«ЗАДАЧИ ПАВЛОВ, РОМАНКОВ РАЗДЕЛ 5 Выпаривание» - Задача/Задачи

Содержание

5.1. Рассчитать удельный расход сухого насыщенного водяного пара при выпаривании воды под атмосферным давлением и под вакуумом (разрежением) 0,8 кгс/см2. Абсолютное давление греющего водяного пара в обоих случаях рабс = 2 кгс/см2. Вода поступает на выпарку: а) при температуре 15 °С; б) подогретой до температуры кипения.

5.2. Производительность выпарного аппарата по исходному раствору 2650 кг/ч. Концентрация исходного раствора 50 г/л воды. Концентрация выпаренного раствора 295 г на 1 л раствора. Плотность выпаренного раствора 1189 кг/м3. Найти производительность аппарата по выпаренному раствору.

5.3. Как изменится производительность выпарного аппарата, если на стенках греющих труб отложится слой накипи толщиной 0,5 мм? Коэффициент теплопередачи К для чистых труб равен 1390 Вт/(м2-К). Коэффициент теплопроводности накипи λ = 1,16 Вт/(м.К).

5.4. Производительность выпарного аппарата, обогреваемого насыщенным водяным паром с избыточным давлением ри;зб = 1,5 кгс/см2, необходимо повысить с 1200 до 1900 кг/ч (по разбавленному раствору). Выпаривание производится под атмосферным давлением, температура кипения раствора в аппарате 105°С, раствор подается на выпарку подогретым до температуры кипения. Определить, какого давления греющий пар надо подавать в аппарат. Тепловые потери не учитывать, коэффициент теплопередачи считать неизменным, так же как и конечную концентрацию раствора.

Введение

5.14. Дифенил (С6Н5)2 кипит под атмосферным давлением при 255 °С. Вычислить удельную теплоту испарения, а также удельную теплоемкость жидкого дифенила.

5.15. 48% водный раствор едкого натра кипит под давлением 760 мм рт. ст. при 140 °С, а под абсолютным давлением рабо =0,2 кгс/см2 - при 99 °С. Определить удельную теплоту испарения воды из этого раствора при давлении 0,8 кгс/см2, а также удельную теплоемкость раствора.

5.16. Определить температуру кипения бромбензола под абсолютным давлением рабс =0,1 кгс/см2 по диаграмме линейности и по номограмме XIV. Определить также удельную теплоту испарения бромбензола при этом давлении.

5.17. Определить давление насыщенного пара бензальдегида при 120 °С, пользуясь диаграммой линейности.

5.18. Воспользовавшись правилом Бабо и табл XXXVI, определить температуру кипения 42,5% водного раствора азотнокислого аммония при абсолютном давлении рабс = 0,4 кгс/см2.

5.19. В вакуум-выпарной аппарат (рис. 5.1) поступает 10 т/ч 8% водного раствора азотнокислого аммония при температуре 74 °С. Концентрация упаренного раствора 42,5%. Абсолютное давление в среднем слое кипящего раствора рср = 0,4 кгс/сма. Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара риаб 1 кгс/см2. Принять ΔtГэф = 6,1 К. Коэффициент теплопередачи 950 Вт/(м2. К). Потери теплоты составляют 3% от суммы (Qнаг + Qисп). Определить площадь поверхности нагрева выпарного аппарата.

5.20. По данным предыдущей задачи определить абсолютное давление в барометрическом конденсаторе, если гидравлическая депрессия ΔtГс = 1 К, а гидростатическая депрессия ΔtГэф = 6,1 К.

5.21. 2200 кг/ч разбавленного водного раствора упариваются от 7 до 24% (масс.) под атмосферным давлением. Разбавленный раствор подается в выпарной аппарат при 19 °С. Температурная депрессия 3,5 К, гидростатическая 3,0 К, гидравлическая 1,0 К. Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара ризб = 2 кгс/см2. Коэффициент теплопередачи 1100 Вт/(м2-К). Определить требуемую поверхность теплообмена в аппарате и расход греющего пара, принимая потери теплоты в окружающую среду в размере 5% от суммы (Qнаг + Qисп) и влажность греющего пара 5%.

5.22. Как изменится производительность выпарного аппарата, работающего под атмосферным давлением, при обогреве насыщенным .водяным паром с избыточным давлением ризб = 1,2. кгс/см*, если в аппарате создать вакуум 0,7 кгс/ом2, а обогрев перевести на пар с избыточным давлением 0,6 кгс/см2? Гидростатический эффект для среднего слоя ΔрГэф = 9,81-103 Па; в обоих случаях считать температурную депрессию 4 К; раствор поступает на выпарку подогретым до температуры кипения в аппарате. Коэффициент теплопередачи считать неизменным. Тепловыми потерями пренебречь.

5.23. В выпарном аппарате концентрируется водный раствор от 14 до 30% (масс.). Греющий насыщенный водяной пар имеет давление (абсолютное) 0,9 кгс/см2. Полезная разность температур 11,2 К. Гидростатическая депрессия ΔtГэф = 3 К. Определить часовой расход разбавленного раствора, поступающего в аппарат, если площадь поверхности теплообмена в нем 40 м4, а коэффициент теплоотдачи составляет 700 Вт/(м2-К). Разбавленный раствор поступает в аппарат подогретым до температуры кипения. Среднее давление в аппарате (абсолютное) 0,4 кгс/см*. Тепловыми потерями пренебречь.

5.24. Определить расход греющего насыщенного водяного пара (абсолютное давление 2 кгс/см2) и площадь поверхности нагрева выпарного аппарата, в котором производится упаривание 1,6 т/ч раствора от 10 до 40 % (масс.). Среднее давление в аппарате (абсолютное) 1 кгс/см2. Разбавленный раствор поступает на выпарку при 30 °С. Полезная разность температур 12 К. Гидростатическая депрессия ΔtГэф = 4 К. Коэффициент теплопередачи 900 Вт/(м2-К). Тепловые потери принять равными 5 % от полезно используемого количества теплоты Qнаг + Qисп.

Выдержка из текста работы

5.25. Раствор поташа упаривается от 8 до 36% (масс.) под вакуумом 0,2 кгс/см2. Начальное количество раствора 1500 кг/ч. Определить количество воды, подаваемой: а) в барометрический конденсатор; б) в поверхностный конденсатор, принимая температуру отходящего конденсата на 5 °С ниже температуры конденсации. Вода в обоих случаях нагревается от 15 до 35 °С.

5.26. В выпарном аппарате производится концентрирование водного раствора от 12 до 38% (масс.) под вакуумом (в конденсаторе) 600 мм рт. ст. (см. рис. 5.1). Расход охлаждающей воды в барометрическом конденсаторе 40 м3/ч, вода нагревается от 14 до 30 °С. Определить часовую производительность выпарного аппарата по разбавленному и концентрированному раствору. Температурной депрессией пренебречь. Атмосферное давление 747 мм рт. ст.

5.27. Вакуум в выпарном аппарате над раствором 0,7 кгс/см4, Расход разбавленного водного раствора, поступающего на выпарку, 2,4 т/ч, его концентрация 12% (масс). Конечная концентрация 32% (масс.). В барометрический конденсатор подается 38,6 м3/ч холодной воды с температурой 12 °С. Определить температуру воды на выходе из барометрического конденсатора. Гидравлическим сопротивлением паропровода и температурной депрессией пренебречь.

5.28. В трехкорпусной выпарной батарее, работающей по прямоточной схеме (см. рис. 5.7), подвергается упариванию 1300 кг/ч водного раствора с начальной концентрацией 9% (масс.) до конечной концентрации 43% (масс.). Вычислить концентрации раствора по корпусам, если известно, что в каждом следующем корпусе выпаривается воды на 10% больше, чем в предыдущем.

5.29. Какое предельное число корпусов может быть в многокорпусной выпарной установке, если избыточное давление греющего насыщенного водяного пара в первом корпусе ризб = 2,3 кгс/см2, остаточное давление в конденсаторе 147 мм рт. ст. Сумму температурных потерь во всех корпусах принять равной 41 К. Допустимая полезная разность температур в каждом корпусе должна быть не меньше 8 К.

5.30. В двухкорпусной установке, работающей по прямоточной схеме, упаривается 1000 кг/ч водного раствора азотнокислого натрия. Начальная концентрация 10% (масс.), конечная после первого корпуса 15% (масс.), конечная после второго 30% (масс.). Конечная температура раствора после первого корпуса 103 °С, после второго 90 °С. Определить, сколько воды испарится во втором корпусе за счет самоиспарения и какой это составит процент от общего количества воды, испаряющейся во втором корпусе.

5.31. В двухкорпусную выпарную установку, работающую по прямоточной схеме, поступает 1000 кг/ч водного раствора хлористого магния. Начальная концентрация раствора 8% (масс.). Концентрация раствора после первого корпуса 12% (масс.). Абсолютное давление над раствором в первом корпусе 1 кгс/см2, во втором корпусе 0,3 кгс/см2. Конечная температура раствора после первого корпуса 104 °С, после второго 77 °С. Определить, до какой конечной концентрации упаривается раствор во втором корпусе, если обогрев второго корпуса осуществляется за счет вторичного пара первого корпуса (отбора экстра-пара нет). Тепловыми потерями пренебречь.

Заключение

5.32. Во второй корпус двухкорпусной установки, работающей по прямоточной схеме без отбора экстра-пара, поступает из первого корпуса 500 кг/ч 16% водного раствора углекислого натрия с температурой 103 °С. Абсолютное давление над кипящим раствором в первом корпусе 1 кгс/см2, во втором корпусе 0,6 кгс/см2. Концентрированный раствор, выходящий из II корпуса с температурой 89°С и концентрацией 28% (масс.), используется в противоточном теплообменнике для подогрева разбавленного раствора, поступающего на выпарку. Пренебрегая тепловыми потерями и депрессией, определить: а) концентрацию разбавленного раствора, подаваемого на выпарку; б) на сколько градусов будет подогрет разбавленный раствор в теплообменнике, если концентрированный раствор выходит из теплообменника с тем-пературой 32 °С. Удельная теплоемкость концентрированного раствора 3,35-103 Дж/(кг-К).

5.33. В двухкорпусную выпарную установку, работающую по прямоточной схеме, поступает 1000 кг/ч водного раствора хлористого кальция. Начальная концентрация раствора 8 % (масс.), конечная 30% (масс.). В первом корпусе абсолютное давление вторичного пара 1 кгс/см2, во втором 0,3 кгс/см2. Конечная температура раствора после первого корпуса 104 °С, после второго 78 °С. В первом корпусе образуется 400 кг/ч вторичного пара. Часть этого пара (рис. 5.5) отбирается на сторону (экстра-пар). Пренебрегая тепловыми потерями, определить, какое количество экстра-пара отбирается.

5.34. В однокорпусный выпарной аппарат (рис. 5.6), работающий с тепловым насосом (сжатие вторичного пара в турбокомпрессоре), поступает разбавленный водный раствор с концентрацией 5% (масс.). Из аппарата выходит 550 кг/ч раствора с концентрацией 15% (масс.). Температурная депрессия

2,5 К. Гидростатическим эффектом и гидравлическим сопротивлением пренебречь. Турбокомпрессор сжимает вторичный пар от 1 до 2 кгс/см2. Тепловые потери составляют 5% от (Qнаг + Qисп). Начальная температура разбавленного раствора 70 °С. Определить: а) сколько приходится добавлять греющего насыщенного водяного пара (пар сухой насыщенный, избыточное давление ризб - 2 кгс/см2); б) какую мощность потребляет турбокомпрессор, если общий к.п.д. его равен 0,72.

5.35. До какой температуры надо охладить горячий 40% водный раствор калиевой селитры, чтобы после охлаждения и выпадения кристаллов концентрация маточного раствора стала вдвое меньше исходной?

5.36. Сколько килограммов кристаллов выделится при охлаждении от 30 до 15 °С 4,2 т раствора соды, содержащего 2,5 моль соды на 1000 г воды? Сода кристаллизуется с 10 молекулами воды. 5.37. Определить необходимую площадь поверхности охлаждения противоточного кристаллизатора, в котором охлаждается от 85 до 35 °С 10 000 кг/ч раствора, содержащего 7,0 моль сернокислого аммония на 1000 г воды. При охлаждении испаряется вода (5% от массы начального раствора). Коэффициент теплопередачи 127 Вт/(м2-К). Охлаждающая вода нагревается от 13 до 24 °С. Определить также ее расход.

Задача 5.37. Определить необходимую площадь поверхности охлаждения противоточного кристаллизатора, в котором охлаждается от 85 до 35°С 10000 кг/ч раствора, содержащего 7,0 моль сернокислого аммония на 1000 г воды. При охлаждении испаряется вода (5% от массы начального раствора). Коэффициент теплопередачи 127 Вт/(м2-К). Охлаждающая вода нагревается от 13 до 24°С. Определить также ее расход.

Список литературы

Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии /Учебное пособие/, К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, 9-ое изд. перераб. и дополнен. Л. Химия,1987-575с.

Примечания

Все задачи решены (цена за одну задачу)