Практична частина

Задача. Обчислити необхідні значення поверхні, що передає тепло, камери (кип’ятильної), що гріє, випарного апарата кристалізатора та витрати П пари, що гріє, при безперервному випаровуванні водного розчину від масової частки х_п до масової частки х_к при атмосферному тиску над киплячим розчином (у сепараторі випарного апарата (рис. 1). Початкова температура розчину – t_п.

Рис. 1. Схема кристалізатора з однокорпусною випарною установкою:

1 – камера, що гріє; 2 – сепаратор; 3 – зовнішня циркуляційна труба;

4 – барометричний конденсатор; 5 – рівнемір (водомірне скло).

Послідовність виконання роботи

1. Виписати вихідні дані з таблиці 1 згідно з варіантом (за порядковим номером в журналі).

2. Визначити кількість розчину, що випаровується за одиницю часу (кг/с)

.

3. Визначити теплоємність розбавленого розчину [Дж/(кг∙К)]

4. Визначити теплоту нагрівання розчину (Вт)

,

де t_кип=107 °С – температура кипіння розчину.

5. Визначити теплоту пароутворення (Вт)

,

де r_п=2,25∙10⁶ Дж/кг – питома теплота пароутворення.

6. Визначити повну корисну теплоту (Вт)

.

7. Визначити поверхню теплопередачу (м²)

,

де К_в=1,06 – коефіцієнт втрати тепла в оточуюче середовище; К_т=1400 Вт/(м²∙К) – коефіцієнт теплопередачі від пари, що гріє, до киплячого розчину; t_кон=133 °С – температура конденсації водяної пари.

8. Визначити витрату пари, що гріє, за одиницю часу (кг/с)

,

де r_к=2,13∙10⁶ Дж/кг – питома теплота конденсації водяної пари; η_в=0,965 – коефіцієнт сухості пари.

9. Визначити питому витрату пари, що гріє [(кг пари, що гріє)/(кг розчинника)]

.

Вихідні дані

Таблиця 1

Варіант	Величина та її розмірність
	П (т/год.)	хп	хк	tп (°С)
1	5	0,085	0,25	73
2	5,2	0,086	0,26	73,5
3	5,4	0,087	0,27	74
4	5,6	0,088	0,28	74,5
5	5,8	0,089	0,29	75
6	6	0,09	0,3	75,5
7	6,2	0,091	0,31	76
8	6,4	0,092	0,32	76,5
9	6,6	0,093	0,33	77
10	6,8	0,094	0,34	77,5
11	7	0,095	0,35	78
12	7,2	0,096	0,36	78,5
13	7,4	0,097	0,37	79
14	7,6	0,098	0,38	79,5
Варіант	Величина та її розмірність
	П (т/год.)	хп	хк	tп (°С)
15	7,8	0,099	0,39	80
16	8	0,1	0,4	80,5
17	8,2	0,101	0,41	81
18	8,4	0,102	0,42	81,5
19	8,6	0,103	0,43	82
20	8,8	0,104	0,44	82,5
21	9	0,105	0,45	83
22	9,2	0,106	0,46	83,5
23	9,4	0,107	0,47	84
24	9,6	0,108	0,48	84,5
25	9,8	0,109	0,49	85
26	10	0,11	0,5	85,5
27	10,2	0,111	0,51	86
28	10,4	0,112	0,52	86,5
29	10,6	0,113	0,53	87
30	10,8	0,114	0,54	87,5

Контрольні запитання

1. В чому полягає процес кристалізації?

2. Як називається зворотний кристалізації процес?

3. Що таке кристал?

4. Які типи кристалізаторів за умовою утворення і росту кристалів ви знаєте?

5. Яка будова та принцип дії кристалізатора з однокорпусною випарною установкою?

Розділ 3. теплові процеси

Практична робота № 1

РОЗРАХУНОК теплопередачІ через двошарову стінку

Мета роботи: Вивчити процес теплопередачі, освоїти практично методику розрахунку теплопередачі через двошарову стінку.

Теоретична частина

Теплопередачею називається процес перенесення теплоти від більш нагрітого ("гарячого") теплоносія до менш нагрітого ("холодного") теплоносія через роздільну стінку.

Теплопередача являє собою складний теплообмін, який складається із ланцюжка окремих його видів. Від гарячого теплоносія до стінки перенесення теплоти здійснюється конвективним теплообміном. Усередині стінки теплота переноситься теплопровідністю. Від стінки до холодного теплоносія теплота переноситься конвективним теплообміном.

Теплообмін може здійснюватися різними способами: теплопровідністю, конвекцією, тепловим випромінюванням.

Теплопровідність – передача тепла від більш нагрітої до менш нагрітої частини тіла внаслідок теплового руху частинок тіла. При цьому відбувається передача енергії, а переносу речовини немає.

Конвекція – вид теплообміну, процес переносу тепла внаслідок руху та переміщенням речовин потоками газу або рідини.

Теплове випромінювання – це процес розповсюдження тепла у вигляді електромагнітних хвиль (інфрачервоне випромінювання). У процесі випромінювання внутрішня енергія випромінюючого тіла перетворюється в енергію електромагнітних хвиль.

Кількість переданого тепла через стінку визначається за формулою:

,

де λ – коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, Вт/(м град); δ – товщина стінки, м; t_ст1-t_ст2 – різниця температур поверхонь стінки, град; F – площа поверхні стінки, м²; τ – час, сек.