Тепломассообменные процессы и оборудование

Задача В трубчатом двухходовом воздухоподогревателе парового котла (рис.1) воздух в количестве G₂ = 21,5 кг/с должен нагреваться от t ’₂ = 30°С до t ”₂ = 260°С. Определить необходимую площадь поверхности нагрева, высоту труб в одном ходе l₁ и количество труб, расположенных поперек и вдоль потока воздуха. Дымовые газы (13% СО2, 11% Н2О, 76% N2) в количестве G1=19,6 кг/с движутся внутри стальных труб (lс = 46,5 Вт/(м . ×К)) диаметром d = 53х3 мм со средней скоростью w1 = 14 м/с. Темпе- ратура газов на входе в воздухоподогреватель t ’ 1=380°С. Воздух движется поперек трубного пучка со средней скоростью в узком сечении пучка w2=8 м/с. Трубы расположены в шахматном порядке с шагом S1=S2=1,3d2.

Задача

Рассчитать теплообменник для предварительного подогрева 10%-ного раствора NaOH, поступающего затем на выпаривание. Для нагрева применяется конденсат при температуре t’1 =140°C (P=0,361 МПа); расход нагреваемого раствора G2=17000 кг/ч; начальная температура раствора t2′ =35°C; конечная температура раствора t″2 = 100^оC; расход теплоносителя G1=28000 кг/ч.
Потери теплоты на окружающую среду принять равным нулю. Давление подаваемого раствора равно 0,4 МПа.

Задача Выполнить тепловой конструктивный расчет вертикального пароводяного кожухотрубного подогревателя тепловой мощностью Q=25 МВт. Параметры греющего пара: давление пара p1=0,25 МПа, начальная температура t’1=1300C.  Начальная и конечная температуры нагреваемой воды t’2=700C и t”2=1200C. Поверхность нагрева выполнена из латунных труб d2/d1=20/18 мм. Вода проходит по трубам, пар – в межтрубном пространстве. Теплообменник расположен вертикально. Высота труб H=4 м; h=0,99. 

Задача

Спроектировать аппарат для охлаждения керосина атмосферным воздухом. Исходные данные для расчёта: расход керосина G1 = 36000 кг/ч; его температура на входе t’1 =100⁰C и на выходе из аппарата t’’1 =40⁰C; давление 0,1 МПа. Температура воздуха до аппарата t’2=–20⁰C, за аппаратом t’’2 = 36⁰C.

Задача Жидкая смесь содержит 58,8% (мол.) толуола и 41,2 % (мол.) четыреххлористого углерода. Определить относительную массовую концентрацию толуола X (в кг толуола/кг ч.х.у.) и его объемную массовую концентрацию C_x (в кг/м³). 

Задача. В скруббере аммиак поглощается водой из газа под атмосферным давлением. Степень извлечения равна 90%. Начальное содержание аммиака в газе 0,03 кмоль/кмоль инертного газа. Вода, выходящая из скруббера, содержит аммиака 0,02 кмоль/кмоль воды. Путем отвода теплоты в скруббер поддерживается постоянная температура. Данные о равновесных концентрациях аммиака в жидкости и газе при температуре поглощения приведены в таблице. Определить требуемое число единиц переноса n_oy:

1) графическим построением;

2) методом графического интегрирования.

Задача. При температуре 25°С приведены в соприкосновение: воздух атмосферного давления, содержащий 14% (об.) ацетилена, и вода, содержащая растворенный ацетилен в количестве: а) 0,29⋅10-3 кг на 1 кг воды; б) 0,153⋅10-3 кг на 1 кг воды. Определить: 1) из какой фазы в какую будет переходить ацетилен; 2) движущую силу этого процесса перехода в начальный момент времени (в относительных мольных концентрациях). Атмосферное давление 765 мм рт. ст. Равновесные концентрации ацетилена в газовой и в жидкой фазах определяются законом Генри. 

Задача. В массообменном аппарате, работающем под давлением рабс = 3,1 кгс/см², коэффициенты массоотдачи имеют следующие значения: bу = 1,07 кмоль/(м²⋅ч(∆у = 1)), bх = 22 кмоль/(м²⋅ч(∆х = 1)). Равновесные составы газовой и жидкой фаз характеризуются законом Генри р* = 0,08⋅10⁶х. Определить: а) коэффициенты массопередачи К_у и К_х; б) во сколько раз диффузионное сопротивление жидкой фазы отличается от диффузионного сопротивления газовой фазы.

Задача.  Вычислить коэффициент диффузии сероводорода в воде при 40°С. 

Задача. Определить расход серной кислоты для осушки воздуха при следующих данных. Производительность скруббера 500 м3/ч (считая на сухой воздух при нормальных условиях). Начальное содержание влаги в воздухе 0,016 кг/кг сухого воздуха, конечное содержание 0,006 кг/кг сухого воздуха. Начальное содержание воды в кислоте 0,6 кг/кг моногидрата, конечное содержание 1,4 кг/кг моногидрата. Осушка воздуха производится при атмосферном давлении.