорость потока;
g – ускорение силы тяжести.
Потери напора могут быть определены также из уравнения Бернулли:
Для   горизонтальной   трубы   постоянного   диаметра   при   отсутствии
местных сопротивлений:
Окончательно имеем:
Видим, что потери напора по длине hl определяются опытным путем по
разнице   показаний   пьезометров   в  сечении  II  на   входе   в   опытный   участок
 и в сечении 22 на выходе из него
 как показано на рис. 1.
Основная   сложность   при   расчете  hl  по   формуле   Дарси   состоит   в
 зависит от
определении коэффициента
двух   безразмерных   параметров:   числа   Рейнольдса   –   Re   и   относительной
. В общем случае коэффициент
λ
λ
шероховатости
  где   Δэ   –   эквивалентная   (средняя)   шероховатость
внутренних стенок трубы, то есть
Впервые (1933 г) экспериментальная зависимость
 от и шероховатости
трубопровода   получена   И.   И.   Никурадзе   в   виде   графика   для   труб   с
λ λ
λ
искусственной   равнозернистой   шероховатостью   из   наклеенных   песчинок.
Позже вопросу определения
 в зависимости от Re и для труб с естественной
шероховатостью посвящены работы других ученых.
Для определения
 существуют различные расчетные формулы в зависимости
от зоны сопротивления. Так, например, для I зоны вязкого сопротивления,
,λ
которая имеет место при ламинарном течении, шероховатость не влияет на
.При   турбулентном   движении   различают   II,   III   и   IV   зоны
т.е.
сопротивления. Вдоль стенки трубопровода всегда имеется слой жидкости с
ламинарным   режимом   движения.   Этот   слой   называется   ламинарным,
пристеночным слоем, имеющим малую толщину (рис.1).
С   увеличением   расхода,   а,   следовательно,   скорости   и   Re,   толщина
ламинарного слоя
 уменьшится.
δ
Для   II   зоны   гидравлически   гладких   труб
,   т.е.   шероховатость
трубопровода закрыта ламинарным слоем. В этом случае
В   III   зоне   доквадратичного   сопротивления
,   т.е.   шероховатость
уже не закрыта ламинарным слоем. В этом случае
В   IV   зоне   квадратичного   сопротивления
  и   ламинарный   слой
практически разрушен. Здесь
Зоны   (области)   гидравлического   сопротивления,   границы   области   и
расчетные формулы сведены в таблице I.
Коэффициент
  можно   определять   также   по   графику   Кольбрука   для
λ
турбулентного режима движения жидкости, если известны
 (рис.2). Описание установки.
Напорный бак 1 (рис.3) обеспечивает постоянный напор за счет перелива
избытка   воды   через   трубу   2.   Горизонтальная   труба   3   включает   опытный
участок заданного диаметра d и длины l и имеет расходомер 4 и вентиль 5 для
регулирования расхода. В сечениях 11 и 22 опытного участка установлены
пьезометры.   Мерная   ёмкость   6   служит   для   определения   расхода   воды
объемным методом.
Цель работы.
1. Уяснить влияние
 на коэффициент гидравлического трения λ
в зависимости от зоны сопротивления.
2.   Ознакомиться   с   методикой   экспериментального   определения
коэффициента гидравлического трения. Порядок проведения работы.
1. При установившемся движении по расходомеру 4 определить объем V и
замерить время прохождения этого объема через опытный участок.
2. Снять показания пьезометров
 для сечений 11 и 22. 3. Замерить температуру воды t.
Обработка опытных данных.
1. Рассчитать расход воды в трубопроводе Q и среднюю скорость
2. По температуре воды найти её вязкость.
3. Определить потерю напора по длине трубопровода – hl по формуле.
4. Определить значение коэффициента λ1
5. Вычислить значение Re и для заданной относительной шероховатости
.υ
 определить зону сопротивления, пользуясь граничными значениями
области сопротивления.
6. Рассчитать значение коэффициента  λ2  по соответствующей расчетной
формуле.
7. Определить % ошибки.   Лабораторная работа №2
«Исследование гидродинамики псевдоожиженного слоя»
Для   интенсификации   процессов   тепло   и   массообмена,   процессов
смешения   сыпучих   материалов,   агломерации,   гранулирования   и   других
процессов   широко   используются   аппараты   с   псевдоожиженным   слоем
зернистого материала (взвешенный, кипящий слой). Если через неподвижный
слой материала, лежащего на решетке (рис. 1), пропускать снизу вверх поток
газа или жидкости (ожижающий агент), то состояние слоя будет зависеть от
значения скорости ожижающего агента. При достижении некоторой скорости,
называемой   первой   критической,   частицы   начинаются   перемещаться   по
обьему   слоя   (псевдоожиженное   состояние).   При   дальнейшем   повышении
скорости   ожижающего   агента   объем   слоя   возрастает.   Все   расчеты   по
определению   параметров   псевдоожиженного   слоя   построены   на
использовании   скорости   ожижающего   агента,   отнесенной   к   полному
поперечному сечению аппарата (фиктивная скорость):
где: Q – объемный расход сжижающего агента, м3/с; fa – площадь
поперечного сечения аппарата, м2.
Это   связано   с   тем,   что   измерить   действительную   скорость   воздуха   в
промежутках   между   твердыми   частицами   трудно,   причем   значение
действительной скорости газа в промежутках между частицами слоя всегда
будет больше фиктивной.
При скоростях потока ниже первой критической
  (скорость начала
псевдоожижения) слой остается неподвижным. Ожижающий агент движется
через слой в режиме фильтрации.
При достижении ожижающим агентом первой критической скорости
слов переходит в псевдоожиженное состояние.
При этом твердые частицы начинают перемещаться по слою. Дальнейшее
увеличение   скорости   приводит   к   увеличению   высоты   слоя   (слой
расширяется). При достижении ожижающим агентом второй критической скорости
(скорость уноса) слой разрушается, а частицы в режиме пневмотранспорта
уносятся из аппарата.
Расширение ПС характеризуется порозностью
ε
, которая определяется
как отношение объема пустот
в слое к объему всего слоя
:
где
– объем, занимаемый твердыми частицами в слое, м3;
объем слоя ( – высота псевдоожиженного слоя), м3.
–
Известно,   что   порозность   неподвижного   слоя   твердых   частиц
одинакового   диаметра   составляет   приблизительно   0,4.   В   процессе
псевдоожижения   объем   твердых   частиц   остается   величиной   постоянной,
следовательно,   его   можно   определить   по   параметрам   неподвижного   слоя
где Hî  – высота неподвижного слоя частиц. Подставив в формулу для
VT,   получим   формулу   для   расчета   порозности   по
  в
ε
расчета   величины
измеренным значениям высот слоя
Из   формулы   видно,   что   с   увеличением   скорости   ожижающего   агента
порозность   слоя   растет.
  предельной   для
псевдоожиженного слоя, можно считать, что
 = 1.
Таким образом, псевдоожиженный слой может существовать в пределах от
  При   скорости   уноса,
, следовательно,
ε
С некоторым приближением эти пределы можно принять и для частиц
неправильной формы.
Слой твердых частиц является для ожижающего агента гидравлическим
сопротивлением,   следовательно   дифференциальным   манометром   (рис.   1)
можно измерить перепад давления, возникающий при движении ожижающего
агента через этот слой.
На   рис.   2   показаны   графики   типичных   изменений   гидравлического
сопротивления слоя ∆P и порозности
.ε В   момент   начала   псевдоожижения   вес   зернистого   материала,
приходящийся   на   единицу   площади   поперечного   сечения   аппарата,
уравновешивается силой гидравлического сопротивления слоя
где Gc – вес материала в слое, Н.
С учетом архимедовых сил, получим
Так как сопротивление ПС остается величиной постоянной, то его можно
определить по предыдущей формуле для любого значения
Если
  (например система газтвердые частицы), то эту формулу
можно записать
Из   графика   (рис.   2)   видно,   что   гидравлическое   сопротивление
псевдоожиженного   слоя   остается   величиной   постоянной   и   не   зависит   от
скорости   ожижающего   агента.   Это   постоянство   обусловлено   тем,  что   для
частиц,   находящихся   во   взвешенном   состоянии,   выполняется   следующее
соотношение
где

  –   сила   тяжести,   Н;
  –   сила   сопротивления   твердой   частицы,   Н;
  –ξ
коэффициент сопротивления твердой частицы (зависит от режима обтекания);
F  –   площадь   поперечного   сечения   частицы,м2;  mмасса   частицы,   кг;
  –
плотность ожидающего агента, кг/м3;
  – объем твердой частицы, м3;
  –
  –   сила   Архимеда,   Н;
плотность   твердых   частиц,   кг/м3;
ожижающего агента в промежутках между частицами, м/с.

  –   действительная   скорость
Таким образом
 откуда Поделив   правую   и   левую   части,   уравнения   на  F  и   подставив   в   него
значение
, получим
Из   формулы   следует,   что   перепад   давления,   возникающий   при
псевдоожижении твердой частицы, равен весу частицы, деленной на площадь
поперечного   сечения   частицы.   Следовательно,   когда   все   частицы   слоя
перейдут в псевдоожиженное состояние, перепад давления
Из   двух   последних   уравнений   видно,   что   перепад   давления   для
псевдоожиженного слоя есть величина постоянная, независящая от скорости
газа. Это постоянство для слоя объясняется тем, что при повышении расхода
ожижающего агента происходит одновременное увеличение порозности слоя,
а   следовательно,   действительная   скорость   ожижающего   агента   между
частицами остается величиной постоянной.
Расчет критических скоростей для псевдоожиженного слоя проводится с
использованием зависимости между критериями Лященко Ly и Архимеда Ar
(рис. 3), Ly = fAr), где критерий Лященко
Критерий Архимеда
– динамический коэффициент вязкости, Па∙с; d – диаметр частицы, м.
Для расчета критических скоростей можно воспользоваться формулой
Тодеса, полученной из анализа экспериментальных данных Для частиц неправильной формы вместо dч используется эквивалентный
диаметр   dэ.   Эквивалентный   диаметр   для   частиц   неправильной   формы
вычисляют   как   диаметр   условного   шара  dш,  объем   которого   равен   объему
реальной частицы, умноженному на фактор формы
: φ
Фактор   формы   вычисляется   как   отношение   поверхности   частицы   с
диаметром dш к поверхности реальной частицы, причем фактор формы всегда
меньше или равен единице.
Для полидисперсного слоя, состоящего из частиц разного диаметра
где   n   число   фракций;
   средний   ситовый   размер   iй
фракции, м; di1  размер проходного сита, м; di  размер непроходного сита,
м;
материала, оставшегося на iом сите, кг.
   массовая   доля   материала   в   iй   фракции;   Мi      масса
Цель работы
1.   Получить   экспериментальные   зависимости
  от   скорости
ожижающего агента.
2.   Определить   по   экспериментальным   данным   значение   первой
критической скорости. 3. Определить диаметр частиц слоя или эквивалентный диаметр и фактор
формы для частиц неправильной формы.
4.   Определить   по   зависимости   Ly   =   f   (Ar)   (рис.   3)   значение   второй
критической скорости. Сравнить его с расчетом по формуле Тодеса.
5. По формуле Тодеса определить значение первой и второй критической
скорости.
6. Сравнить экспериментальные значения первой критической скорости с
расчетом по формуле Тодеса.
7. Рассчитать вес материала в слое. Описание экспериментальной установки
Установка   (рис.   4)   состоит   из   двух   смонтированных   на   щите   стеклянных
цилиндрических колонок 1 и 2. В каждой колонке имеются три металлические
сетки, являющиеся газораспределителями. На двух сетках – слои из твердых
частиц. Ожижающий  агент (воздух) с помощью вентилятора  3  поступает  в
объемный счетчик  4, а затем через вентили  5  и  6  поступает соответственно
либо   в   колонку  1,   либо  2.  Расход   воздуха   регулируется   путем   изменения
напряжения, подводимого к электродвигателю 7 от регулятора напряжения 8,
который   через   выключатель  9  соединяется   с   сетью.   Перепад   давления,
возникающий   при   движении   воздуха   через   колонки,
  измеряется
дифференциальными   манометрами  10  и  11,   которые   с   помощью
переключателей  12  и  13  могут   быть   подключены   к   любой   из   точек.
Переключатели каждой колонки имеют три положения – а, б, в.
Методика выполнения работы
Перед пуском установки следует ознакомиться с содержанием работы,
установкой и получить задание у преподавателя.
1. В соответствии с заданием открыть один из вентилей 5 или 6 (второй
должен быть закрыт).
2.   Ручку   регулятора   напряжения   вывести   на   нуль,   а   выключатель   9
поставить в положение "сеть".
3. Установив регулятором напряжения, расход воздуха через колонку, с
помощью   соответствующего   переключателя   последовательно   замеряют   по
дифманометру   перепады   давления   (формулы   для   дальнейших   расчетов
приведены в табл. 1). –   перепад   давления,   возникающий   при   движении   сжижающего
– соответственно перепад давления на первом и
агента через сетку;
втором слоях.
В   каждом   опыте   необходимо   замерить   высоты   исследуемых   слоев
твердых частиц.
Расход   воздуха   измерить   с   помощью   объемного   счетчика.   Результаты
измерений занести в отчетную табл. 2.
4.
Последовательно   изменяя   расход   воздуха,   провести   измерение
указанных выше величин.
Измерения должны охватывать диапазон изменения скорости воздуха от
нуля до наибольшей, которую обеспечивает вентилятор. Измерения следует
организовать   так,   чтобы   обеспечить   определение   первой   критической
скорости с максимально возможной точностью.
После окончания работы выключатель 9 поставить в положе ние "выкл"
и ручку регулятора напряжения вывести на ноль.
Обработка опытных данных и составление отчета
1. Рассчитать для каждого опыта скорость воздуха
ω
, м/с, по формуле
2. Рассчитать гидравлические сопротивления слоев твердых частиц
,
переводя при этом показания дифференциального манометра из миллиметров
водяного  столба   в Па. Если  сопротивление
  то  сопротивлением
сетки при расчетах можно пренебречь.
3. Построить график зависимости
, на котором нанести данные
для каждого из слоев. Из графика определить значение
.
4. По формуле рассчитать порозность и построить график зависимости
 на который нанести данные для каждого из слоев.
5. Расчет значений плотности и динамической вязкости возду ха можно
проводить по следующим формулам: =   1,293   –   плотность   воздуха   при   0  ОС,   кг/м3;
  =   17,3∙106  –
где
динамический   коэффициент   вязкости   при   0  ОС,   Па∙с;   Т   =   273+t  ОС   –
абсолютная температура, К; С – постоянная Сатерленда (для воздуха С =
124).
6. По значению
7.Определить  средний диаметр  частиц  в  слое dэ.  Так  как
 рассчитать критерий Лященко.
  и
.   Затем   по   графику   (рис.   3)   найти   соответствующее
принять
значение критерия Архимеда при
ε
 = 0,4 и определить диаметр частиц d
э.
8. Рассчитать по известному
  значение
, исходя из формулы
Тодеса.
9.   Рассчитать   вес   твердых   частиц,   находящихся   в   каждом   сдое,   по
формуле.
Отчет   о   работе   должен   содержать:   задание;   схему   установки   со
спецификацией;   отчетную   таблицу;   графики
  расчет
среднего   диаметра   частиц;   расчет   веса   материала   в   каждом   слое;
экспериментальное определение
; расчет
по формуле Тодеса.
Контрольные вопросы
1. Как рассчитываются характерные скорости ожижающего агента для
псевдоожиженного слоя?
2.   Как   определяется   по   экспериментальным   данным   скорость   начала
псевдоожижения?
3. Как рассчитать средний диаметр частиц, находящихся в слое?
4. Что такое порозность и какой характер имеет зависимость порозности
слоя от скорости ожижающего агента?
5. От чего зависят скорость начала псевдоожижения и скорость уноса? 6.
Почему   с   увеличением   скорости   ожижающего   агента   гидравлическое
сопротивление   неподвижного   слоя   растет,   а   псевдоожиженного   остается
постоянным?
7.   Как   рассчитать   эквивалентный   диаметр   для   частиц   непра   вильной
формы?
8. Как пользоваться графиком зависимости Ly = f (Ar)?
9.   Как   рассчитать   гидравлическое   сопротивление   псевдоожиженного
слоя, зная вес неподвижного слоя?  Расчетные данные
Диаметр аппарата D = …м
Материал …
Плотность твѐрдых частиц
Номер колонны …
Порозность неподвижного слоя ε0 = …
Температура воздуха t = …
ρ
 =… кг/м
3 Лабораторная работа №3
«Исследование пластинчатого теплообменника»
       Цель работы: Изучение конструкции и принципов работы пластинчатых
теплообменников.
     Задачи работы:
1. Закрепление сведений о физической сущности переноса тепла от горячего
теплоносителя к холодному и анализ факторов, влияющих на оптимизацию
этого процесса.
2.
  Определение   коэффициентов   теплоотдачи   в   рекуперативных
теплообменниках   при   прямоточной   и   противоточной   схемах   движения
теплоносителя.
     Основные сведения
     Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства,
предназначенные для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. По
принципу   действия   теплообменные   аппараты   подразделяются   на   три   вида:
рекуперативные, регенеративные и смесительные.
В теплообменных аппаратах рекуперативного типа тепло передается от
горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку, которая
называется поверхностью нагрева теплообменного аппарата.
Интенсивность   работы   теплообменного   аппарата   характеризуется
количеством   тепла,   передаваемого   через   единицу   поверхности   нагрева   в
единицу   времени.   Эта   величина   зависит   от   физических   свойств
теплоносителей   (вязкость,   теплопроводность,   плотность,   теплоемкость),   о
режима их движения, от конструктивных особенностей аппарата (размеры,
материал,   состояние   поверхности   нагрева),   от   средней   по   поверхности
нагрева разности температур между греющей и обогреваемой средой.

  При   расчете   теплообменных   аппаратов   изменение   температур

теплоносителей при их движении по теплообменнику учитывается введением в расчетную формулу среднего логарифмического температурного напора Δt.
Влияние   остальных   факторов   учитывают   введением   коэффициента
теплопередачи   k,   который   по   физическому   смыслу   представляет   собой
количество   тепла,   передаваемого   в   единицу   времени   через   единицу
поверхности нагрева при разности температур между теплоносителями в один
градус.   Формула   для   расчета   количества   тепла,   передаваемого   в
теплообменном аппарате за единицу времени, имеет вид:
Q = k∙F∙∆t
     Значение среднего логарифмического напора ∆t зависит от начальных t1н, t2н
и конечных t1к, t2к температур теплоносителей (t1 – горячий теплоноситель, t2 –
холодный теплоноситель), а также от схемы включения теплообменного, т.е.
от взаимных направлений движения теплоносителей.
     Существует три основные схемы включения: прямоточная, противоточная
и   перекрестная,   а   также   множество   смешанных   схем,   получаемых   в
результате различных комбинаций основных схем (рис. 1). рис. 1 – Типичные конструктивные схемы рекуперативных теплообменных аппаратов
а – «труба в трубе» противоток; б – кожухотрубный противоток; в, г, д – кожухотрубный
многократный перекрестный ток; е трубчатый перекрестный ток; ж – пластинчато
ребристый перекрестный ток; 1 горячий поток; 2 – холодный поток
         При прямоточной схеме движения горячий и холодный теплоносители
движутся вдоль поверхности нагрева в одном направлении так, что на входе в
аппарат   тепло   передается   от   горячего   теплоносителя   к   холодному   при
относительно   большой   разности   температур.   На   выходе   из   аппарата   тепло
передается от остывшего горячего теплоносителя к холодному при меньшей
разности температур.

  Противоточная   схема   (противоток).   При   этой   схеме   движения
теплоносители 1 и 2 движутся вдоль поверхности нагрева в противоположных
направлениях   так,   что   входящий   в   аппарат   горячий   теплоноситель   отдает
тепло уже подогретому теплоносителю.
         Коэффициент  теплоотдачи k в теплообменных аппаратах  определяют
обычно   по   формулам   для   плоской   стенки,   т.к.   трубки   теплообменников
имеют   небольшую   толщину   по   сравнению   с   их   диаметром.   Полученные
формулы  позволяют   сравнить   среднетемпературные   напоры   при   различных
схемах движения теплоносителей. Анализ их показывает, что при одинаковых
температурах теплоносителей на входе и выходе их теплообменного аппарата,
в   противоточном   теплообменнике   температурный   напор   получается
наибольшим.  Благодаря   большой   величине   температурного   напора   рабочая
поверхность при противоточной схеме больше.
Для   определения   коэффициента   теплопередачи   требуется   знать
количество   тепла,   переданного   за   единицу   времени   в   теплообменном
аппарате,   среднюю   разность   температур   Δt   между   горячим   и   холодным
теплоносителями и размер поверхности F. Количество тепла определяется по
расходу   теплоносителей,   их   теплоемкости   и   изменению   их   температуры   в
теплообменном   аппарате.   В   идеальном   аппарате,   работающем   без
теплообмена   с   окружающей   средой,   количество   тепла,   отданное   горячим теплоносителем   Q1,   должно   равняться   количеству   тепла   Q2,   полученному
холодным теплоносителем. Описание лабораторной установки

        Основными   элементами   лабораторной   установки   (рис.   2)   являются
пластинчатый   теплообменник   с   движением   горячего   теплоносителя   по
внутреннему контуру и холодного теплоносителя по внешнему.

        Для   измерения   температур   теплоносителей   служат   температурные
датчики,   установленные   на   входе   и   выходе   теплообменника.   Направление
потока горячего теплоносителя во всех экспериментах остается постоянным.
В рассматриваемом аппарате он направлен слева направо. Минутный расход
горячего теплоносителя для аппарата определяется по изменению показаний
счетчика за заданный промежуток времени. Холодный теплоноситель может
менять направление поочередным изменением переключателя работы насосов
прямой и обратной подачи жидкости. За счет этого легко реализуются схемы
прямотока   и   противотока   для   обоих   теплообменников.   Расход   в   системе
холодного контура постоянный и равен 0,7 л/мин.
1 –  сливной кран горячего теплоносителя, 2 –  циркуляционный насос подачи горячего
теплоносителя, 3 – водонагреватель со ступенчатым управлением нагревом, 4 – счетчик
расхода горячего теплоносителя с импульсным выходом, 5 – датчик температуры горячего
теплоносителя на входе в теплообменник Т1, 6 – пластинчатый теплообменник, 7 – датчик
температуры горячего теплоносителя, 7 – датчик температуры холодного теплоносителя
Т3, 8 – насос подачи холодного теплоносителя противотоком, 9 – насос подачи холодного
теплоносителя   прямотоком,   10   –   резервуар   холодного   теплоносителя,   11   –   датчик температуры   горячего   теплоносителя   на   входе   теплообменника   Т2,   12   –   датчик
температуры холодного теплоносителя Т4.
Порядок выполнения работы
1. Изучить   методические   указания,   заготовить   форму   отчета   о
проведенной   работе,   в   которую   внести   название   и   цель   работы,
основные сведения об изучаемых процессах, схему экспериментальной
установки,   готовую   таблицу   1   для   записи   результатов   измерений   и
вычислений.
2. Подключить автоматизированный стенд к USB разъему компьютера.
3. Вызвать   программу   сбора   и   обработки   данных   лабораторной   работы
Пуск
→
 MeasLAB
→
 «Пластинчатый теплообменник»
4. На лицевой панели внесите название сохраняемого файла и запустите
программу кнопкой «Пуск» (рис. 3).
5. Подготовить   установку   к   испытаниям   теплообменников.
Удостовериться,   что   уровень   воды   наблюдается   в   заливочном
устройстве и ниже его середины, в противном случае долить жидкость в
систему.
6. Включить питание стенда кнопкой «Сеть»
7. Включить   насос   ВК2   и   водонагреватель   кнопкой   «ВК1».   Установить
режим нагрева до 40500С. рис. 3 – Лицевая панель компьютерной системы измерения
8. После   выхода   на   постоянный   режим   40500С   включить   подачу
холодного теплоносителя с помощью выключателя тумблера на панели
управления   стендом   (положение   вверх   режим   прямотока,   положение
вниз  противотока)
Обязательно! Делать перерыв насосам холодного контура после 15 мин
работы на 57 мин.
9. При установлении стационарного теплового режима занести результаты
измерений в табл. 1.
10.  Изменить   направление   подачи   холодного   теплоносителя   (положение
тумблера вниз) и повторить эксперимент.
11. Вывести температуру нагревателя на новый уровень, но не более 700С.
12.  Повторить   п.п.   810   для   нового   уровня   температуры   горячего
теплоносителя.
13.  Определить   средний   логарифмический   температурный   напор   и
коэффициент   теплопередачи   для   испытанных   теплообменников   в
режимах прямотока и противотока.
14. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 1. Обработка данных
1. Площадь поверхности теплообмена для пластинчатого теплообменника
равна 0,12 м2 (см. руководство по теплообменнику).
2. Массовый   расход   горячей   и   холодной   воды   определяется   по
следующему соотношению
MZ = GZ∙ρZ∙MZ = GX∙ρX , (кг/с)

        где  GZ,  GX     расходы   горячей   и   холодной   воды   (расход   горячего
теплоносителя определяется по расходомеру, холодного – методом проливки
≈
ρZ, ρX  плотности горячей и холодной воды, вычисляются как
функции средних температурных сред
 0,7 л/мин);
и выбираются по таблице 3.
3. Количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем и полученное
холодным:
     где cX. cZ  удельные теплоемкости горячей и холодной воды, определяются
по таблице 4, (Дж/(кг∙К));
     t1н, t1к  начальная и конечная температура горячей воды, 0С
     t2н, t2к  начальная и конечная температура холодной воды, 0С
4. Средняя разность температур (температурный напор) определяется по
формуле: где ∆tб, ∆tм   значения большего и меньшего температурных напоров в
начале   и   конце   поверхности   теплообмена   (определяются   с   учетом   схемы
включения), 0С;
     Для прямотока
     Для противотока
      Коэффициент   теплопередачи   для   каждого   режима   определяется   по

формуле:
        Таблица   1.   Результаты   измерений   и   вычислений   при   испытаниях

пластинчатого теплообменника
Контрольные вопросы
1. Назовите   преимущества   и   недостатки   испытанных   теплообменных
аппаратов. 2. Что   называется   коэффициентом   теплопередачи?   Каков   физический
смысл единицы его измерения?
3. Какие   факторы   и   параметры   теплообменных   аппаратов   влияют   на
величину коэффициента теплопередачи?
4. В чем заключаются преимущества противоточной схемы по сравнению
с прямоточной?
5. Может   ли   температура   горячего   теплоносителя   на   выходе   из
теплообменника быть меньше температуры холодного теплоносителя
на выходе из теплообменника?
6. В   каких   случаях   при   расчете   теплообменника   можно   пользоваться
средним арифметическим температурным напором?
7. В   каких   технологических   процессах   используются   теплообменные
аппараты? «Исследование теплообменника конструкции «труба в трубе»
Лабораторная работа №4
    Цель работы: Изучение конструкции и принципов работы теплообменника
конструкции типа «труба в трубе».
     Задачи работы:
1. Закрепление сведений о физической сущности переноса тепла от горячего
теплоносителя к холодному и анализ факторов, влияющих на оптимизацию
этого процесса.
2.
  Определение   коэффициентов   теплоотдачи   в   рекуперативных
теплообменниках   при   прямоточной   и   противоточной   схемах   движения
теплоносителя.
     Основные сведения
     Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства,
предназначенные для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. По
принципу   действия   теплообменные   аппараты   подразделяются   на   три   вида:
рекуперативные, регенеративные и смесительные.
В теплообменных аппаратах рекуперативного типа тепло передается от
горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку, которая
называется поверхностью нагрева теплообменного аппарата.
Интенсивность   работы   теплообменного   аппарата   характеризуется
количеством   тепла,   передаваемого   через   единицу   поверхности   нагрева   в
единицу   времени.   Эта   величина   зависит   от   физических   свойств
теплоносителей   (вязкость,   теплопроводность,   плотность,   теплоемкость),   о
режима их движения, от конструктивных особенностей аппарата (размеры,
материал,   состояние   поверхности   нагрева),   от   средней   по   поверхности
нагрева разности температур между греющей и обогреваемой средой.

  При   расчете   теплообменных   аппаратов   изменение   температур
теплоносителей при их движении по теплообменнику учитывается введением в расчетную формулу среднего логарифмического температурного напора Δt.
Влияние   остальных   факторов   учитывают   введением   коэффициента
теплопередачи   k,   который   по   физическому   смыслу   представляет   собой
количество   тепла,   передаваемого   в   единицу   времени   через   единицу
поверхности нагрева при разности температур между теплоносителями в один
градус.   Формула   для   расчета   количества   тепла,   передаваемого   в
теплообменном аппарате за единицу времени, имеет вид:
Q = k∙F∙∆t
     Значение среднего логарифмического напора ∆t зависит от начальных t1н, t2н
и конечных t1к, t2к температур теплоносителей (t1 – горячий теплоноситель, t2 –
холодный теплоноситель), а также от схемы включения теплообменного, т.е.
от взаимных направлений движения теплоносителей.
     Существует три основные схемы включения: прямоточная, противоточная
и   перекрестная,   а   также   множество   смешанных   схем,   получаемых   в
результате различных комбинаций основных схем (рис. 1). рис. 1 – Типичные конструктивные схемы рекуперативных теплообменных аппаратов
а – «труба в трубе» противоток; б – кожухотрубный противоток; в, г, д – кожухотрубный
многократный перекрестный ток; е трубчатый перекрестный ток; ж – пластинчато
ребристый перекрестный ток; 1 горячий поток; 2 – холодный поток
         При прямоточной схеме движения горячий и холодный теплоносители
движутся вдоль поверхности нагрева в одном направлении так, что на входе в
аппарат   тепло   передается   от   горячего   теплоносителя   к   холодному   при
относительно   большой   разности   температур.   На   выходе   из   аппарата   тепло
передается от остывшего горячего теплоносителя к холодному при меньшей
разности температур.
Противоточная   схема   (противоток).   При   этой   схеме   движения
теплоносители 1 и 2 движутся вдоль поверхности нагрева в противоположных
так,   что   входящий   в   аппарат   горячий   теплоноситель   отдает   тепло   уже
подогретому теплоносителю.
Коэффициент теплоотдачи  k  в теплообменных аппаратах  определяют
обычно   по   формулам   для   плоской   стенки,   т.к.   трубки   теплообменников
имеют   небольшую   толщину   по   сравнению   с   их   диаметром.   Полученные
формулы  позволяют   сравнить   среднетемпературные   напоры   при   различных
схемах движения теплоносителей. Анализ их показывает, что при одинаковых
температурах теплоносителей на входе и выходе их теплообменного аппарата,
в   противоточном   теплообменнике   температурный   напор   получается наибольшим.  Благодаря   большой   величине   температурного   напора   рабочая
поверхность при противоточной схеме больше.
        Для   определения   коэффициента   теплопередачи   требуется   знать

количество   тепла,   переданного   за   единицу   времени   в   теплообменном
аппарате,   среднюю   разность   температур  Δt  между   горячим   и   холодным
теплоносителями и размер поверхности F. Количество тепла определяется по
расходу   теплоносителей,   их   теплоемкости   и   изменению   их   температуры   в
теплообменном   аппарате.   В   идеальном   аппарате,   работающем   без
теплообмена   с   окружающей   средой,   количество   тепла,   отданное   горячим
теплоносителем  Q1  ,   должно   равняться   количеству   тепла  Q2,   полученному
холодным теплоносителем.
Описание лабораторной установки

        Основными   элементами   лабораторной   установки   (рис.   3)   являются
теплообменный   аппарат   типа   «труба   в   трубе»   с   движением   горячего
теплоносителя   по   внутренней   трубе   и   холодного   теплоносителя   по
кольцевому   пространству   между   внутренней   и   наружной   трубами,   и
пластинчатый теплообменник. 1 –  водонагреватель   со ступенчатым  управлением   нагревом,  2 –  кран подачи  горячего
теплоносителя,   3   –   термопара   на   входе   в   теплообменник   Т1   горячего   контура   ,   4   –
заливочное   устройство,   5   –   счетчик   расхода   горячего   теплоносителя   с   импульсным
выходом, 6 – термопара холодного контура T3, 7 – теплообменник «труба в трубе», 8 –
термопара на выходе из теплообменника Т2 горячего контура, 9 – термопара холодного
контура Т4, 10 – циркуляционный насос подачи горячего теплоносителя, 11 – сливной кран
горячего теплоносителя, 12 – насос подачи холодного теплоносителя противотока, 13 –
насос   подачи   холодного   теплоносителя   прямотоком,   14   –   резервуар   холодного
теплоносителя
     Диаметр внутренней трубы теплообменника «труба в трубе» dвн=1/2 дюйма,
диаметр наружной трубы dнар=7/8 дюйма. Длина рабочего участка, на котором
происходит теплообмен L=450 мм.

        Для   измерения   температур   теплоносителей   служат   температурные
датчики,   установленные   на   входе   и   выходе   внутренней   и   наружной   труб.
Направление потока горячего теплоносителя во всех экспериментах остается
постоянным.   В   рассматриваемом   аппарате   он   направлен   слева   направо.
Минутный   расход   горячего   теплоносителя   для   аппарата   определяется   по
изменению показаний счетчика за заданный промежуток времени. Холодный
теплоноситель   может   менять   направление   поочередным   изменением
переключателя работы насосов прямой и обратной подачи жидкости. За счет этого   легко   реализуются   схемы   прямотока   и   противотока   для   обоих
теплообменников. Расход в системе холодного контура постоянный и равен
1,2 л/мин.
Порядок выполнения работы
1. Изучить   методические   указания,   заготовить   форму   отчета   о
проведенной   работе,   в   которую   внести   название   и   цель   работы,
основные сведения об изучаемых процессах, схему экспериментальной
установки,   готовую   таблицу   1   для   записи   результатов   измерений   и
вычислений.
2. Подготовить
  установку   к   испытаниям   теплообменника.
Удостовериться,   что   уровень   воды   наблюдается   в   заливочном
устройстве и ниже его середины, в противном случае долить жидкость в
систему. В системе не допускаются подтеки.
3. Подключить автоматизированный стенд к USB разъему компьютера и
 «Испытание
запустить программу Пуск
→
→
 Программы
 MeasLAB
→
теплообменников».
4. Включить питание стенда кнопкой «Сеть».
5. Включить   насос   ВК2   и   водонагреватель   кнопкой   ВК1.   При   этом
установить режим малого нагрева.
6. На лицевой панели внесите название сохраняемого файла и запустите
программу кнопкой «Пуск» (рис. 4). рис. 4 – Лицевая панель компьютерной системы измерения
7. После   выхода   на   постоянный   режим   40500С   включить   подачу
холодного теплоносителя с помощью выключателя тумблера на панели
управления   стендом   (положение   вверх   режим   прямотока,   положение
вниз  противотока)
8. При установлении стационарного теплового режима занести результаты
измерений в табл. 1.
9. Через   1015   минут   изменить   направление   подачи   холодного
теплоносителя (положение тумблера вниз) и повторить эксперимент.
10. Вывести температуру нагревателя на новый уровень, но не более 700С.
11.  Повторить   п.п.   810   для   нового   уровня   температуры   горячего
теплоносителя.
12.  Определить   средний   логарифмический   температурный   напор   и
коэффициент теплопередачи для теплообменника в режимах прямо и
противотока.
13. Результаты измерений и вычислений занести в таблицы 1. Обработка данных
1. Площадь поверхности теплообменников «труба в трубе»:
     где dН = 0,0222  наружный диаметр внутренней трубы теплообменника, м;
            l = 0.45 – длина внутренней трубы, м
2. Массовый   расход   горячей   и   холодной   воды   определяется   по
следующему соотношению:
MZ = GZ∙ρZ∙MZ = GX∙ρX , (кг/с)

        где  GZ,  GX     расходы   горячей   и   холодной   воды   (расход   горячего
теплоносителя определяется по расходомеру, холодного – методом проливки
≈
ρZ, ρX  плотности горячей и холодной воды, вычисляются как
функции средних температурных сред
 1,2 л/мин);
и выбираются по таблице 4.
3. Количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем и полученное
холодным:
     где cX. cZ  удельные теплоемкости горячей и холодной воды, определяются
по таблице 5, (Дж/(кг∙К));
     t1н, t1к  начальная и конечная температура горячей воды, 0С
     t2н, t2к  начальная и конечная температура холодной воды, 0С
1. Средняя разность температур (температурный напор) определяется по
формуле: где ∆tб, ∆tм   значения большего и меньшего температурных напоров в
начале   и   конце   поверхности   теплообмена   (определяются   с   учетом   схемы
включения), 0С;
     Для прямотока
     Для противотока
2. Коэффициент   теплопередачи   для   каждого   режима   определяется   по
формуле:
        Таблица   1.   Результаты   измерений   и   вычислений   при   испытаниях

пластинчатого теплообменника
Контрольные вопросы
1.   Назовите   преимущества   и   недостатки   испытанных   теплообменных
аппаратов.
2. Что называется коэффициентом теплопередачи? Каков физический смысл
единицы его измерения?
3. Какие факторы и параметры теплообменных аппаратов влияют на величину
коэффициента теплопередачи? 4. В чем заключаются преимущества противоточной схемы по сравнению с
прямоточной?
5. Может   ли   температура   горячего   теплоносителя   на   выходе   из
теплообменника быть меньше температуры холодного теплоносителя на
выходе из теплообменника?
6. В   каких   случаях   при   расчете   теплообменника   можно   пользоваться
средним арифметическим температурным напором?
7. В   каких   технологических   процессах   используются   теплообменные
аппараты?

