Контрольная работа: Математические модели физико-химических процессов

Пневматическое перемешивание сжатым инертным газом или воздухом используют, когда перемешиваемая жидкость отличается большой химической активностью и быстро разрушает механические мешалки. Перемешивание сжатым газом является малоинтенсивным процессом. Расход энергии при пневматическом перемешивании больше, чем при механическом. Пневматическое перемешивание не применяют для обработки летучих жидкостей в связи со значительными потерями перемешиваемого продукта. Перемешивание воздухом может сопровождаться окислением или осмолением веществ. Перемешивание сжатым газом проводят в аппаратах, снабженных специальными устройствами — барботером или центральной циркуляционной трубой.

20.  Перечислите гидравлическое оборудование, которое есть на вашем участке

На рабочем участке находится насос марки Д для перекачивания воды и жидкостей аналогичных по химической активности, t до 850С, вязкостью до 36 сСт, допускается содержание твердых включений размером до 0.2 мм и не более 0.05% по массе. Применяются подобные насосы в промышленном городском и сельском водоснабжении, в т.ч. орошении и осушении полей, а также в других отраслях промышленности. Основные характеристики насоса:

Q=100-200 м3/ч; H=20-125 м; N=15-625 кВт

Приточно-вытяжная многофункциональная вентиляционная установка "КЛИМАТ" предназначена для выполнения следующих функций:

- Подача в обслуживаемые помещения свежего приточного воздуха без рециркуляции (смешения с вытяжным воздухом);

- Удаление из обслуживаемых помещений отработанного воздуха;

-Очистка приточного воздуха от пыли и аэрозолей (в зависимости от класса используемых фильтров степень фильтрации может составлять от EU-3 до EU-7);

- Охлаждение приточного воздуха с помощью встроенного реверсивного теплового насоса;

- Осушение приточного воздуха;

Конструктивно установка представляет собой приточно-вытяжной вентиляционный агрегат, состоящий из трёх блоков. Внутри установки в полностью изолированных приточном и вытяжном каналах размещены радиальные вентиляторы, фильтры, блок реверсивного теплового насоса, ротора-рекуператора и система автоматики.

Реверсивный тепловой насос представляет собой заправленный в заводских условиях и замкнутый внутри установки фреоновый контур с установленными в приточном и вытяжном каналах медно-алюминиевыми пластинчатыми теплообменниками.

При работе установки в режиме охлаждения теплообменник в приточном канале является испарителем и охлаждает приточный воздух, а теплообменник-конденсатор охлаждается удаляемым из помещения воздухом.

Технические характеристики

Расчетные задачи

1.  (Задача №2) Манометр на трубопроводе, заполненном жидкостью, показывает давление 0,18 кгс/см2. на какую высоту h над точкой присоединения манометра поднимается в открытом пьезометре жидкость, находящаяся в трубопроводе. Если эта жидкость: а) вода; б) четыреххлористый углерод.

Решение: Высота уровня жидкости в резервуаре (трубопроводе) над точкой присоединения манометра определяется уравнением:

По условию: р-р0=0,18 кгс/см2=0,18∙104∙9,81 Па

Плотность воды ρв=1000 кг/м3

Плотность четыреххлористого углерода (ССl4) ρССl4=1630 кг/м3

Отсюда для воды:

Для ССl4:

2.  (Задача №15) По горизонтальному трубопроводу с внутренним диаметром 200 мм протекает минеральное масло относительной плотностью 0,9. в трубопроводе установлена диафрагма с острыми краями (коэффициент расхода 0,61). Диаметр отверстия диафрагмы 76 мм. Ртутный дифманометр, присоединенный к диафрагме, показывает разность уровней 102 мм. Определить скорость масла в трубопроводе и расход его.

Решение: объемный расход жидкости, измеряемый дифманометром можно определить по формуле:

,

где α=0,61 – коэффициент расхода диафрагмы в гладком трубопроводе; k – поправочный коэффициент (принимаем k=1); f0=0,785d02 – площадь отверстия диафрагмы, м2; d0=76 мм=0,076 м – диаметр отверстия диафрагмы, м; Н=102 мм=0,102 м – разность уровней жидкости в дифманометре, м; ρм – плотность жидкости (ртути) в дифманометре (ρНg=13600 кг/м3); ρ – плотность жидкости, протекающей по трубопроводу ρ=0,91∙1000=910 кг/м3

Скорость жидкости в трубопроводе:

3.   (Задача №50) При испытании центробежного вентилятора n=1440 об/мин получены следующие данные:

Сколько воздуха будет подавать вентилятор при работе не некоторую сеть (с той же частотой вращения, что и при испытании), у которой при расходе 13500 м3/ч (ΔРск+ΔРтр+ΔРмс) составляет 167 Па, ΔРдоп=128 Па

Решение: Необходимо найти рабочую точку на пересечении характеристик вентилятора и сети. Характеристика сети выражается параболой с уравнением:

аQ2= (ΔРск+ΔРтр+ΔРмс)∙Q2

b=ΔРдоп

расчеты сведем в таблицу

Строим график по полученным значениям для вентилятора и сети по вычисленным точкам.

Точка пересечения обеих характеристик показывает, что при работе на заданную сеть вентилятор будет подавать 1384,2 м3/ч воздуха.

4.  (Задача №59) Бак диаметром 900 мм и высотой 1100 мм, снабженный мешалкой, заполнен на ѕ цилиндровым маслом (ρ=930 кг/м3, μ=18 Па∙с). Какой мощности надо установить электродвигатель для трехлопастной пропеллерной мешалки с частотой вращения 180 об/мин?

Решение: Находим диаметр нормализованной мешалки:

Определяем режим перемешивания по формуле:

Режим – ламинарный. Определяем значение критерия мощности по графику (рис. VII [2]): КN=3,5

Рассчитываем мощность, потребляемую мешалкой при установившемся режиме, по уравнению:

Мощность в пусковой момент обычно в 2-3 раза превышает рабочую:

Nпуск=2,5∙Nр=2,5∙213,6=533,9 Вт

Установочная мощность, принимая к.п.д. электродвигателя с передачей η=0,95 и запас мощности в 20%: