 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Тема 4. Сушка. Адсорбция
|
Читайте также: |
51-60. Определить расход воздуха, тепла, диаметр и длину реальной воздушной сушилки барабанного типа с лопастями для высушивания сыпучего материала при следующих исходных данных:
1. Производительность сушилки G, кг/ч (по влажному материалу)
2. Влажность материала:
начальная – Wн, % мас.;
конечная – Wк, % мас.
3. Температура материала на входе в сушилку – θºС, на выходе – θкºС.
4. Характеристика состояния воздуха на входе в калорифер tº = 15ºС, φо = 0,7; на выходе из калорифера – t1ºС, на выходе из сушилки – t2ºC.
5. Удельные потери тепла в окружающую среду (qп) принять 6-8 % от удельного расхода тепла в теоретической сушилке;
6. Напряжение по влаге
7. Удельная теплоемкость высушенного материала
8. При подборе размеров сушилки использовать стандартный диаметр барабана от 0,8 до 2,8 м, через 0,2 (0,8; 1,0; 1,2…2,8) при наполнении соотношения длины барабана к диаметру L/D 3,5 – 7. W (кг/с) – количество влаги, удаленной в сушилке из материала (определяется из материального баланса). V (м3) – объем сушки.
Значения величин приводятся в таблице 11.
Таблица 11
| № задачи | G, кг/ч | Wн, % масс | Wк, % масс | θн, ºС | θк, ºС | t1, ºC | t2, ºC | A, кг/м2с |
| 0,2 | ||||||||
| 0,3 | 6,5 | |||||||
| 0,4 | ||||||||
| 0,5 | 7,5 | |||||||
| 0,6 | ||||||||
| 4,5 | 0,3 | 8,5 | ||||||
| 5,5 | 0,4 | 9,5 | ||||||
| 6,5 | 0,35 | 10,5 | ||||||
| 7,5 | 0,45 | |||||||
| 8,0 | 0,55 | 11,5 |
61-70. Определить необходимое количество адсорбента, диаметр аппарата и продолжительность процесса в адсорбере периодического действия с неподвижным слоем адсорбента для поглощения паров компонента из паро-воздушной смеси активированным углем. Температура процесса t = 20 ºC. Давление атмосферное. Для определения скорости использовать уравнение!!!!
Исходные данные приведены в таблице 12.
Таблица 12
| № задачи | Количество паровоздуш-ной смеси, поступающее в адсорбер за один период | Поглоща-емый компонент смеси | Начальная концен-трация компонента, Со, кг/м3 | Высота слоя адсор-бента Н, м | Марка погло-тителя |
| Диэтило-вый эфир | 0,008 | 0,75 | АГ-3 | ||
| Этиловый спирт 70% | 0,007 | 1,2 | АГ-5 | ||
| Диэтиловый эфир 30% | 0,025 | 1,1 | АР-3 | ||
| Этиловый спирт | 0,0085 | 1,00 | АГ-3 | ||
| Бензол | 0,015 | 1,00 | АГ-5 | ||
| Этиловый спирт 70% | 0,009 | 0,8 | АГ-3 | ||
| Диэтиловый эфир 30% | 0,018 | 0,85 | АГ-3 | ||
| Этиловый спирт | 0,009 | 1,1 | АГ-5 | ||
| Метиловый спирт | 0,0085 | 1,2 | АГ-5 | ||
| Этиловый спирт | 0,008 | 0,8 | АГ-5 |
Концентрация поглощаемого вещества на выходе из аппарата (проскоковую) принять начальной 5% от начальной.
Контрольные вопросы.
1. Схема фильтр-пресса, принцип его работы, область применения.
2. Схема действия барабанного вакуум-фильтра с наружной поверхностью фильтрования.
3. Ленточный вакуум-фильтр, принцип его работы.
4. Порядок расчета фильтрующей центрифуги непрерывного действия.
5. Гидроциклоны, принцип их работы и область применения.
6. Схема батарейного циклона и принцип его работы.
7. Физические основы электрической очистки газов.
8. Критериальные уравнения для определения мощности на перемешивание в жидкой фазе механическими мешалками.
9. Турбинные мешалки для перемешивания в жидких средах. Область их применения.
10. Пневматическое перемешивание. Область применения, устройство, оценка качества перемешивания.
11. Осаждение шарообразных частиц в поле действия сил тяжести. Расчет скорости осаждения. Зоны осаждения и коэффициент сопротивления. Метод определения скорости осаждения по Лященко.
12. Осаждение шарообразных части в центробежном поле. Циклонный пресс. Методика расчета циклона.
13. Мокрая очистка газов. Классификация аппаратов для мокрой очистки газов.
14. Электрическая очистка газов. Область применения, способы очистки. Устройство электрофильтров.
15.
16. Классификация жидких неоднородных систем. Способы разделения. Материальный баланс процессов разделения.
17. Конструкция отстойников (с наклонными полками, конусный отстойник, с коническими тарелками, со скребками).
18. Центрифугирование. Центробежная сила. Классификация центрифуг. Индекс производительности центрифуг.
19. Дифференциальное уравнение фильтрования. Преобразование этого уравнения для режима работы с постоянным перепадом давления и режима постоянной скорости фильтрования.
20. Расчет производительности отстойных и фильтрующих центрифуг.
21. Дифференциальное уравнение теплопроводности в неподвижной среде.
22. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок.
23. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа.
24. Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена.
25. Критерии теплового подобия и их физический смысл.
26. Критериальное уравнение теплоотдачи для круглой трубы при установившемся турбулентном режиме (без изменения агрегатного состояния теплоносителя).
27. Формула для определения коэффициента теплоотдачи при конденсации пара на вертикальной поверхности.
28. Теплоотдача при кипении жидкости.
29. Формула коэффициента теплопередачи для плоской одно- и многослойной стенок.
30. Привести формулы для определения движущей силы процесса теплопередачи для различных направлений движения теплоносителя.
31. Уравнение теплового баланса теплообменного аппарата.
32. Нагревание острым паром. Расход пара на нагревание.
33. Высокотемпературные теплоносители, применяемые в химической промышленности.
34. Вывод уравнения средней движущей силы для прямотока при переменных температурах теплоносителей.
35. Методика расчета поверхностного конденсатора.
36. Способы крепления тонких труб в трубных решетках теплообменников.
37. Спиральные теплообменники, их достоинства и недостатки.
38. Нагревание электрическим током. Способы нагревания.
39. Кожухотрубчатые теплообменники с плавающей головкой и область их применения.
40. Нагревание дымовыми газами.
41. Принцип работы вертикального выпарного аппарата с центральной и выносной циркуляционными трубами.
42. Материальный и тепловой балансы однокорпусной выпарной установки.
43. Схема и принцип работы прямоточного (пленочного) выпарного аппарата. Сепарационные устройства.
44. Материальный баланс многокорпусной выпарной установки. Предварительное распределение количества
45. Тепловой баланс многокорпусной выпарной установки. Определение расхода греющего пара для любого (кроме первого) корпуса установки.
46. Коэффициенты испарения и самоиспарения в многокорпусной выпарной установке. Предел числа корпусов.
47. Температурные потери в многокорпусной выпарной установке. Способы их определения.
48. Общая и полезная разность температур многокорпусной выпарной установки.
49. Способы распределения полезной разности температур по корпусам выпарной установки.
50. Определение расхода греющего пара для первого корпуса многокорпусной выпарной установки.
51. Способы выражения состава фаз двухкомпонентных систем.
52. Материальный баланс массообменных процессов.
53. Первый закон Фика. Коэффициент молекулярной диффузии.
54. Физический смысл коэффициентов массопередачи и массоотдачи.
55. Критерии диффузного подобия. Их физический смысл.
56. Движущая сила массообменных процессов. Способы выражения.
57. Выведите уравнение аддитивности фазовых сопротивлений.
58. Для каких систем справедлив закон Генри?
59. Материальный баланс, понятие рабочей линии процесса абсорбции.
60. Минимальный и оптимальный расходы абсорбента.
61. Особенности гидродинамических режимов работы насадочных колонн.
62. Особенности гидродинамических режимов тарельчатых абсорберов.
63. Принцип ректификации. Схема ректификационной колонны с указанием потоков жидкости и пара.
64. Законы Коновалова и Вревского.
65. Схема установки непрерывной ректификации бинарной смеси.
66. Допущения, принимаемые при анализе работы ректификационной колонны.
67. Материальный баланс ректификационной колонны.
68. Вывод уравнений рабочих линий для укрепляющей и исчерпывающей частей ректификационной колонны.
69. Минимальное и рабочее флегмовые числа.
70. Способы определения оптимального числа флегмы.