file_name: лабораторные работы П и А.doc

description: Новокуйбышевск, 2017 г

intro: Дано содержание лабораторных работ, описание лабораторных  работ,методические указания по их проведению. Вкючает в себя технологические схемы и их описание технологических схем,  примеры по выполнению лабораторных работ по образовательному курсу. Дано описание по оформлению лабораторных работ. Приведены примеры расчётов, а также вопросы по теме.


extracted_text:
Name _______________________________________________________ Class ______________
Summative Assessment for the Cross curricular unit “Health and body”
Learning objective   1. S4 Respond to basic supported questions giving personal
                                             and factual information
                                   2.R3 Read and follow with considerable support simple words, phrases and
                                              sentences on familiar topics
Assessment criteria                  • Answer basic questions with support
                                              • Use and follow with considerable support simple words,
                                                                       phrases, sentences in reading familiar topics
Level of thinking skills            Application
Duration                                   20 minutes
Speaking
Task 1. Look at the pictures. Listen to the teacher and answer the questions.
1. What can you do in the evening?
2. What you cannot play?
3. Can you swimming?
4. What sports do you like?
1.
2.
3.
4.
Reading
Teacher asks learners to prepare three coloured pencils: red, blue and yellow.
Task 2. Read and circle.
Circle the “head” in red.
Circle the” hand” in blue.
Circle the “leg” in yellow.
Task 3. Read the sentences and put a tick
ѵ
  in the box to the right picture. Имя учащегося: __________________________________
Рубрика для предоставления информации родителям о результатах
суммативного оценивания  по разделу "Здоровье и тело"
Критерии
оценивания
Обучающийся
отвечает на
основные
вопросы, дающие
личную и
фактическую
информацию
Обучающийся
использует в речи
простые слова,
фразы,
предложения при
чтении
знакомой темы.
Уровень учебных достижений
Низкий
Испытывает
затруднения при
ответе на вопросы
Средний
Совершает
ошибки при
ответе на вопросы
Высокий
Правильно
отвечает на все
вопросы
Испытывает
затруднения при
чтении
предложений и
команд. Неверно
определяет
картинку в
соответствии с
предложением
Совершает
ошибки в чтении
предложений и
команд. Делает
ошибки при
определении
картинки
Решает задания
полностью. Читает
предложения и
обводит картинки
правильно. Точно
определяет
картинки в
соответствии  с
предложением
Учитель английского языка: _______________________________
_______________________________________________________________________
_______________
Критерии
оценивания
Обучающийся   отвечает
на основные вопросы,
дающие личную и
фактическую
информацию
Обучающийся
использует в речи
простые слова, фразы,
предложения при чтении
знакомой темы.
Задание
Дескрипторы
Балл
1
2
3
1. I can read a book in the evening.
2. I cannot play baseball.
3. Yes, I can/ No, I can’t.
4. I like playing badminton.
Обводит «голову» в красный цвет
Обводит «руку» в синий цвет
Обводит «ногу» в желтый цвет
1. Ставит
 возле картинки с
салатом
2. Ставит
 возле картинки, где
ѵ
ѵ
бежит мальчик
3. Ставит
 возле картинки, где
ѵ
мальчик играет в футбол
 возле картинки
4. Ставит
ѵ
велосипед
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 Итог
5. Ставит
ѵ
 возле картинки фрукты
1
12

file_name: Summative Assessment Health and body. docx.docx

intro:
Суммативное оценивание по английскому языку за раздел "Health and body" (2 класс). Learning objective
1. S4 Respond to basic supported questions giving personal and factual information
2.R3 Read and follow with considerable support simple words, phrases and sentences on familiar topics

английский язык

group: Дисциплины


extracted_text:
Государственное автономное профессиональное
образовательное учреждение Самарской области
 «Новокуйбышевский нефтехимический техникум»
Методические указания к практическим работам
       Дисциплина:  «Процессы и аппараты»
       Специальность СПО:  18.02.09  Переработка нефти и газа
          18.02.06 Химическая технология органических веществ

