База задач по процессам и аппаратам

Определить усилие впрыска и смыкания формы червячной литьевой машины при следующих исходных данных:

Определить рабочий режим насоса, если H = 225 м, Q = 150 м³/ч и Hг = 205 м. Построить характеристику трубопровода.

Рассчитать схему одноступенчатой компрессионной холодильной установки с регенеративным теплообменником. Определить тепловые нагрузки аппаратов, мощность компрессора, холодильный коэффициент и КПД установки. 

Расчетная хладопроизводительность  , температура охлаждаемого воздуха на входе в испаритель   и на выходе из него  ; температура охлаждающей воды на входе в конденсатор  , на выходе из него  ; холодильный агент – хладон R-12. Конечные разности температур в испарителе   и в конденсаторе  . Внутренний адиабатный и электромеханический КПД компрессора соответственно равны  

Сколько кубометров ацетилена можно получить из 700 м³ газа Туймазинского месторождения, если в нем содержится 95% метана, а выход ацетилена при пиролизе метана составляет 8,8% от теоретического?

Начертите схему операции дробления с совмещёнными предварительного и поверочного операциями грохочения и объясните её.

Аммиак поглощается водой из аммиачно-воздушной смеси в насадочном абсорбере (рис. 3), заполненном керамическими кольцами Рашига размером 35´35´4 мм. Давление в абсорбере 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), температура воды 20°С. Известны расход аммиачно-воздушной смеси при нормальных условиях V, концентрация аммиака на входе в абсорбер у_н (объёмные проценты) и концентрация аммиака в воде, поступающей в абсорбер х_н (массовые проценты). Степень извлечения аммиака h = 95%. Известны также избыток поглотителя e и высота единицы переноса h_оу.

Определить:

1.    Количество поглощённого аммиака М, кг/с.

2.    Конечную концентрацию аммиака в воде Х_к.

3.    Минимальный и фактический расход поглотителя L_min и L, кг/с.

4.    Число единиц переноса n_оу (методом графического интегрирования).

5.    Диаметр абсорбера D, м и высоту насадки Н, м.

Исходные данные 

Данные о равновесных концентрациях смесей аммиак – воздух и аммиак – вода

Определить необходимую поверхность фильтрования водной суспензии, содержащей x_c твѐрдой фазы. Влажность осадка U. Производительность фильтра по фильтрату Vф. Перепад давления на фильтре ΔP. Удельное сопротивление несжимаемого осадка r_o, сопротивление фильтровальной перегородки Rп, плотность твѐрдой фазы р_т.ф. Осадок промывают используя 1,5 м³ воды на 1 м³ осадка. Динамическая вязкость промывных вод μ_пр, а динамическая вязкость фильтрата μ_ф. Плотность жидкости р_ж = 1000 кг/м³.

Определить мощность электродвигателя и частоту вращения мешалки (диаметр d_м = 0,75 м и ширина b = 0,1 м), установленной в аппарате диаметром D = 1,5 м для перемешивания жидкости слоем Н = 0,8 м с твердыми частицами, если плотность жидкости = 1000 кг/м³, а ее вязкость  = 0,001 Па×с. Массовое содержание твердой фазы в жидкости х_т.ф = 0,15, эквивалентный диаметр твердых частиц d_ч = 1 мм и их плотность = 1500 кг/м³.

Аппарат имеет шероховатые внутренние стенки и гильзу для термометра.

Тип мешалки – лопастная со змеевиком.

В аппарате с мешалкой перемешивается жидкость при температуре t = 20° С. Высота аппарата Н, диаметр D, диаметр мешалки d. Коэффициент заполнения аппарата жидкостью φ = 0,7. 

Определить размеры аппарата, пусковую и рабочую мощность мешалки. Частоту вращения мешалки n принять в пределах 2 ÷ 6 с^-1. Физические характеристики раствора − плотность ρ (кг/м³) и вязкость µ (Па·с) взять из справочника. 

Исходные данные

С учетом дифференциальной функции распределения частиц по времени пребывания Е(τ) рассчитать среднюю конечную концентрацию и среднюю степень превращения, если действительное время пребывания в реакторе совпадает с действительным временем в опытах с трассером. 

В реальном реакторе проводится жидкофазная необратимая реакция, константа скорости k=0,055 С^-1 , первый порядок реакции, изменением плотности реакционной смеси  e =-0,1662, С_А0=0,2 кмоль/м³.

Выполнить расчет песколовки согласно исходных данных (таблица 1).

Таблица 1 – Исходные данные

Схема песколовки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема горизонтальной песколовки

В кожухотрубчатый конденсатор поступает 120 кг/ч сухого насыщенного пара диоксида углерода под давлением р_абс=60 кгс/см² (~6,0 МПа). Жидкий диоксид углерода выходит из конденсатора под тем же давлением при температуре конденсации. Принимая разность температур диоксида углерода и воды на выходе из конденсатора 5 К, определить необходимый расход воды, если она поступает в конденсатор с температурой 10⁰С.

На токарно-винторезном станке 16Б16П растачивают глухое отверстие заготовки диаметром 126 до диаметра 133Н12. Длина отверстия 100, длина заготовки 160. Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz=80мкм. Материал заготовки – серый чугун НВ=170. Обрабатываемая поверхность – отливка с коркой. Система «станок – приспособление – инструмент – заготовка» нежесткая.  

Необходимо выбрать режущий инструмент; назначить режим резания

Рисунок 1 – Эскиз обработки растачивание

Рассчитать и выбрать тип барботажного реактора для проведения химических превращений по исходным данным:

V_ж - производительность аппарата по жидкости = 10,0 м³/ч;

V_г – расход газа, приведенный к рабочим условиям = 700 м³/ч;

p – давление в реакторе = 0,50 МПа;

τ_р – время окисления продукта до требуемой степени превращения = 0,6 ч;

q_р – теплота реакции при окислении 1 кг сырья (+ - экзотермическая и - - эндотермическая реакции) = +60,0;

t_р – температура реакции = 145℃;

θ – наибольшая (наименьшая) допустимая температура теплоносителя = 120℃;

– плотность жидкости = 815 кг/м³;

– теплоемкость жидкости = 3,2∙10^-3 Дж/(кг∙К);

λ_ж – теплопроводность жидкости = 0,14 Вт/(м∙К);

υ_ж – кинематическая вязкость жидкости = 1,75∙10³ м²/с;

ϭ – поверхностное натяжение на границе жидкости-газ = 18∙10³ Н/м.

Расчет каскада реакторов идеального смешения по исходным данным

Объемный расход реагента А, G_VA0 = 3,4 м³/час;

Степень превращения, X_A = 0,7;

Начальная концентрация реагента A в исходном потоке, C_A0 = 2,8 моль/л;

Константа скорости, k = 2,8 1/мин;

Число реакторов в каскаде, m = 3.

Уравнение скорости:

Рассчитать количество реакторов в каскаде (=3), их номинальный объем и тепловые потоки от реакции в каждом аппарате при следующих исходных данных. 

Реакция протекает по схеме 𝐴 + 𝐵 → 𝐶. На реакцию подается раствор вещества A в количестве 𝑉_𝐴 = 3,4 м³/час и раствор вещества В. Степень превращения вещества X_A = 0,7. 

Используя логико-вероятностные методы расчета надежности, необходимо определить вероятность безотказной работы P и вероятность отказа Q системы, при условии, что вероятность безотказной работы i-го элемента равна p_i, а вероятность отказа – q_i. На схемах, обведенные пунктиром m элементы являются функционально необходимыми из n параллельных ветвей.

Исходные данные:

Метод расчета элементов в системе "m" из "n" - комбинаторный

Метод расчета элементов в системе "мост"  - прямого перебора

Рисунок 1 – Исходная схема системы

Раскройте тему: "Объемные насосы".

Раскройте тему: "Динамические насосы".

Раскройте тему: "Расчет насосной установки". 

Составить тепловой баланс реактора полимеризации этилена под низким давлением. Исходные данные: количество этилена G_Э=5800 кг/ч; количество полиэтилена G_П=4450 кг/ч; количество растворителя (бензин) G_Б=21120 кг/ч; количество катализаторного раствора G_К=4420кг/ч; температура в реакторе t_р=75ºC; Температура этилена после охлаждения t_о=40ºC; температура свежего этилена t_э=40 ºC; температура бензина t_б=40 ºC; температура катализаторного комплекса t_к=30 ºC; тепловой эффект реакции полимеризации полиэтилена q_р=4187 кДж/кг; плотность бензина d_²⁰4=0,7; предел кипения бензина 85-95 ºC; содержание паров бензина в циркулирующем этилене на выходе из реактора q_бр=0,87 кг/кг; содержание паров бензина в циркулирующем этилене после охлаждения q_бо=0,24 кг/кг.

Составить материальный баланс установки пиролиза бензина производительностью 950 000 т/год товарного этилена. Пиролиз образующегося этана проводят в отдельной печи. Число часов работы в году 7920. Суммарные потери этилена от потенциального содержания на стадиях газоразделения 4 %. 

Выход продуктов пиролиза бензина, % масс.: Н₂=0,85; СН₄=15,8; СО+СО₂+Н₂S=0,1; С₂Н₂=0,4; С₂Н₄=27,5; С₂Н₆=4,1; С₃Н₄=0,3; С₃Н₆=13,0; С₃Н₈=0,55; С₄Н₆=4,2; С₄Н₈=3,1; С₄Н₁₀=0,4; жидкие продукты С₅-200 ºC=23,2; тяжелая смола=6,4; кокс=0,1.

Состав продуктов пиролиза этана, % масс.: Н₂=3,5; СН₄=5,0; СО+СО₂=0,5; С₂Н₂=0,5; С₂Н₄=47,6; С₂Н₆=37,2; С₃Н₆=0,9; С₃Н₈=0,1; С₄Н₆=1,2; С₄Н₈=0,3; С₄Н₁₀=0,1; жидкие продукты С₅-200 ºC=3,1.

В аппарате с пропеллерной мешалкой перемешивается жидкость при температуре 40 ºС. Высота аппарата Н (м), диаметр D, диаметр мешалки d. Частоту вращения мешалки принять в пределах 2÷6 с^–1. Коэффициент заполнения аппарата жидкостью φ = 0,7.

Определить:

1) размеры аппарата;

2) пусковую и рабочую мощность мешалки.

Исходные данные

Перемешиваемая жидкость - азотная кислота 50 %.

Количество жидкости - л 100.

Тип мешалки -  пропеллерная.

D/d - 4,5

Н/d - 1,4.

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.

Определить производительность шнековой осадительной центрифуги НОГШ-600, работающей на водной суспензии гипса при температуре 500С. Наименьшие частицы гипса в суспензии имеют диаметр 2 мкм. Техническая характеристика центрифуги: диаметр сливного цилиндра 480 мм; длина зоны осаждения 350 мм; частота вращения барабана 1400 об/мин.