71. Определение расхода греющего пара для проведения процесса ректификации.
72. Тепловой баланс ректификационной колонны.
73. Как влияет флегмовое число на высоту ректификационной колонны и расход греющего пара.
74. Особенности экстрактивной и азеотропной ректификации.
75. Схемы проведения жидкостной экстракции, области применения.
76. Законы распределения в процессе экстракции, его ограничения. Изотермы экстракции.
77. Трехугольная диаграмма Гиббса. Определение состава и количества фаз с помощью диаграммы в процессе экстракции.
78. Выбор растворителя (экстрагента).
79. Способы проведения жидкостной экстракции.
80. Кинетика жидкостной экстракции, лимитирующие стадии процесса.
81. Конвективная сушка. Схема Установки. Другие способы сушки.
82. Основные параметры влажного воздуха. Их взаимосвязь и определение по I-X диаграмме Рамзина.
83. Понятие “температура точки росы” и “температура мокрого термометра” и определение их по I-X диаграмме влажного воздуха.
84. Изображение на I-X диаграмме процессов нагревания, охлаждения, конденсации, смешивания влажного воздуха и процесса адиабатической сушки.
85. Изображение на I-X диаграмме Рамзина процесса сушки с частичной рециркуляции воздуха.
86. Уравнение материального баланса процесса сушки.
87. Уравнение теплового баланса воздушной конвективной сушилки. Внутренний баланс сушильной камеры.
88. Изображение процессов сушки на диаграмме I-X при Δ > 0.
89. Изображение процессов сушки на диаграмме I-X при Δ < 0.
90. Форма связи влаги с материалом в процессе сушки.
91. Кривая сушки влажного материала. Периоды сушки.
92. Кривая скорости сушки. Потенциал сушки.
93. Интенсивность испарения влаги для различных периодов сушки.
94. Продолжительность сушки для различных периодов сушки.
95. Конструкции камерных конвективных сушилок.
96. Конструкции ленточных и петлевых конвективных сушилок.
97. Конструкции барабанных сушилок.
98. Сушилки с кипящим “слоем”.
99. Пневматические сушилки.
100. Процесс адсорбции, его суть и применение.
101. Виды промышленных адсорбентов и их характеристика.
102. Статическая и динамическая активность адсорбента.
103. Равновесная характеристика процесса адсорбции. Уравнения изотерм адсорбции.
104. Понятие “сорбционной волны” или “фронта сорбции”.
105. Понятие “время защитного действия адсорбента”. Уравнение Шилова.
106. Массопередача при адсорбции.
107. Стадии работы адсорбента периодического действия.
108. Схема и описание работы адсорбера с неподвижным слоем адсорбента.
109. Схема и описание работы адсорбера с движущимся слоем адсорбента.
110. Схема и описание работы адсорбера с “кипящим” слоем адсорбента.
Приложение 1
Плотность растворов, ρ, 
| Раствор, и его концентрация, % масс | Температура раствора, C° | |||||||
| 1014,4 1152,6 1238,0 1331,6 1017,1 1088,6 1185,3 1292,2 1008,8 1044,8 1090,5 1137,1 1186,2 1238,0 | 1016,6 1086,6 1181,5 1286,9 1008,2 1042,7 1087,0 1132,7 1181,0 1232,0 | 1011,7 1112,9 1225,6 1317,5 1014,8 1083,5 1177,5 1281,6 1395,7 1006,4 1039,7 1082,8 1127,7 1175,4 1225,8 | 1012,0 1080,0 1173,0 1276,4 1389,5 1003,6 1036,0 1078,3 1122,6 1169,7 1219,9 | 1005,0 1131,1 1212,2 1302,7 1008,4 1076,0 1168,4 1270,9 1382,6 1000,0 1031,9 1073,4 1117,1 1164,0 1213,6 | 1004,3 1071,5 1163,3 1263,4 1376,2 995,8 1027,2 1068,2 1111.3 1157,9 1207,2 | 1118,7 1198,0 1287,5 999, 1060,4 1158,1 1259,7 1370,0 990,8 1022,1 1062,7 1105,5 1151,5 1200,6 |
Коэффициент теплопроводности растворов, λ Вт/м*град
| Раствор, и его концентрация, % масс | Температура раствора, C° | |||