       Уровень подготовки:  Базовый Новокуйбышевск, 2017г РАССМОТРЕНО
Предметно(цикловой) комиссией
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора поНМР
Протокол № ___ от «__» ________20__г.
_______________Н.В. Кирдишева
____________ О.Д. Щелкова
Разработчик:
ГАПОУ СО «ННХТ»        преподаватель             Т.П.Кочнева
(место работы)                                    (занимаемая должность)                   (И.О.Фамилия) ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1.
Тема: Высота напора и мощность поршневого насоса.
Пример   1.
   Поршневой   насос,   делающий   150   об/мин,   должен
перекачивать воду, нагретую до 600С. Предварительные подсчеты показали,
что   затрата   энергии   на   создание   скорости,   инерционные   потери   и
гидравлические сопротивления всасывающей линии составляют в сумме 6,5 м
вод ст. Среднее атмосферное давление в месте установки насоса 736 мм рт ст.
На какой высоте над уровнем воды должен быть установлен насос?
Решение:
Величина
НВС ≤ А – hi  ∑h = (0,736*13600)/1000 – 2,02 – 6,5 = =1,48 м
где hi = 2,02  взято из справочных данных.
Следовательно, теоретическая высота всасывания не может быть больше
1,48 м. Практически, по справочным данным высота всасывания в этом случае
(n = 150 об/мин) равна нулю, т. е. насос должен быть установлен ниже уровня
жидкости («под заливом»).
Задания для практической работы № 1 (варианты):
1. Поршневой   насос   двойного   действия   подает   22,8   м3/ч   жидкости.
Частота вращения насоса 65об/мин, диаметр плунжера 125 мм, диаметр
штока   35   мм,   радиус   кривошипа   136   мм.   Определить   коэффициент
подачи насоса.
2. Поршневой насос установлен на заводе, расположенном на высоте 300 м
над уровнем моря. Общая потеря высоты всасывания составляет 5,5 мм
вод   ст.   Геометрическая   высота   всасывания   3,6   м.   При   какой
максимальной температуре воды еще возможно всасывание?
3. Поршневой насос двойного действия наполняет бак диаметром 3 м и
высотой 2,6 м за 26,5 мин. Диаметр плунжера насоса 180 мм, диаметр
штока 50 мм, радиус кривошипа 145 мм. Частота вращения 55 об/мин.
Определить коэффициент подачи насоса?
4. Определить   производительность   дифференциального   поршня   насоса,
который   имеет   больший   диаметр   ступенчатого   плунжера   480   мм,
частота  вращения 60  об/мин. Коэффициент  подачи  0,85. Определить также   количество   жидкости,
ступенчатого плунжера.
  подаваемой   каждой   стороной
5. Поршневым насосом простого действия с диаметром поршня 160 мм и
ходом   поршня   200   мм   необходимо   подавать   430   л/мин   жидкости
относительной   плотности   0,93   из   сборника   в   аппарат,   давление   в
котором   ризб  =   3,2   кгс/см2.   Давление   в   сборнике   атмосферное.
Геометрическая   высота   подъёма   19,5   м.   Полная   потеря   напора   во
всасывающей   линии 1,7  м, в  нагнетательной  – 8,6  м. Какую  частоту
вращения   надо   дать   насосу   и   какой   мощности   электродвигатель
установить,   если   принять   коэффициент   подачи   насоса   0,85   и
коэффициенты   полезного   действия:   насоса   0,8,   передачи   и
электродвигателя по 0,95?
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2.
Тема: Расчет трубопроводов.
Пример   1.  Каковы   потери   напора   на   местные   сопротивления   в
горизонтальном трубопроводе диаметром 20х4 мм, по которому из открытого
резервуара   насосом   перекачивается   вода   в   реактор   с   давлением   1,8   бар?
Расстояние между резервуаром и реактором составляет 30 м. Расход воды
составляет 90 м3/час. Общий напор равен 25 м. Коэффициент трения принять
равным 0,028.
Решение:
Скорость потока воды в трубопроводе равна:
W = (4∙Q) / ( ∙dπ 2) = ((4∙90) / (3,14∙[0,012]2))∙(1/3600) = 1,6 м/с
Найдем потери напора на трение в трубопроводе:
HТ = ( ∙l) / (d
λ
э∙[w2/(2∙g)]) = (0,028∙30) / (0,012∙[1,6]2) / ((2∙9,81)) = 9,13 м
Общие потери составляют:
hп = H  [(p2p1)/( ∙g)]  H
ρ
г = 25  [(1,81)∙105)/(1000∙9,81)]  0 = 16,85 м На потери на местные сопротивления приходится:
16,859,13=7,72 м
Задача   2.  Вода   перекачивается   центробежным   насосом   по
горизонтальному   трубопроводу   со   скоростью   1,5   м/с.   Общий   создаваемый
напор равен 7 м. Какова максимальная длина трубопровода, если забор воды
идет   из   открытого   резервуара,   перекачивается   по   горизонтальному
трубопроводу,  имеющему   один   вентиль   и  два   колена   под  90°,  и  свободно
изливается из трубы в другой резервуар? Диаметр трубопровода равен 100
мм. Относительную шероховатость принять равной 4∙105.
Решение:
Для трубы диаметром 100 мм коэффициенты местных сопротивлений будут
составлять: для колена под 900 – 1,1; вентиля – 4,1; выхода из трубы – 1.
Затем определим значение скоростного напора:
w2 / (2∙g) = 1,52 / (2∙9,81) = 0,125 м
Потери напора на местные сопротивления составят:
∑ζМС ∙ [w2/(2∙g)] = (2∙1,1+4,1+1) ∙ 0,125 = 0,9125 м
Общие   потери   напора   на   сопротивление   трению   и   местные   сопротивления
найдем из формулы общего напора насоса (геометрическая высота подъема
при данных условиях равна 0):
hп = H  (p2p1)/( ∙g)  H
ρ
г = 7  ((11)∙105)/(1000∙9,81)  0 = 7 м
Тогда потери напора на трение составят:
70,9125 = 6,0875 м Рассчитаем   значение   числа   Рейнольдса   для   потока   в   трубопроводе
(динамическую вязкость воды примем 1∙103 Па∙с, а плотность – 1000 кг/м3):
Re = (w∙dЭ∙ )/μ = (1,5∙0,1∙1000)/(1∙10
ρ
3) = 150000
Согласно нему по таблице рассчитаем коэффициент трения (формула расчета
выбрана исходя из того, что значение Re попадает в промежуток 2320 < Re <
10/e, соответствующий гладкому течению):
λ
 = 0,316/Re
0,25 = 0,316/1500000,25 = 0,016
Выразим  и  найдем  максимальную  длину  трубопровода   из  формулы  потерь
напора на трение:
l = (Hоб∙dэ) / ( ∙[wλ
2/(2g)]) = (6,0875∙0,1) / (0,016∙0,125) = 304,375 м
Задания для практической работы № 2 (индивидуальные задания):
1. Определить напор, необходимый для пропуска расхода воды Q = 0,07
м3/с   через   трубопровод   диаметром   d=0,3   м   и   длиной   l=1200   м.   Трубы
стальные новые. Температура воды 20°С
2.   Стальной   новый   водовод   диаметром   d   =   0,25   м   с   абсолютной
эквивалентной шероховатостью k0 = 0,0001 м имеет пропускную способность
Q0  =   0,052   м/с.   Вода   в   источнике   слабоминерализованная.   Исследования,
проведенные   через   два   года   после   начала   эксплуатации,   показали,   что
абсолютная шероховатость трубопровода возросла до k2 = 0,2 мм. Требуется
определить, какая будет пропускная способность водовода Q15  через 15 лет
эксплуатации.
3. Потеря давления в стальной водопроводной трубе диаметром d = 0,45
м и длиной L = 3000 м. бывшей в эксплуатации в течение 12 лет, составляет
р12  =   0,1   МПа   при   расходе   воды   Q   =   0,2   м3/с.   Температура   воды   20°С.
Требуется   определить   потери   давления   р20  в   этой   же   трубе   через   20   лет
эксплуатации при расходе воды Q20 = 0,3 м3/с.
4. Напорный читальной водовод гидроэлектростанции длиной L = 150 м и
диаметром d = 1 м подает воду из водохранилища к турбине под напором Н.
При том же напоре Н пропускная способность водовода снизилась за 20 лет на
25%. Определить, насколько изменилась абсолютная шероховатость водовода
kэ в процессе эксплуатации, если первоначальный расход равнялся Qk = 2 м3/с.
На водоводе имеются два поворота радиусом R = 3  м под углом а = 450
каждый. Вход в водовод выполнен с закругленными кромками. Температура
воды 20°С. 5. Определить величину повышения давления в стальной водопроводной
трубе, если скорость воды в трубе до удара была V = 1 м/с, диаметр трубы d =
0,5 м и толщина стенок
δ
 = 0,005 м
δ
 = 0,005 м расход воды Q = 0,1 м
6. В стальном трубопроводе длиной l = 200 м, диаметром d = 0,2м и
3/c. Расчетная температура
толщиной стенок
воды 20°С Определить наименьшее время закрывания задвижки Тмии, чтобы
повышение   давления   в   конце   трубопровода,   вызванное   гидравлическим
ударом, было не более рmax = 400 кПа. Чему будет равно повышение давления
в случае мгновенного закрывания задвижки в трубопроводе?
7.  В конце   системы, состоящей  из  двух  последовательно   соединенных
стальных   трубопроводов,   установлена   задвижка.   Определить   повышение
давления перед задвижкой при ее закрывании, если время закрывания Т = 0,2
с. Расход воды Q = 0,02 м3/с; диаметры трубопроводов: d1 = 0,2 м, d2 = 0,1 м;
длина:   l1=100   м,   l2=200   м.   Определить   наименьшее   время   закрывания
задвижки,   исключающее   прямой   гидравлический   удар.   Толщина   стенок
трубопроводов
 = 0,005 м. Температура воды 20°С.
δ
8.  В стальной  трубопровод   диаметром  d =  0,1  м  и  длиной l =  100  м
поступает   сжатый   воздух   под   давлением   (избыточным)   р1  =   900   кПа.
Температура   воздуха   20°С.   Скорость   в   начале   трубопровода   v1  =   30   м/с.
Определить   массовый   расход   воздуха   М   и   давление   в   конце   трубы   p2.
Кинематическая   вязкость   воздуха   V=15.7•106   м2/с.
  Абсолютная
шероховатость стенок трубопровода kэ = 0,3 мм.
9.   Определить   диаметры   участков   при   параллельном   соединении
стальных трубопроводов длиной l = 1000 м, если расходы воды Q1 = 0,02 м3/с
и   Q2  =   0,08   м3/с.   Суммарные   потери   давления   pпот  =   50кПа.   Местные
сопротивления на трубопроводах е1 = 40 и е2 = 15. Температура воды 200С. 10.   Определить   потери   давления   при   движении   воды   в   системе
последовательно   соединенных   стальных:   трубопроводов.   Расход   воды   Q   =
0,01 м3/с. Температура воды 200С. Диаметр трубопроводов: d1 = 0,1 м, d2 = 0,2
м, d3 = 0,15 м; длина трубопроводов L1 = 100 м, L2 = 50 м, L3 = 200 м. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3.
Подбор диаметра трубопровода по ГОСТу.
Пример 1.  Дан трубопровод с внутренним  диаметром 42 мм. К нему
подключен   насос,   перекачивающий   воду   с   расходом   10   м3/ч   и   создающий
напор   12   м.   Температура   перекачиваемой   среды   20°C.   Конфигурация
трубопровода   представлена   на   рисунке.   Необходимо   рассчитать   потери
напора и проверить способность имеющегося насоса перекачивать воду при
заданных   параметрах   трубопровода.   Абсолютную   шероховатость   труб
принять равной 0,15 мм.
Решение:
Рассчитаем скорость течения жидкости в трубопроводе:
w = (4∙Q) / ( ∙dπ 2) = (4∙10) / (3,14∙0,0422)∙1/3600 = 2 м/с
Соответствующий найденной скорости скоростной напор будет равен:
w2/(2∙g) = 22/(2∙9,81) = 0,204 м
Перед   расчетом   потерь   на   трение   в   трубах   необходимо   рассчитать
коэффициент   трения.   В   первую   очередь   определим   относительную
шероховатость трубы:
e = Δ/dЭ = 0,15/42 = 3,57∙103 мм
Критерий  Рейнольдса  для потока  воды в трубопроводе  (динамическая
вязкость воды при 20°C составляет 1∙103 Па∙с, а плотность – 998 кг/м3):
Re = (w∙dЭ∙ ) / μ = (2∙0,042∙998) / (1∙10
ρ
3) = 83832
Выясним режим течения воды:
10/e = 10/0,00357 = 2667 560/e = 560/0,00357 = 156863
Найденное значение критерия Рейнольдса попадает в промежуток 2667 <
83832   <   156863   (10/e   <   Re   <   560/e),   следовательно,   коэффициент   трения
должен быть рассчитан по следующей формуле:
λ
=0,11∙(e+68/Re)
0,25 = 0,11∙(0,00375+68/83832)0,25 = 0,0283
Потери напора на трение в трубопроводе составят:
HТ = ( ∙l)/dλ
э ∙ [w2/(2∙g)] = (0,0283∙(15+6+2+1+6+5))/0,042 ∙ 0,204 = 4,8 м
Далее необходимо рассчитать потери напора на местные сопротивления.
Из схемы трубопровода следует, из местных сопротивлений присутствуют два
вентиля, четыре прямоугольных колена и один выход из трубы.
В   таблицах   нет   значений   коэффициентов   местных   сопротивлений   для
нормальных  вентилей  и  прямоугольных  колен   при  диаметре  трубы 42  мм,
поэтому   воспользуемся   одним   из   методов   приближенного   расчета
интересующих нас значений.
Возьмем   табличные   значения   коэффициентов   местных   сопротивлений
нормального   вентиля   для   диаметров   40   и   80   мм.   Положим,   что   график
значений коэффициентов на этом промежутке представляет собой прямую
линию. Составим и решим систему уравнений с целью найти график функции
зависимости коэффициента местного сопротивления от диаметра трубы:
{
4,9 = a∙40+b
4 = a∙80+b
= {
a = 0,0225
b = 5,8
Искомое уравнение имеет вид:
ζ
 = 0,0225∙d+5,8
При диаметре 42 мм коэффициент местного сопротивления будет равен:
ζ
 = 0,0225∙42+5,8 = 4,855
Аналогично найдем значение коэффициента местного сопротивления для
прямоугольного колена. Возьмем табличные значения для диаметров 37 и 50
мм   и   составим   и   решим   систему   уравнений,   вновь   сделав   аналогичное
допущение о характере графика на данном участке:
{
1,6=a∙37+b
1,1=a∙50+b
= {
a = 0,039
b = 3,03 Искомое уравнение имеет вид:
ζ
 = 0,039∙d+3,03
При диаметре 42 мм коэффициент местного сопротивления будет равен:
ζ
 = 0,039∙42+3,03 = 1,392
Для выхода из трубы коэффициент местного сопротивления принимаем
равным единице.
Потери напора на местные сопротивления составят:
∑ζМС ∙ [w2/(2g)] = (2∙4,855+4∙1,394+1) ∙ 0,204 = 3,3 м
Суммарные потери напора в системе составят:
4,8+3,3 = 8,1 м
Согласно полученным данным делаем вывод, что данный насос подходит
для перекачивания воды по данному трубопроводу, так как создаваемый им
напор больше суммарных потерь напора в системе, и скорость тока жидкости
укладывается в границы оптимума.
Пример   2.  Участок   прямого,   горизонтального   трубопровода   с
внутренним   диаметром   300   мм   подвергся   ремонту   путем   замены   участка
трубы длинной 10 м трубой с внутренним диаметром 215 мм. Общая длина
ремонтируемого участка трубопровода составляет 50 м. Заменяемый участок
расположен на расстоянии 18 м от начала. По трубопроводу течет вода при
20°C   со   скоростью   1,5   м/с.   Необходимо   выяснить,   как   изменится
гидравлическое   сопротивление   ремонтируемого   участка   трубопровода.
Коэффициенты трения для труб диаметром 300 и 215 мм принять равными
0,01 и 0,012 соответственно. Решение:
Исходный   трубопровод   создавал   потерю   напора   только   на   трение
жидкости о стенки при перекачке. Замена участка трубы привела к появлению
двух   местных   сопротивлений   (резкое   сужение   и   резкое   расширение
проходного канала) и участка с изменившемся диаметром трубы, на котором
потери   на   трение   будут   иными.   Оставшаяся   часть   трубопровода   не
подверглась   изменению,   а   следовательно   их   можно   не   рассматривать   в
пределах данной задачи.
Рассчитаем расход воды через трубопровод:
Q = ( ∙d²) / 4∙w = (3,14∙0,3²) / 4∙1,5 = 0,106 м³/с
π
Поскольку   расход   не   меняется   по   длине   трубопровода,   мы   можем
определить скорость потока на участке трубы, подвергшемся замене:
w = (4∙Q) / ( ∙d²) = (4∙0,106) / (3,14∙0,215²) = 2,92 м/с
π
Полученное   значение   скорости   потока   в   замененном   участке   трубы
укладывается в оптимальный диапазон.
Для   определения   коэффициентов   местного   сопротивления
предварительно рассчитаем критерии Рейнольдса для разных диаметров труб
и   соотношение   площадей   поперечных   сечений   этих   труб.   Критерий
Рейнольдса   для   трубы   диаметром   300   мм   трубопроводе   (динамическая
вязкость воды при 20°C составляет 1∙103 Па∙с, а плотность – 998 кг/м3):
e = (w∙dЭ∙ ) / μ = (1,5∙0,3∙1000) / (1∙10
ρ
3) = 450000 Критерий   Рейнольдса   для   трубы   диаметром   215   мм   трубопроводе
(динамическая вязкость воды при 20°C составляет 1∙103 Па∙с, а плотность –
998 кг/м3):
Re = (w∙dЭ∙ ) / μ = (1,5∙0,215∙1000) / (1∙10
ρ
3) = 322500
Отношение площадей поперечных сечений труб равно:
(( ∙dπ 1²)/4) / (( ∙dπ 2²)/4) = 0,215² / 0,3² =5,1
По таблицам найдем значения коэффициентов местных сопротивлений,
округлив отношение площадей до 5. Для внезапного расширения он составит
0,25, для внезапного сужения также 0,25.
Потери напора на местные сопротивления составят:
∑ζМС∙[w²/(2g)] = 0,25∙[1,5²/(2∙9,81)] + 0,25∙[2,92²/(2∙9,81)] = 0,137 м
Теперь рассчитаем потери на трение в замененном участке трубопровода
для исходного и нового отрезка трубы. Для трубы диаметром 300 мм они
составят:
HТ = ( ∙l)/dλ
э ∙ [w²/(2g)] = (0,01∙10)/0,3 ∙ [1,5²/(2∙9,81)] = 0,038 м
Для трубы диаметром 215 мм:
HТ = ( ∙l)/dλ
э ∙ [w²/(2g)] = (0,012∙10)/0,215 ∙ 2,92²/(2∙9,81) = 0,243 м
Отсюда делаем вывод, что потери на трение в трубопроводе возрастут на:
0,2430,038 = 0,205 м
Суммарное   увеличение   потерь   на   трение   в   трубопроводе   составит:
0,205+0,137 = 0,342 м
Задания для практической работы № 2 (индивидуальные задания):
1. 5,0   кг/с   30%   го   раствора   уксусной   кислоты   в   воде   подается   из
резервуара с давлением 1 ат в ректификационную колонну, абсолютное
давление в которой рабс  = 0,80 ат. Точка подачи раствора в колонну
расположена   на   8,0   м   выше   уровня   раствора   в   резервуаре.   Длина
трубопровода от резервуара до теплообменника 600 м; на этом участке
имеется   нормальная   диафрагма   с   диаметром   отверстия   48   мм,   две
задвижки,   один   вентиль   и   12   плавных   поворотов   на   90°   при
относительном   радиусе   порота   R0/d   =   4.   В   четырехходовом
кожухотрубчатом теплообменнике (см. рис.) раствор подогревается от 15 до 90°С. Теплообменный аппарат имеет общее число труб 206, их
длина 4,0 м и диаметр 25х2 мм. Температура внутренней поверхности
стенок   труб,   внутри   которых   проходит   нагреваемый   раствор,
составляет   97°С.   Длина   трубопровода   от   теплообменника   до
ректификационной   колонны   6,0   м;   на   этом   участке   установлена
задвижка и имеются два поворота: один на 900 и один на 120° при R0/d =
3. Требуется выбрать оптимальный с точки зрения приведенных затрат
диаметр трубопровода и подобрать марку насоса, устанавливаемого на
уровне исходного резервуара.
2. Газ   с   температурой   t0  выходит   из   реактора,   работающего   под
разрежением   Δр   по   отношению   к   атмосферному   давлению,  проходит
очистку   от   пыли   в   циклоне   и   затем   поступает   в   адсорбер   с
неподвижным слоем моносферических частиц адсорбента. Расход газа
G,   кг/с.   Перед   адсорбером   газ   охлаждается   в   кожухотрубчатом
теплообменнике, имеющем следующие характеристики: диаметр кожуха
Dк, длина труб l, диаметр штуцеров dш, диаметр труб dтр  = 25x2 мм.
Диаметр   адсорбера   D,   высота   слоя   адсорбента   Н,   диаметр   частиц
адсорбента d. Гидравлическая сеть имеет нормальную диафрагму m, n1
задвижек,  n2  плавных   поворотов   на   90°   (R0/dтр=4).   Общая   длина
трубопровода 6 м. На выходе из сети (см. рис.) давление атмосферное.
Подобрать оптимальный диаметр стального трубопровода и вентилятор,
обеспечивающий   заданный   расход   газа.   Диаметр   трубопровода
выбирается для участка гидравлической сети наибольшей длины L от
реактора до теплообменника. Рис. Схема установки к заданию 2: Р  реактор; Ц  циклон; Т  теплообменник; Ад
адсорбер; В  вентилятор; 3  задвижки; Д – диафрагма.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4.
Расчет насосов, вентиляторов, компрессоров.
Пример   1.  Водоструйный   насос   поднимает   7,8   м3/ч   перекачиваемой
жидкости относительной плотности 1,02 на высоту  H = 4 м. Расход рабочей
(напорной) воды при этом составляет  9,6 м3/ч. Напор рабочей воды перед
насосом Нр = 22 м. Определить кпд водоструйного насоса.
Решение:
Производимая насосом полезная работа (мощность): Nпол  =  Vперек*  ρ  *  g  *  H = 7,8*1020*9,81*4 = 86,7 ВТ
                                            3600                3600
Затрачиваемая насосом мощность:
N = Vнапор*  g  *  ρ  *(   Hр –
   H   ) = 9,6*1000*9,81*(224) = 471 ВТ
                                      3600                             3600
Отсюда КПД водоструйного насоса:
                                                   N       471
 =Η    Nпод = 86,7 * 100 = 18,4%
Пример   2.  Манометр   на   нагнетательном   трубопроводе   насоса,
перекачивающего   8   м3    воды   в   1   минуту,   показывает   давление   РИЗБ  =   3,8
кгс/см2
(37,24*104  Па).   Вакуумметр   на   всасывающем   трубопроводе
показывает вакуум РВАК  = 210 мм. рт. ст. Расстояние по вертикали между
местом присоединения манометра и местом присоединения вакуумметра Н0 =
0,41 м. Диаметр всасывающего трубопровода 0,35 м, нагнетающего – 0,3 м.
Определить напор, развиваемый насосом. Решение:
Скорость воды во всасывающем трубопроводе и нагнетательном
Давление в нагнетательном трубопроводе (принимая атмосферное
давление равным 10,13.*104 Па или 760 мм. рт. ст.) находим по формуле
Давление во всасывающем трубопроводе будет равно Для определения напора, развиваемого насосом, воспользуемся
формулой:
Задания для практической работы № 4 (варианты по группам):
1. Центробежный насос, делающий 1800 об/мин, должен перекачивать 140
м3/ч воды, имеющей температуру 300С. Среднее атмосферное давление
установки насоса 745 мм рт ст. Полная потеря напора во всасывающей
линии составляет 4,2 м. Определить теоретически допустимую высоту
всасывания.
2. Какой   мощности   необходимо   установить   электродвигатель   к
вентилятору производительностью 110 м3/мин при полном напоре 834
Па (85 мм вод ст.)?  КПД вентилятора 0,47
3. Центробежный   вентилятор,   делающий   960   об/мин,   подает   3200   м3/ч
воздуха,   потребляя   при   этом   0,8   кВт.   Давление   (избыточное),
создаваемое   вентилятором,   44   мм   вод   ст.   Каковы   будут   у   этого
вентилятора подача, давление и затрачиваемая мощность при n = 1250
об/мин? Определить также КПД вентилятора.
4. Определить   мощность,   потребляемую   углекислотным   поршневым
компрессором   производительностью   5,6   м3/ч   (при   условиях
всасывания).   Компрессор   сжимает   двуокись   углерода   от   20   до   70
кгс/см2  (давление   абсолютное).   Начальная   температура   150С.   КПД
компрессора принять равным 0,65.
5. При   каком   давлении   нагнетания   объёмный   КПД   одноступенчатого
поршневого компрессора, сжимающего этилен, упадет до 0,2? Давление
всасывания   1   кгс/см2.   расширение   газа   из   вредного   пространства
составляет 7% от объёма, описываемого поршнем.
6. Определить потребляемую мощность и расход воды на холодильники
поршневого компрессора, который сжимает 625 м3/ч (при нормальных
условиях) этилена от давления (абсолютного) 9,81*104 до 176,6*104 Па.
КПД   компрессора   0,75.
  Охлаждающая   вода   нагревается   в
холодильниках на 130С. Начальная температура газа 200С.
7. Определить теоретическую затрату работы на сжатие водорода от 1,5
(давление   абсолютное)   при   одноступенчатом   и
до   17   кгс/см2
двухступенчатом сжатии. Начальная температура водорода 200С. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5.
Определение основных параметров фильтров и центрифуг
Пример 1.   Какую высоту надо дать слою газа между полками пылевой
камеры, чтобы осели частицы пыли колчедана диаметром 8 мкм при расходе
печного газа 0,6 м3/с (при н. у.)? Длина камеры 4,1 м, ширина 2,8 м, общая
высота 4,2 м. Средняя температура газа в камере 4270С. Вязкость газа при
этой температуре 0,034*103  Па*с, плотность пыли 4000 кг/м3, плотность газа
0,5 кг/м3.
Решение:
Определяем расход газа при заданных условиях:
V = ν  *  TK = 0.6*(273 + 427) = 1.54 м3/c
                                        TO                273
Линейная скорость газа (пренебрегая толщиной полок):
                                            S*h      2,8*4,2
ωГ =       V      =    1,54__  =  0,131 м/с
Время пребывания газа в камере:
                                                  ωГ          0.131
 = τ       L      =    4,1    = 31.3 c
Теоретическая скорость осаждения шарообразных частиц (величиной ρс
пренебрегаем):
ωОС = d  2  *  g  *  ρ =  1  . (8*10

 6  )  2  *4000*9,81 = 0,0041 м/с
                               18μc           18           0,034*103
Действительную   скорость   осаждения   принимаем   равной   0,5*0,0041   =
0,002 м/с.
Находим расстояние между полками:
h = ω’ОС*  = 0,002*31,3 = 0,06 м = 60 мм
τ
Пример   2.  Определить   размер   наименьших   частиц,   осаждающихся   в
газоходе   квадратного   сечения   длиной   16   м   и   высотой   2   м   при   линейной скорости газа 0,5 м/с. Вязкость газа 0,03*103  Па*с, плотность газа 0,8 кг/м3,
плотность частиц 4000 кг/м3.
Решение:
Газ проходит канал в течении:
 = τ L/ω = 16/0,5 = 32 c
За это время успеют полностью осесть только те частицы, действительная
скорость осаждения которых не меньше, чем ωОС = h/  = 2/32 = 0,062 м/с
τ
Определим   диаметр   шарообразных   частиц,   теоретическая   скорость
осаждения которых вдвое больше, т. е. равна 0,0124 м/с.
Вычислим значение критерия Ly по формуле:
 2
 2  *0,8

                            μc* g*ρ         0,03*103*4000*9,81
2   =             0,124

Ly = ωОС
2  *ρс
       = 1,035*103
По графику (см. приложение) находим значение Re = 0,14, откуда
d =    Re
 *    μc  =  0.14*3*10

 2  *10
 3   = 4.24*105 м = 42,4 мкм
                     ωОС*ρс                     0.124*0.8
Задания для практической работы № 5 (варианты):
1. Определить   диаметр   отстойника   для   непрерывного   осаждения
отмученного   мела   в   воде.   Производительность   отстойника   80   т/ч
начальной   суспензии,   содержащей   8%   (масс.)  CaCO3.   Диаметр
наименьших   частиц,   подлежащих   осаждению,   35   мкм.   Температура
суспензии 150С. Влажность шлама 70%. Плотность мела 2710 кг/м3.
Рассчитать циклон для выделения частиц сухого материала из воздуха,
выходящего   из   распылительной   сушилки,   по   следующим   данным:
наименьший   размер   частиц   80   мкм,   расход   воздуха   2000   кг/ч,
температура 1000С.
2.
3. Необходимо отфильтровать суспензию на рамном фильтр  прессе и за
3 ч получить 6 м3 фильтрата. Опытное фильтрование на лабораторном
фильтр  прессе при том же давлении и той же толщине слоя осадка
показало,   что   константы   фильтрования,   отнесенные   к   1м2  площади
фильтра,   имеют   следующие   значения:   К   =   20,7*104  м2/ч   и       С   =
1,45*103 м3/м2. Определить требуемые размеры фильтр – пресса.
4. Сколько времени  необходимо отмывать осадок на фильтр – прессе от
NaCl,   чтобы   достигнуть   концентрации   5г/дм3,   допустимой   в промывной   воде?   Промывка   ведется   чистой   водой.   Интенсивность
промывки   0,33   м3/(м2*ч).   Толщина   слоя   осадка   35   мм.   Константа
промывки   К   =   520   см3/дм3.   В   начальный   момент   промывки
концентрация NaCl в промывной воде 143 г/дм3.
5. Определить,
  какую   производительность   может   обеспечить
сверхцентрифуга   СГО   –   150   с   трехлопастной   крыльчаткой,
работающая на осветлении минерального масла. Плотность масла ρс =
900   кг/м3.   Динамический   коэффициент   вязкости   масла   при
температуре   центрифугирования   3*103  Па*с.   Плотность   твердых
частиц
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6.
Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи
Пример 1.  Определить среднюю разность температур при противотоке,
если в межтрубном пространстве движется горячий теплоноситель t1н = 90ºС и
конечной   температурой   t1k  =   30ºC.   По   трубам   холодный   теплоноситель   с
начальной температурой t2н = 20ºС и конечной t2k = 50ºC.
Решение:
Пример 2.  Определить   тепловой   поток  (тепловую   нагрузку)  и  расход
охлаждающей   воды   в   теплообменнике   для   метанола.   Количество
охлаждающей   воды   в   теплообменнике   для   метанола.   Количество
охлаждаемого метанола G1 = 2500 кг/ч, удельная теплоемкость С1 = 2669 Дж/
(кг∙К).   Начальная   температура   метанола   (температура   конденсации)   t1   н= 64,5ºС, конечная температура, t1k  = 20ºC. Начальная температура воды t2н  =
18ºС, конечная температура t2k = 30ºC.
Решение:
Пример 3. Определить температуру стенки tст2 , если температура первой
среды t1  = 210ºС, другой среды t2  = 20ºC, коэффициент теплоотдачи α1=1100
Вт/(м2∙К), α2 = 125 Вт/(м2∙К). Толщина стенки δст=125 мм, теплопроводность
материала
 = 105 Вт/(м∙К)
λ
Решение:
Задания для практической работы № 6 (варианты): 1. Определить среднюю разность температур и расход охлаждающей воды
в холодильнике, в котором охлаждается G1 = 5кг/с этанола (100%), начальная
температура t1Н  = 75ºC, конечная t1К  = 25ºС. Температура охлаждающей воды
изменяется от t2Н = 18ºC до t2К = 38ºС. Движение жидкостей противоточное.
2. Определить коэффициент теплоотдачи при движении воды по трубе с
внутренним диаметром dэ = 0,021м, если скорость движения воды w = 0,5м/с,
средняя температура t = 30ºС.
3.   Определить   коэффициент   теплоотдачи   от   вертикальной   стенки
реактора к воде при свободной конвекции. Высота стенки реактора Н= 1250
мм, температура стенки tст = 40°С, температура воды tв = 20°С.
4.   Определить   коэффициент   теплоотдачи   от   пара   к   стенке   при
конденсации   водяного   пара   с   наружи   вертикальных   труб   теплообменника
диаметром 38х2 мм. Количество труб n = 121. Расход водяного насыщенного
пара Gп  = 0,39 кг/с, абсолютное давление пара Р = 0,146 МПа. Температура
пленки конденсата tпл = 110°C.
5.   Определить   общую   потерю   теплоты   в   окружающую   среду   путем
конвекции   и   лучеиспускания   по   поверхности   цилиндрического   аппарата
диаметром   D   =   1   м,   высота   аппарата   H   =   7,2   м.   Температура   стенки
(наружная) аппарата t1 = 70ºС, температура окружающей среды t2 = 18ºC.
6. Определить коэффициент теплоотдачи для жидкости, охлаждаемой в
канале   (направление   теплового   потока   не   учитывать).   Сечение   канала   –
кольцевое ( Dх  = 76х4 мм и dх  = 25х2 мм). Среда – хлороформ. Скорость
движения хлороформа, w = 0,8 м/с, средняя температура t = 30°С.
δ
δ
7. Тепло атмосферного остатка дистилляции, уходящего из установки,
используется   для   подогрева   сланцевой   смолы,   которая   поступает   на
установку. Определить среднюю разность температур в теплообменнике при
прямотоке   и   противотоке,   необходимую   поверхность   теплообмена,   если
атмосферный остаток охлаждается от температуры t1н = 300°С до t1к = 200°С,
а нефть нагревается от температуры t2н  = 25°С до t2к  = 175°С. Количество
теплоты,   отнимаемой   от   крекинг   –   остатка,   принять   Q   =   500000Вт,
коэффициент теплопередачи принять
8. Определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности труб
к охлаждающей воде оросительного теплообменника для охлаждения 1,5 кг/с
сероуглерода от температуры t1H  = 45ºC до t1К  = 20ºC. Длина труб l = 3м,
диаметр   труб   dх   =   38х2   мм,   расстояние   между   трубами   h   =   70мм.
Температура охлаждающей воды изменяется от t2H = 14ºC до t2К = 18ºC.
δ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7.
Тепловой расчёт теплообменного аппарата.
Пример   1.
 Определить   необходимую   поверхность   теплопередачи
одноходового   кожухотрубчатого   теплообменника   для   нагревания   томатной
массы в количестве G = 4000 кг/ч от t1  = 200С до t2  = 900С водяным паром
температурой tП  = 1060С. Средняя теплоемкость массы СР  = 4000 Дж/кг*К,
коэффициент теплопередачи К = 800 Вт/ м2∙К, потери тепла в окружающую
среду 3%.
Решение:
Определим тепловую нагрузку теплообменника с учетом потерь:
Находим среднюю движущую силу процесса:
, Рассчитаем   необходимую   поверхность   теплопередач   из   основной
кинетической закономерности:
Пример   2.
 Рассчитать   необходимую   поверхность   кожухотрубного
теплообменника,   в   межтрубном   пространстве   которого   при   атмосферном
давлении (P = 1,03∙10  Па) конденсируются пары органической жидкости в
количестве G = 15000 кг/ч. Тепло конденсата отводится водой, имеющей
начальную температуру tн = 17 °С.
Решение:
Примем конечную температуру охлаждающей воды, равной 40°С.
Выпишем основные физикохимические параметры теплоносителей при
давлении P = 1,03∙10  Па:
tконд = 46,30С  температура конденсации сероуглерода;
rконд = 349,5∙10  Дж/кг  удельная теплота конденсации сероуглерода;
ρконд=1290 кг/м   плотность конденсированного СS2 при 46,3°С;
Своды=4,185∙103 Дж/(кг∙К) – теплоёмкость воды;
Cконд=984,65 Дж/(кг∙К) – теплоёмкость конденсата сероуглерода;
μводы =0,818∙103 Па∙с;
ρводы =995 кг/м3;
Находим среднюю движущую силу процесса:
tб=29,30С и
tм=6,30С, тогда  Δtcp
 °С
Тепловые   потери   направлены   на   добавочное   охлаждение
конденсирующегося   сероуглерода,
  поэтому   нет   необходимости   в
теплоизоляции   аппарата.   Примем   потери   тепла   в   окружающую   среду,
равными 4% от общей тепловой нагрузки на аппарат Q: Qпот.= 0,04∙Q
Тогда   тепловая   нагрузка   аппарата   (количество   тепла,   которое
определяет поверхность теплообмена, и которое необходимо отводить при
помощи воды): Q = G∙rконд  Qпот =
Расход охлаждающей воды определим из уравнения теплового баланса.
,
где G =
 кг/с;  CВ=4,185∙103 Дж/(кг∙К) – теплоёмкость воды;
Тн =17 + 273 = 290 К; Тк= 40 + 273 = 313 К.
 кг/с
Поскольку   расчёт   теплообменного   аппарата   –   предварительный,   то
коэффициент   теплопередачи   можно   принять,   например,   равным   500   (из
допустимого интервала 300 800, при теплопередаче от конденсирующегося
пара   орг.   жидкостей   к   воде,   при   вынужденном   движении),   тогда
ориентировочное значение поверхности теплообмена будет равно:
м2
Задания для практической работы № 7 (варианты):
1. Определить количество трубок n горизонтального кожухотрубчатого
конденсатора, число ходов по нагреваемой воде Z и температуру воды на
выходе из теплообменника T2'', если скорость движения воды в трубках ω2 = 3
м/с. Наружный диаметр трубок dнар  = 20 мм, внутренний dвн  = 16 мм. Длина
труб   l   =   1,8   м,   материал   –   углеродистая   сталь   20.   Внутренний   диаметр
корпуса D = 0,64 м. Температура воды на входе в теплообменник T2' = 300С.
Сухой   насыщенный   водяной   пар   при   давлении     p   =   1,43   бар   подается   в
межтрубное пространство. Конденсат удаляется при температуре насыщения.
2.   В   секционном   теплообменнике   типа   «труба   в   трубе»   охлаждается
воздух в количестве G1 = 0,6 кг/с от T1' = 700С до T1'' = 300С. Воздух движется
в   межтрубном   пространстве   между   большой   и   малыми   трубками   под
давлением р1 = 2,5 бар. Вода подается во внутренние трубки в количестве G2 =
1,2   кг/с   с   температурой   T2'   =   100С.   Схема   движения   теплоносителей   –
противоток. В каждой секции расположено n = 3 трубки диаметром dвн = 32
мм, dнар  =  38  мм.  Материал   трубок  –  углеродистая   сталь  У8.  Внутренний диаметр   большой   трубы   D   =   120   мм.   Длина   каждой   секции   l   =   1,8   м.
Определить площадь поверхности теплообмена.
3.   Определить   температуры   горячей   и   холодной   воды   на   выходе   из
пластинчатого теплообменного аппарата T1'' и T2'', если расход горячей воды
G1 = 10 кг/с, а холодной воды G2 = 15 кг/с. Теплообменник собран из гладких
пластин размерами b = 0,4 м, l = 0,8 м. Расстояние между пластинами s = 20
мм. Толщина пластин
 = 3 мм. Материал пластин – углеродистая сталь 20.
Количество каналов для прохода горячего теплоносителя n1 = 20, а холодного
– n2  = 19. Температура горячей воды на входе в теплообменник T1' = 900С,
холодной воды – T2' = 100С. Схема движения теплоносителей – противоток.
δ
4.
типа
подогревателя
горизонтального
  Произвести   тепловой   расчёт   отопительного   пароводяного
производительностью
.   Температура   нагреваемой   воды   при
 и   при   выходе
входе   в   подогреватель
.   Температура
 и при
сетевой воды при входе в водо  водяной подогреватель
выходе
. Влияние загрязнения поверхности нагрева подогревателя
и   снижение   коэффициента   теплопередачи   при   низких   температурах   воды
учесть понижающим коэффициентом b = 0,65.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 8.
Расчёт основных размеров абсорбера.
Пример 1. В абсорбере производится поглощение пара этилового спирта
из   воздуха  водой.  Начальная   концентрация   этанола  150  г   на 1  м3  чистого
воздуха  (при   н.  у.).  Концентрация   спирта   в   воде   после   процесса  70 %  от
максимально возможной. Степень поглощения 90 %. Расход воздуха 2500 м3/ч
(при   н.   у.).   Уравнение   линии   равновесия   в   относительных   массовых
концентрациях Y* = 1,28X . Определить среднюю движущую силу по газовой
и жидкой фазам и требуемый расход абсорбента (в кг/ч).
Решение:
Уравнение   линии   равновесия   нам   дано   в   относительных   массовых
концентрациях,   поэтому   расчёт   целесообразно   проводить   тоже   в
относительных массовых концентрациях.
Найдём относительную концентрацию спирта в воздухе, поступающем на
абсорбцию
где 1,29 – плотность воздуха при н.у. (в кг/м3). Зная степень поглощения, определим конечную концентрацию спирта в
выходящем из абсорбера воздухе
Теперь вычислим максимально возможную концентрацию спирта в воде.
Это будет равновесная концентрация XК* (см. рисунок)
Рабочая   концентрация   спирта   в   выходящей   из   абсорбера   воде   будет,
согласно условию задачи, составлять 70% от равновесной
Определим массовый расход воздуха, поступающего на абсорбцию
Расход абсорбента (воды) на процесс найдём из уравнения материального
баланса абсорбера
Равновесная концентрация спирта с жидкостью состава XК равна Средняя движущая сила процесса переноса этилового спирта из воздуха в
воду, выраженная через концентрацию в газовой фазе, равна
Определим равновесную концентрацию спирта в воде
Средняя движущая сила процесса переноса этилового спирта из воздуха в
воду, выраженная через концентрацию в жидкой фазе, равна
Задания для практической работы № 8 (варианты):
1. В противоточном, абсорбере содержание поглощаемого компонента в
газе изменяется от Yн до Yк. Абсорбер орошается чистым поглотителем
с удельным расходом i = L/G. Уравнение линии равновесия Y* = mХ.
Содержание   компонента   в   газе   на   выходе   из   аппарата   должно   быть
снижено до Y*
К.
Определить:
1) как следует изменить высоту насадки, чтобы при тех же расходах фаз
достичь Y*
2) при каком удельном расходе поглотителя i*  необходимо работать,
К;
чтобы достичь Y*
К, не меняя высоты насадки. 2. В насадочном абсорбере чистой водой поглощается целевой компонент
А из его смеси с воздухом при давлении П и температуре t. Расход газа
V0,   (при   0ºС,   760   мм   рт.   ст.),   начальное   содержание   извлекаемого
компонента   в   газе   уH,   степень   извлечения   компонента   равна   ηп.
Коэффициент избытка орошения

, коэф
фициент массопередачи К. Определить расход воды, диаметр абсорбера
ωз (скорость
и высоту насадки. Принять рабочую скорость газа  =0,8∙
газа в точке захлебывания).
φ
, коэффициент смачивания
ψ
ω 3. Колонный   насадочный   абсорбер   имеет   диаметр   D   и   высоту   слоя
насадки Н. Плотность орошения насадки Г, м3/(м2∙с). Наибольший по
протяженности   участок   гидравлической   сети   от   абсорбера   до
газохранилища имеет длину L1. Длина участка от теплообменника до
абсорбера L2  и  от   начала  трубопровода   до   теплообменника   L3.  На
трубопроводе   имеются:   нормальная   диафрагма   с   модулем   m,   n1
задвижек   и   n2  плавных   поворотов   на   90º   с   R0/d=4.   Теплообменник
кожухотрубчатый с трубами 25x2 мм и длиной l; диаметр кожуха Dк и
внутренний   диаметр   штуцеров   dш.   Рассчитать   значение   оптимального
диаметра  трубопровода  (по   участку   наибольшей  длины)  и   подобрать
вентилятор, обеспечивающий заданный расход газа. Перепад давления
при прохождении газом орошаемой насадки Δрcp. 4.   В   абсорбере   непрерывного   действия   производится   очистка   газа   от
примесей при атмосферном давлении. Расход газа Vг (при н. у.), его начальная
температура t0. В циклоне газ предварительно обеспыливается и затем охла
ждается в теплообменнике до температуры t1; после абсорбера газ поступает в
газохранилище, где поддерживается избыточное давление Δр (см. рис.) Рис. Схема установки к заданию 4: Аб  абсорбер; В  вентилятор; Т  теплообменник; ГХ
газохранилище; Ц  циклон Д  диафрагма; 3 – задвижка
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 9.
Расчёт основных размеров ректификационных аппаратов.
Пример 1.  Жидкая смесь содержит 65%     (мол.) толуола и 35% (мол.)
четыреххлористого углерода (ч. х. у.). Определить  относительную массовую
концентрацию толуола
Xв
кг тол

.
.
кг ч х у
.
xС , (в кг/м3).
 и его объемную массовую концентрацию
Решение:
Относительная массовая концентрация толуола:
X

M
M

x
тол


. 1
.
ч х у
x

где
толM      мольная   масса   толуола   (92   кг/кмоль);

.ч х уM   то   же
.
четыреххлористого углерода (154 кг/кмоль); х  мольная доля толуола.
X

92 0,65



154 1 0,65

1,11
кг тол/ кг ч. х. у

Чтобы   рассчитать   объемную   массовую   концентрацию   толуола   Си,
необходимо знать плотность смеси рсм. Для расчета плотности предварительно
найдем массовую долю толуола х:

0,526


x
X

X
1
1,11

1 1,11
Далее   находим:   плотность   толуола   ртол  =   875   кг/м3,   плотность
четыреххлористого углерода рч х у = 1640 кг/м3.




 Считая, что изменение объема при смешении не происходит, т. е. объем
смеси равен сумме объемов компонентов, находим объем 1 кг смеси

0,526 0, 474
875
1640

см
0,89 10
1


0,89 10


3
кг/м³;

1123, 4
 кг/м³;

3
Можно рассчитать рсм и так:

см

X


1
X
1
 
чху
тол


1 1,11
1
1,11
1640 8,55


1123, 4
 кг/м³;
Объемная  массовая   концентрация толуола:
xC
x  
1123, 4 0,526 590,9


 кг/м³
Задания для практической работы № 9 (варианты):
1. Определить температуру кипения при атмосферном давлении жидкой
смеси толуола и воды, учитывая их полную взаимную нерастворимость.
2. Вычислить   состав   равновесной   паровой   фазы   при   60ºС   для   жидкой
смеси,   состоящей   из   40%   бензола   и   60%   толуола   (молярные   доли),
считая, что смесь характеризуется законом Рауля. Найти также, какого
состава жидкая смесь бензола и толуола кипит при 90ºС под общим
давлением 760 мм рт. ст
4.
3. В  перегонном  кубе  производится  разгонка 1000 кг  смеси, в которой
массовая   доля   этанола   60%   и   воды   40%.   После   отгонки   в   кубовом
остатке массовая доля спирта 5%. Определить состав дистиллята, его
массу и массу кубового остатка.
 При расчете ректификационной  колонны с колпачковыми  тарелками
расстояние между тарелками принято равным 300 мм. Через колонну
проходит 3200 м3/ч пара плотностью 1,25 кг/м3  (при н. у.). Плотность
жидкости   930   кг/м3.   Абсолютное   давление   в   колонне   1,2   кгс/см2,   а
средняя   температура   равна   40ºС.   Определить   требуемый   диаметр
колонны.
5. Определить число тарелок в ректификационной колонне непрерывного
действия   для   разделения   смеси   метанолвода   под   атмосферным
давлением.   Молярная   доля   метанола   в   питании   колонны   31,5%,   в
дистилляте   97,5%   спирта,   в   кубовом   остатке   1,1%.   Коэффициент
избытка   флегмы   1,77.   Число   тарелок,   эквивалентное   одной   ступени
изменения концентрации, равно 1,7. 6.
 В действующей периодически тарельчатой ректификационной колонне
под атмосферным давлением разгоняется жидкая смесь тетрахлорида
углерода и дихлоряда серы, молярная доля SС12 50 %. Молярная доля
SС12  в дистилляте должна составлять 90%, в кубовом остатке после
ректификации  15%. Коэффициент избытка флегмы 1,2. Определить
минимальные числа флегмы в конце и в начале разгонки и необходимое
число   тарелок,   если   на   одну   ступень   изменения   концентрации
приходится 1,7 тарелки.
7. В ректификационную колонну непрерывного действия додается смесь, в
которой   молярная   доля   СН4  30   %   и   N2  70   %.   Смесь   поступает   в
количестве 1000 м3/ч в парообразном состоянии при ра6с=10 кгс/см2 и
температуре насыщения. Объемный расход (в м3/ч) указан при н. у. В
результате разделения в колонне получаются газообразные продукты:
фракция метана с содержанием 3 % N2 и фракция азота с содержанием
5 % СН4.
8. Определить высоту и диаметр верхней (укрепляющей) части насадочной
ректификационной колонны для разделения смеси метанол  вода при
атмосферном давлении. В колонну подается 1500 кг/ч исходной смеси,
в которой молярная доля спирта 40% и воды 60 %. Молярная доля
спирта в дистилляте 97,5 %, в кубовом остатке 2 %. Число флегмы R =
1,48,   В   качестве   насадки   применены   кольца   25х25х3   мм.   Колонна
работает в режиме эмульгирования.
 В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется под
атмосферным давлением смесь этанол  вода, молярная доля этанола в
смеси   25%.   Требуемое   содержание   спирта   в   дистилляте   80%,
допускаемое   содержание   спирта   в   кубовом   остатке   не   выше   0,1%.
Определить рабочее число флегмы и относительные молярные расходы
питания, подаваемого острого водяного пара и кубового остатка.
9.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 10.
Расчёт адсорберов непрерывного и периодического действия.
Пример   1.  Определить   требуемое   количество   активированного   угля,
высоту слоя адсорбента и диаметр адсорбера периодического действия для
поглощения паров бензина из смеси его с воздухом. Расход паровоздушной
смеси  GПВС  = 3450  м3/ч.  Начальная   концентрация  бензина   С0  =  0,02  кг/м3.
Скорость   паровоздушной   смеси
  =   0,23   м/с,   считая   на   полное   сечение
аппарата, динамическая активность угля по бензину 7% (масс.), остаточная
активность после десорбции 0,8% (масс.), насыпная плотность угля ρнас = 500
кг/м3.   Продолжительность   десорбции,   сушки   и   охлаждения   адсорбента
составляет 1,45 ч.
ω
Решение: Для поглощения бензина за 1,45 ч необходимо адсорбента
G =       GПВС* * Сτ
0      =  3450*1,45*0,02   = 1612 кг
                                   0,07 – 0,008           0,07 – 0,008
При     заданной   скорости   паровоздушной   смеси   и   расходе,   диаметр
адсорбера должен быть равен
                                                     3600* *0,785
ω
D =

 GПВС         = 2,3 м
Высота слоя адсорбента
                                  ρнас*0,785* D2         500*0,785*2,32
Н =
 G               =            1612           = 0,8 м

Задания для практической работы № 10 (варианты):
1. Рассчитать
  количества
  равновесные
этила,
адсорбированные двадцатью килограммами активированного угля при
температурах   20   и   15°С   и   одинаковом   парциальном   давлении
парообразного хлористого этила в воздухе р=0,162 кгс/см2. Равновесие
описывается изотермой Ленгмюра с параметрами а*м = 0,56 кг/кг угля;
b20 = 0,013 и b15 = 0,12 (мм рт. ст.)1.
  хлористого
2. Определить   количество   пропана,   адсорбируемого   1  кг   силикагеля   в
равновесных   условиях   при   температуре   20°С   и   относительных
давлениях   пропана   р/р*   =   0,05   и   0,15.   Справедлива   изотерма
равновесия БЭТ с параметрами а*м = 2,0% и С1 = 19.
3. Определить   количество   поглощенного   СS2  одним   килограммом
цеолита NаА при 20ºС и парциальном давлении СS2 р = 30 мм рт. ст.
Система   NаА      СS2  описывается   изотермой.   Коэффициент
эффективности для СS2 p = 2,08; структурная константа для NаА В =
4,9∙106∙K2; параметр W0 = 0,205∙103 м3/кг.
4. Вычислить время окончания процесса адсорбции внутри сферической
частицы активированного угля СКТ при ее заполнении бензолом при
следующих   условиях:   диаметр   частицы   d   =   2∙103  м;   концентрация
адсорбтива в окружающем частицу газе С0 = 20∙103кг/м3; температура
процесса t = 20°С; коэффициент эффективной диффузии бензола через
насыщенный слой внутри частиц Dэф = 2,3∙106 м2/с.
5. Частицами активированного угля сферической формы диаметром d =
4∙103м   адсорбируется   хлористый   этил   при   постоянном   его парциальном давлении в окружающей частицы среде р = 1,5 мм рт. ст. и
температуре   200С,   Равновесие   описывается   изотермой   Ленгмюра   с
параметрами а*м = 0,55 кг/кг угля и b = 0,013 (мм рт.ст.)1. Определить
среднюю   концентрацию   хлористого   этила   в   первоначально   чистых
частицах   угля   через   200   с   после   начала   адсорбции.   Коэффициент
диффузии хлористого этила в воздухе при 20°С принять D = 7,9∙106
м2/с; плотность частицы угля ру = 1,2∙103 кг/м3.
6. Вычислить   значение   коэффициента   массоотдачи   от   потока   воздуха,
содержащего   примесь   сероуглерода,
  фильтрующегося   через
неподвижный слой сферических частиц адсорбента диаметром 3∙103 м.
Массовый   поток   воздуха   0,50   кг/(м2∙с).   Температура   воздуха   20°С.
Порозность неподвижного слоя ε0 = 0,4.
7. Найти значение общего коэффициента массопередачи при адсорбции
паров воды из потока воздуха в аппарате с псевдоожиженным слоем
сферических   частиц   цеолита   NаА;   диаметр   частиц   2∙103
 м.
Температура изотермического процесса 200С; объемный расход газа на
1 м2  поперечного сечения слоя 5,0∙103  м3/(м2∙с). Концентрация паров
влаги в поступающем воздухе 3,5∙103 кг/м3.
8. Определить   максимальное   и   реальное   время   защитного   действия
неподвижного слоя активированного угля СКТ высотой 400 мм при
фильтровании через него потока воздуха с начальной концентрацией
ларов бензола С0 = 25∙103 кг/м3 и температурой 20°С. Скорость воздуха
на   полное   сечение   аппарата   0,46   м/с;   изотерма   адсорбции
прямоугольная;   равновесная   емкость   частиц   адсорбента   а*м   =   270
кг/м3, порозносгь слоя с0  = 0,38. Потеря времени защитного действия
слоя согласно опытным данным τ0 = 820 с.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 11.
Определение расхода воздуха
Пример 1. Определить количество влаги (u), испаренной из материала за
1 час, и массу сухого материала (G2), если на сушку поступает G1 = 1200 кг/ч
материала с начальной влажностью w1  = 77%. Высушенный материал имеет
влажность w2 = 10%.
Решение:
Количество испаренной влаги определяется по формуле Масса высушенного материала рассчитывается по формуле
Задания для практической работы № 11 (варианты):
1. В барабанной сушилке высушивается 6000 кг/час влажного материала
от начальной влажности 8% до конечной влажности 1%. Определить
количество удаляемой влаги в сушильном аппарате.
2. Определить размеры сушильного барабана, если известно, что объемное
напряжение по влаге равно 10 кг /м3∙ч, а количество удаляемой влаги в
барабане равно 0,118 кг/с.
3. Определить   параметры   воздуха   на   входе   в  сушильный   барабан,  если
известно: X0 = 0,008 кг вл./кг а.с.в.; t1 = 100 ºC, а энтальпия воздуха на
входе в сушильный барабан равна 123 кДж/кг,,    = 70%. Определить
параметры воздуха на выходе из сушильного барабана, если известно,
что qдоп = 0, q0 = 0, qм = 0, qT = 0.
4. Определить   удельные   потери   тепла   в   окружающую   среду
изолированным барабаном, диаметр которого равен 2,2 м, а длина 12 м,
если   барабанная   сушилка   располагается   в   помещении,   а   количество
удаляемой влаги равно 0,118 кг/с.
5. Удельные потери тепла в окружающую среду и с материалом равны  =
70%, q0  = 156,5 кДж/кг уд.вл., qm  = 252,9 кДж/кг уд.вл. Определить
параметры воздуха на выходе из сушильного барабана, если известно,
что:   температура   воздуха   на   входе   в   барабан   t1  =   100ºС;
влагосодержание   на   входе   в   барабан   X1  =   0,008   кг   вл./кг   а.с.в.;
относительная влажность воздуха на выходе из барабана 2%.
6. Определить объемный расход воздуха на выходе из барабана сушильной
установки,  если   параметры   воздуха   имеют   следующие   значения:  t2  =
37,7ºC, X2  = 0,0292 кг/кг ; X1  = 0,008 кг/кг; а количество удаляемой
влаги в сушилке составляет 0,118 кг/с.
7. Рассчитать   скорость   движения   воздуха   на   выходе   из   барабанной
сушилки, если диаметр барабана равен 2,2 м., коэффициент заполнения
барабана   высушиваемым   материалом   —   0,15,   а   объемный   расход
влажного воздуха на выходе из барабана равен 5,23 м3/с. 8. Рассчитать   удельный   действительный   расход   первичного   воздуха   в
топочной   камере   сушильной   установке,   если   в   качестве   топлива
используется   мазут,   а   содержание   кислорода   в   продуктах   сгорания
можно принять равным 3,5%.

file_name: Практические занятия П и А.doc

description: Новокуйбышевск, 2017г

intro: Дано содержание практических работ, описание практических  работ,методические указания по их проведению. Вкючает в себя технологические схемы и их описание технологических схем,  примеры по выполнению практических работ по образовательному курсу. Дано описание по оформлению практических работ. Приведены примеры расчётов, а также вопросы по теме.