|
| В интервале от 20 до 50 °C | |||
| 0,5893 0,5288 0,5642 0,5645 | ||||
| 0,5046 0,4733 0,4106 0,3573 0,3039 0,2598 0,2123 | 0,5382 0,5581 0,5139 0,456 0,3944 0,32 0,2897 0,2390 | 0,6821 0,6415 | 0,6207 0,5463 0,4907 0,4257 0,3793 0,319 0,2668 | 0,6032 0,5660 0,5104 0,5104/ 0,39441 0,3410| 0,2877 |
Динамическая вязкость растворов, μ* 
но/м 
| Раствор, и его концен-трация, % масс | Температура раствора, C° | |||||
|
| 1,92 2,17 3,14 5,8 8,9 1,64 1,58 1,49 1,51 | 1,04 1,09 1,26 1,61 1,1 1,27 1,85 3,6 5,1 0,97 0,96 0,97 1,0 1,33 | 2,25 0,79 0,79 0,79 0,84 1,14 | 0,68 0,72 0,85 1,07 1,85 0,66 0,66 0,68 0,73 0,99 | 1,55 0,55 0,57 0,64 0,64 | 0,51 0,54 0,62 0,79 0,48 0,50 0,53 0,57 |
Теплоемкость растворов, С, кДж / кг*град
| Раствор, и его концентрация, % масс | Температура раствора, C° | ||||
|
| В интервале от 20 до 50 °C 3,61 3,84 3,98 4,08 4,2 В интервале от 20 до 50 °C 3,16 3,56 3,84 4,00 4,12 | ||||
| 3,8393 3,5377 3,2657 3,0354 2,8052 | 3,8728 3,5588 3,3076 3.0524 2,8261 | 3,8728 3,3606 3,3494 3,0982 2,8470 | 3,9146 3,6425 3,3787 3,1401 2,867Г | ||
При отсутствии необходимых данных в нужном интервале температур и концентрации необходимо интерполировать и экстраполировать данные из приложения I.
Приложение 2
Равновесные составы жидкости х и пара у (% мол) бинарных смесей при 760 мм.рт.ст. в зависимости от температуры кипения t (°C)
| Смесь | Бензол - толуол | Вода - уксусная кислота | Метанол - вода | |||||
| x | y | t | y | t | y | t | ||
| 21,4 51,1 61,9 71,2 85,4 95,9 | 110,6 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82,3 80,2 | 16,7 30,3 42,5 62,6 71,6 79,5 84,6 | 118,1 113,8 110,1 107,5 105,8 104,4 103,3 102,1 101,3 100,6 | 41,8 57,9 66,5 72,9 77,9 82,5 91,5 95,8 | 87,7 81,7 75,3 73,1 71,2 69,3 67,5 64,5 | |||
| Смесь | Сероуглерод – четырёххлористый - углерод | Четыреххлористыйуглерод - толуол | Этанол - вода | |||||
| x | y | t | y | t | y | t | ||
| 24 42,3 54,4 64,5 72,6 79,1 84,8 90,1 | 76,7 62,3 56,1 53,7 .51,6 49,6 47,9 49,3 | 25,0 39,5 53,5 64,5 72,0 80,6 86,3 97,5 | 110,6 101,0 96,0 92,3 90,0 86,5 83,7 81,2 78,0 76,7 | 44,2 53,1 57,6 61,3 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 | 86,5 83,2 81,7 80,8 80,0 79.4 79,0 78,6 78,4 78,4 | |||
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
Классификация теплообменников.
Аппараты, в которых происходит процесс теплообмена, называются теплообменниками. Теплообменники характеризуются разнообразием конструкций в зависимости от различного назначения аппаратов и условий проведения процессов.
По принципу действия теплообменники делятся на
1) рекуперативные
2) смесительные
3) регенеративные
В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделены стенкой, и теплота передаётся от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку.
В смесительных теплообменниках передача теплоты происходит при непосредственном смешении (градирни, скрубберы, конденсаторы смешения и т. д.).
В регенеративных теплообменниках имеется теплообменная поверхность, которая омывается попеременно горячим и холодным теплоносителями. При омывании горячим теплоносителем поверхность нагревается, теплоноситель сливают, затем подаётся холодный теплоноситель, который воспринимает тепло от нагретой поверхности.
Рекуперативные теплообменники разделяются на кожухотрубчатые, типа “ труба в трубе”, змеевиковые, спиральные, оросительные, аппараты с рубашками.
Наиболее широко в пищевых производствах используются кожухотрубчатые теплообменники.
Поиск по сайту: