Tài liệu Bài tập Truyền nhiệt

Bài tâp:1- 4/trang75sgk: Tường phẳng lớp, Lớp thép không gỉ dày mm Lớp cách nhiệt vải amiăng 300 mm 0,279 Nhiệt độ hai bên tường λλ21 == 17,5 120 C 450C.Biết hệ số dẫn nhiệt thép không rỉ amiăng là:w/ mđộ w/ mđộ ,Tính nhiệt tổn thất qua m2 tường nhiệt độ tiếp xúc Giải a) Nhiệt tổn thất Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta có q==69,73 [w/m2] b)Tính ta, ( tT1 − tT2 ) = δ1 δ2 + + λ1 λ2 (120 − 45) 0,005 0,3 + + 17,5 0,279 Do truyền nhiệt ổn định q=q1=q2 λ1F( t T1 − t a ) δ1 =119,98 0C δ1 0,005 t a = t T1 − q = 120 − 69,73 λ1 α 17,5 Bài tập 1q1=q= 5(trang 75/sgk): Một tường lò hai lớp có lớp gạch chịu lửa có chiều dày δ1 =300 mm, vỏ bọc thép có chiều dày δ=10 mm, với hệ số dẫn nhiệt gạch thép kcal/mh độ, 40 kcal/mh độ nhiệt độ lò, t =8000C nhiệt độ bên môi trường t 2=35 0C Cho hệ số cấp nhiệt không khí nóng lò hệ số cấp nhiệt môi trường 1=30 kcal/m2h độ, =14 kcal/m2h độ Tính: a) Lượng nhiệt tổn thất môi trường xung quanh? b)Nhiệt độ hai lớp tường lò? Giải : a) Theo phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng ta có lượng nhiệt truyền theo công thức sau ∆ Q= KFt t = t1 – t2 =800 – 35 =765 o C ∆ Hệ số truyền nhiệt K= δ δ K == 2,469 + +1 + α [kcal/m2h.độ] 11 0λ.13 0λ.201 α 21 30 + + + 40 14 ∆ q= k t =2,469.765 = 1888,78 [kcal/m2h] b)Nhiệt độ hai vách tường: Vì truyền nhiệt ổn định nên q1 α1 =q =(t1-tT1) ⇒ q ,78 tT1 = t1- = 800 - = 1888 737,04 C α 30 λ1 δ1 ta = tT1 - = 737,04 1888q⇒ ,δ78 0,3 - = 170,4 C λ11 mà q2 =q =( tT1 – ta ) °2 C ====°C 0,0372 46,5 Bài tập 1- 6(trang75/sgk): Một δδλδ21λ23= 5mm 17,5 0mm 13=100mm thiết bị phản ứng có có lớp vỏ, lớp thép không gỉ, lớp thủy tinh lớp thép thường Biết nhiệt độ thành thiết bị có nhiệt độ 90 nhiệt độ bề mặt 40 Cho chiều dày lớp tường thép không gỉ, thủy tinh thép thường,, , Hệ số dẫn nhiệt tường là:,w/mđộw/mđộ,w/mđộ Xác định : a)Lượng nhiệt tổn thất qua 1m2 tường b)Nhiệt độ tiếp xúc vách tường Giải a)Nhiệt tổn thất Vì thiết bị phản ứng có chiều dày mỏng coi tường phẳng Theo phương trình dẫn nhiệt qua tường phẳng ta có ( t T1 − t T2 ) δ1 δ δ3 + + λ1 λ λ = (90 − 40) 0,02 0,1 0,005 + + 17,5 0,0372 46,5 q= q=18,59 [W/m2] b)Tính ta, tb : Do truyền nhiệt ổn định q=q1=q2=q3 q1=q= ta=89,97 0C λ1F( t T1 − t a ) δ δ1 0,02 t a = t T1 − q = 90 − 18,59 λ1 17,5 λ2 (t − t ) δ2 a b δ ⇒ tb = t a − q λ2 0,1 λ3 ( t = −40,0052 t ) 0,0372 δ3 b T2 mà q2=q= tb=89,97-18,590C q3=q= tb=tT2 + q 40,00190C t b= δ Bài tâp 1-7(trang76/sgk): Tường lò có hai lớp = 40 + 18,59 0,05 λ 46,5 Lớp gạch chịu lửa dày δ1= 400 mm Lớp gạch thường dày δ2= 200 mm Nhiệt độ bên lò t1= λ 10000C, nhiệt độ phòng xung quanh lò t2 = 350C.Cho hệ số dẫn nhiệt gạch chịu lửa o 1= 1,005 w/m C gạch thường 2= 0,28 w/mđộ Biết hệ số cấp nhiệt từ khí lò tới tường α1= 30 Kcal/m2.h độ Hệ số cấp nhiệt từ tường đến không khí α2= 14 Kcal/m2h độ Xác định: a) Nhiệt tổn thất từ bề mặt tường b) Nhiệt độ vùng tiếp xúc gạch chịu lửa gạch thường nhiệt độ hai bề mặt tường Giải a) Nhiệt tổn thất Theo phương trình dẫn nhiệt phẳng ta có: qua tường Vì truyền nhiệt đẳng nhiệt tính qua m ta có q1= q2 =q ∆ q =kt t = t1 – t2 = 1000 – 35 = 965 ∆ oC Hệ số truyền nhiệt: K= δ δ Mà 1= 1,005 [w/m + +λ + độ] = 1,005 0,86= α1 λ1 λ α 0,8643 [Kcal/m.h.độ] = 0,28 [ w/mđộ] = 0,28 λ 0,86 = 0,2408 [Kcal/m.h.độ] α1= 30 [Kcal/m2.h.độ] α2= 14 [Kcal/m2h.độ] K = = 0,715 [kcal/m h.độ] 30 q= 0,715.965 =689,97 [kcal/m2h ] + 0,4 0,2 + + 0,8643 0.2408 14 b) xác định nhiệt độ tT1, tT2 , ta ? Từ phương trình q =q1 =(t1 – tT1 ) α ⇒ q 689,97 α⇒ 30 λ11 mà q2 =q =( tT1 – ta ) ta = tT1 qδ λ1 δ ta= 977 - = 657,6 C 689,97 0,4 0,8643 qδ λ⇒ mà q3 =q =( ta – tT2 ) tT2 = ta δλ o tT2 =657,6 - =84,6 C 689,97.0,2 0,2408 tT1 = t1 - = 1000 - = 977oC Bài tâp 1-8(trang76 sgk): Quá trình trao đổi nhiệt hai lưu thể qua tường phẳng lớp nhiệt độ hai dòng lưu thể lần lược t = 1150C t2 = 400C Bề dày tường δ = 10 mm Biết hệ số dẫn nhiệt tường 46,5 w/m.độ, hệ số cấp nhiệt từ lưu thể tới tường từ tường đến lưu thể lần lược α1 = 250 W/m2 độ; α2 = 12 W/m2 độ Xác định: a) Hệ số truyền nhiệt ? b) Lượng nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội? Giải : a)Theo phương trình truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng lớp ta có công thức tính hệ số truyền nhiệt sau; 11 0δ,01 1 ++ + + 250 α1 46 λ ,5α 212 b) Lượng nhiệt truyền K === [w/m độ] 11,42 từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội Áp dụng công thức tính lượng nhiệt truyền theo công thức sau Q= KFt ∆ t = t1 – t2 =115 – 40 =75 o C ∆ F =1m2 q= k t =11,42.75 = ∆ 856,5 [w/m2] Bài tập1-9(trang 77 SGK): αλ Một tường lò lớp, gồm Lớp vữa chịu lửa dày δ1 = 500mm, lớp gạch dày δ2 = 250 mm, diện tích bề mặt truyền nhiệt 20 m2 Nhiệt độ 13000C Nhiệt độ bên lò 400C.biết hệ số cấp nhiệt không khí nóng tới tường 1= 35 kcal/m2 h độ, hệ số cấp nhiệt từ tường tới không khí bên = kcal/m2h.độ, cho = kcal/m.h.độ, = 0,5 kcal/m.h.độ Xác định: a) Lượng nhiệt truyền qua tường b) Nhiệt độ ta lớp tường Giải tương tự các bài Bài tập 1-10 (trang 77 SGK): α Một lò đốt ba lớp hình trụ, có đường kính lò 1m, lớp xây gạch chịu lửa dày 25 cm, lớp thuỷ tinh dày 30 cm, lớp băng thép dày 1cm, chiều dài tương m Biết nhiệt độ lò t1=8500C, nhiệt độ không khí bên lò băng t2= 300C Cho hệ só cấp nhiệt không khí nóng không khí bên 1=30kcal/m h.độ 2=11kcal/m h.độ Tính : a) Lương nhiệt tổn thất môi trường? b) Nhiệt độ tT1, tT2 , ta ? giải a) Lương nhiệt tổn thất môi trường: Ta có phương trình: Q = K πL [t1 –t2 ] Q = π∆L K 2t [kcal] Hay : 1 r r r + ln + ln + ln + α1r1 λ1 r1 λ r2 λ r3 α 2r4 K= :hệ số dẫn vật liệu tra λ bảng giáo trình học viên ( quá trình thiết bị truyền nhiệt dành cho ngành lọc hóa dầu ( trình độ lành nghề) thư viện có cho mượn, hãy vào thư viện để tham khảo K= 1 0,75 1,05 1,06 + ln + ln + ln + 30.0,5 1,005.0,86 0,5 0,0372.0,8 0,75 46,5.0,86 1,05 11.1,06 K = 0,08977 (kcal/ m2h.độ) Q = 0,08977 3,14.3.(850 – 30) = 1386,8 (kcal/h) b) Nhiệt độ tT1, tT2 , ta Vì truyền nhiệt ổn định nên α Q1 =Q =F(t1-tT1) F = 2r1L = 2.3,14.0,5.3 =9,42 π m2 ⇒ tT1 = t1 - = 850 - = 1386,8 Q 845,1 C 30.9,42 α1F Tính nhiệt độ ta π l r Q=(tT1 –ta ) ta =tT1 – 2⇒ ln Q[ ] λ11 ln r12 λ12.π lr1 0,75, ta =845,1– ln 1386,8[ ] =810,5 C 1,005.0,86 0,5 Tính nhiệt độ 2.3,14.3 tT2 Tương tự ta tính t b= 41,50C Theo phương trình cấp nhiệt từ tường tới môi trường ta có: Q5 = Q=(tT2 - t2 ) 2r4L απ2 =Q=(tT2 - t2 ) F Mà F =2 3,14.1,06.3 = 19,97 m2 tT2 = t2 + = 30 + = 36,3 1386,8 Q C 19,97.11 F.α Bài tập 1-11( trang 77 sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruật gà với ống truyền nhiệt có đường kính φ100×2 mm dài 20 m làm đồng đỏ Biết lưu thể nóng ống truyền nhiệt nước bão hoà có áp suất tuyệt đối at, nhiệt độ lưu thể nguội bên ống truyền nhiệt 108 0C, hệ số cấp nhiệt nước bão hoà 9800 w/m2 độ, hệ số cấp nhiệt lưu thể nguội 350w/m2 độ Tính: a) Hệ số truyền nhiệt thiết bị? b)Lương nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội? Giải a) Hệ số truyền nhiệt thiết bị? Vì tỷ số = , ta có 0r,〈05 thể áp dụng phương trình truyền nhiệt qua tường 0,048 r1 phẳng lớp trường hợp Q =KF(t1 –t2) :hệ số dẫn nhiệt đồng đỏ tra bảng giáo trình học viên ta có: K= 1+ δ α1 λ λ +α =384 W/m.độ λ Thay số vào ta có: K== [w/m2độ ] 337,3 1 0,002 + + 9800 384 350 Lương nhiệt truyền từ lưu thể nóng tới lưu thể nguội? F = 2rtbL = 2.3,14.0,049.20 π =6,15 m2 Áp suất nước bão hoà 2at, tra bẳng tính chất nước bão hoà ta có nhiệt độ tương ứng tD = 119,6 0C t = t1 – t2 = 119,6 – 108 = 11,6 ∆ oC Q =kFt = 337,3.6,15.11,6 = ∆ 24062,9 [w] Bài tập 1-12 ( trang 77-sgk): × Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm với số ống truyền nhiệt 90 đường kính 602 mm Chiều dài ống dài m, ống làm đồng thau Thiết bị dùng làm nguội dung dịch từ 1200C xuống 400C nước lạnh chảy ngược chiều, nước vào 200C 350C Biết hệ số cấp nhiệt dung dịch 240 Kcal/m2h độ, hệ số cấp nhiệt nước lạnh 150 Kcal/m2h.độ Xác định : a) Hệ số truyền nhiệt thiết bị b) Lượng nhiệt trao đổi lưu thể GIẢI a) Áp dụng phương trình truyền nhiệt mà ta áp dụng d = 60 < phương trình truyền d 54 nhiệt tường phẳng cho tường ống Q=KF t lg ∆ 1 1 :hệ số dẫn nhiệt đồng α + λλ + α K= thau tra bảng giáo trình học viên ta có: =93 W/m.độ λ =2 mm =0,002 δ m = 92 0,002 + + 240 93.0,86 150 K= [ kcal/m h.độ ] Diện tích truyền nhiệt thiết bị R tb L.n F=2 n:là số ống truyền nhiệt Rtb= mm Rtb=0,029 m d − S 60 − = = 29 2 F=2 3,14.0,029.3.90=49,17 m2 120 40 35 20 Δt = 20 Δt tb = Δt1 − Δt 85 −20 = = 44,9°C Δt1 85 ln ln 20 Δt b) Lượng nhiệt trao đổi lưu thể Q=KF =203111,4 [Kcal/h ] Δt tb = 92.49,17.4 4,9 t = 78 -40 = 38oC t lg = = = 48oC Q = DR.rR = 500 430 = 215002 [kcal/h] ∆ ∆+38 Δtmax 58 + Δtmin ⇒ k = = = 223,9 215002 Q [kcal/m h.độ] 48.20 F∆tlg Bài tập 2-7(9/146sgk): Một thiết bị ngưng tụ ống chùm để ngưng tụ benzen áp suất thường với suất 1000 Kg benzen/h Biết nhiệt độ benzen ngưng tụ nhiệt độ 80 0C ẩn nhiệt ngưng tụ rB=9,45 Kcal/Kg nước dùng làm lạnh có nhiệt độ vào 240C nhiệt độ 340C, diện tích bề mặt truyền nhiệt 20 m2 Cho Qtt = Xác định : a)Lượng nước đưa vào thiết bị b)Lượng nhiệt trao đổi c)Hệ số K GIẢI a)Lượng nước đưa vào thiết bị Gn = DrB Cn ( t c − t d ) 1000.9,45 Gn = =945 1(34 −24 ) b) L ượng nhiệt trao đổi Q=DrB=1000.9,45=9450 Kcal/h c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị K= Q F∆t.tb t1=800C=const [kg/h] 24 34 t1=56 Δt tb = [kcal/m2h0C] K= t2=46 56 + 46 = 51°C 9450 = 9,26 51.20 αα12==×1050 200 Bài tập 28(10/147sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà có đường kính ống 8025 Chiều dài ống 30 m làm đồng thau Hơi nước bão hòa ống có áp suất tuyệt đối at để đun nóng cho dung dịch từ 300C đến 800C với suất 1500 kg/h.Cho hệ số cấp nhiệt nước w/m 2độ, hệ số cấp nhiệt dung dịch w/m2độ, Xác định lượng nhiệt truyền từ nước cho dung dịch Giải Áp dụng phương trình truyền nhiệt qua tường ống lớp: Q=K2Lt lg ∆ 1 R + ln + R2=40 mm =0,04 m,R1= 15 α1R1 λ R1 α 2R K= mm = 0,015 m Đồng thau có w/m2độ λ = 64 1 0,04 + ln + 10500.0,01 64 0,015 200.0,04 K= K=6,8 W/m2 độ Hơi đốt 6at có nhiệt độ tD=158,1 0C 158,10C 80 30 Δt Δt ==128,1 78,1°°C C 12 − 78,1 128,1 Δtlg = = 101,5°C 128,1 ln 30.101,5 = 129457,17 Δt.lg = 6,8.2.3,14 78,1 Q=6,8.2 L∆ttb [Kcal/h] tập 2-9(11/147sgk): Một × thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có số ống 100, đường kính ống 1002 chiều dài ống 3m Cần làm lạnh dung dịch ống có nhiệt độ giảm từ 1200C xuống 600C Nước làm lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 200C 450C, lượng nước lạnh vào thiết bị 1,2 tấn/h Cho nhiệt dung riêng dung dịch nước 0,8 Kcal/kg độ Kcal/kg độ Tổn thất nhiệt độ môi trường 1000 Kcal/h Xác định: a)Lưu lượng dung dịch vào thiết bị b)Hệ số truyền nhiệt thiết bị GIẢI a)Xác định lưu lượng dung dịch vào thiết bị Áp dụng phương trình trao đổi nhiệt ta có G1 C1 (t1đ-t1c)=G2 C2(t2c-t2đ)+Qtt G1 = G C ( t 2c − t 2d ) + Q tt C1 ( t 1d − t 1c ) G1 = 1200.1( 45 − 20) +1000 = 645,8 [kg/h] 0,8(120 − 60) b) Xác định hệ số truyền nhiệt thiết bị Q=KFt.lg F=2Rtb.L.n Rtb= d − 100 − = = 49mm = 0,049m 2 F=2.3,14.0,049.3.100=92,316 m2 K= 120 Q F∆t.lg 45 t1=750C 60 20 t2=400C 75 + 40 = 57,5°C K= 1200.1 ( 45 − 20 ) + 1000 = 5,84 [kcal/m h C ] 92,316.57, ttb= Bài tập 2-10(12/147sgk): Một thiết bị truyền nhiệt ống chùm dùng làm nguội khí Nitơ từ nhiệt độ 80 0C xuống 350C nước lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 22 0C 320C Năng suất diều kiện tiêu chuẩn 1240m 3/h Khối lượng riêng khí Nitơ 1,25Kg/m3 nhiệt dung riêng khí Nitơ Cn=0,25 Kcal/Kg độ Hệ số truyền nhiệt thiết bị K=60 kcal/m2h độ X ác định: a)Lượng nhiệt truyền cho khí N2 b)Lượng nước làm lạnh cần thiết c) Diện tích bề mặt truyền nhiệt GIẢI a)Lượng nhiệt truyền cho khí N2 Áp dụng phương trình ta có Q=GnCn(tnc-tnđ) Gn: khối lương khí N2 vào thiết bị Gn=V.ρ=1240.1,25=1550 Kg/h Q=1550.0,25(80-35)=17437,5(Kcal/h) b)Lượng nước cần thiết vào thiết bị Gn = Q 17437,5 = =1743,8 [kg/h] C n (t nc − t nd ) 1(32 − 22) c)Diện tích bề mặt truyền nhiệt F= Q k.∆tlg 80 32 t1=48 35 22 t2=13 48 − 13 = = 26,8°C 48 tb ln 17437,5 13 = 10,8 F= 60.26,8 Δt [m2] Bài tập 211(13/148sgk): Một thiết bị dùng đun nóng dung dịch clorua canxi nước bão hòa khô có áp suất (P tđ = at) ẩn nhiệt ngưng tụ 527 kcal/kg, tiêu hao 300 kg Tổn thất nhiệt thiết bị môi trường xung quanh trung bình 600 kcal/h Nhiệt độ ban đầu dung dịch 20 0C Nhiệt dung riêng trung bình dung dịch 0,7 kcal/kg độ Xác định nhiệt độ cuối dung dịch sau đun nóng?, Giải Theo phương trình cân nhiệt lượng ta có: τ Q = D.r = G C (tc – tđ )+ Qtt Q = D.r = 300.527=5000 0,7(tc -20) + 600.3 =158100 [kcal] tc = = 64,60C 158100 + 5000.0,7.20 − 600.3 5000.0,7 Bài tập 2-12:(14/148sgk) Một thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dùng đun nóng dung dịch đường với suất 800 kg/h, từ nhiệt độ 300C đến 800C, lưu thể nóng có nhiệt độ giảm từ 120 xuống 850C Biết hệ số truyền nhiệt thiết bị k= 30kcal/m2h độ, nhiệt dung riêng dung dịch đường lưu thể nóng 480 kj/kg độ,310 kj/kgđộ Tính: a)Suất lượng lưu thể nóng vào thiết bị ? b)Diện tích bề mặt truyền nhiệt thiết bị ? Giải: -Ta ký hiệu số đường 2, lưu thể nóng a) Theo phương trình cân nhiệt lượng ta có: G1C1(t1đ –t1c) =G2C2(t2c –t2đ) G 4800 C (⇒ t −t ) 8002 2(d80 −2c30) C4186 (t 1c − t 1d ) b) Diện tích bề mặt 3100 (120 − 85) truyền nhiệt 4186 G1=== 1770,9[kg/h] Từ phương trình truyền nhiệt; Q = kFt.lg F= Mà t max =85-30 = 55oC t = 120 -80 = 40oc ⇒ ∆ Q k ∆t lg ∆ ∆ t lg = = = 47,5oC ∆+40 Δtmax 55 + Δtmin Q =G1C1(t1đ –t1c) =G2C2(t2c –t2đ) = 45867 [kcal/h] 45867 30.47,5 F = =32,18 [ m2] Bài tập 2-13(15/148sgk): Một thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống dùng đun nóng dung môi nước bão hòa có nhiệt độ không đổi 1000C Hơi nước có hàm nhiệt 2677.10 3J/kg dung môi đun nóng có lưu lượng 800 kg/h từ 25 0C lên 700C, với nhiệt dung riêng dung môi coi không đổi 3200 J/Kg độ Nhiệt tổn thất 5% tổng lượng nhiệt vào, cho hệ số truyền nhiệt 570 Kcal/m2h.độ Tính: a) Lưu lượng đốt cần dùng a) Bề mặt truyền nhiệt cần thiết Giải tương tự Đs : a) D = 55,73 kg/h , b) F = m2 Bài tập 3-1(3/172sgk): Nồng độ ban đầu dung dịch NaOH 80 g lít dung dịch Khối lượng riêng dung dịch 1010 kg/m3, dung dịch sau cô đặc 1,555 g/cm3, tương ứng với nồng độ dung dịch 840 g/l Hãy xác định lượng nước bốc dung dịch ban đầu Giải: Áp dụng công thức cân vật liệu thiết bị cô đặc ta có :  x  w = Gd 1 − d  xc   Mà xc == 0,54 [kg NaOH/kg 840 hỗn hợp] Xđ == 1555 0,079 80 [kgNaOH/kg hỗn hợp] =1000(1- ) =853,7 [kg] 1010 0,079 0,54  x w = Gd 1 − d  xc   Bài tập 3-2:(4/172sgk) Tính nồng độ cuối dung dịch đường (theo % khối lượng) thu 1500 kg nước từ 2700 kg dung dịch nồng độ 12 % khối lượng bốc Giải: Áp dụng công thức cân vật liệu thiết bị cô đặc ta có : Mà w= 1500 kg;Gđ =2700 kg; Xđ = 12% khối lượng Ta có Gc =Gđ – W =2700-1500 = 1200 [kg] Gđ.xđ =Gc.xc G⇒ xc === 0,27=27 [% 2700 d x0d,12 khối lượng] 1200 Gc Bài tập 3-3:(5/172sgk) Một thiết bị bốc làm việc áp suất khí để cô đặc dung dịch CaCl từ 10% lên 48% khối lượng Năng suất theo nhập liệu thiết bị 1500 kg/h dòng nhập liệu có nhiệt độ đầu 20 0C sản phẩm có nhiệt độ 110 0C, nhiệt độ sôi trung bình dung dịch 107 0C Nhiệt dung riêng dung dịch coi không đổi 0,8 kcal/kg độ Hơi đốt nước bão hòa áp suất tuyệt đối kg/cm 2, nhiệt độ đốt 132,80C, ẩn nhiệt ngưng tụ 518,1 kcal/kg, hàm nhiệt thứ 639 kcal/kg Biết diện tích bề mặt truyền nhiệt thiết bị 52m2 Tính: a) Tính lượng thứ bốc b) Tính chi phí đốt c) Tính hệ số truyền nhiệt Giải : Mà Gđ= 1500 kg/h Xđ = 10% khối lượng Xc = 48% khối lượng tđ =200C tc =1100C tD =132,80C rD =518,1 kcal/kg F =52 m2 Iw =639 kcal/kg a) Tính lượng thứ bốc Áp dụng công thức cân vật liệu thiết bị cô đặc ta có :  x  w = Gd 1 − d  xc   0,1 0,48 b) Tính chi phí đốt =1500(1- ) =1187,5 (kg/h) Áp dụng phương trình cân nhiệt lượng thiết bị cô đặc ta có : b)Lượng đốt vào thiết bị Q=Dr=Gđ Cđ(tc-tđ)+w(i-Cntc)+Qtt Q=1500.0,8(110-20)+1187,5(639-1.110) =736187,5 [kcal/h] [kg/h] c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị D= Q 136187,5 = = 1420,9 r 518,1 K= ttb =tđ - tStb Q Δt tbF ttb=132,8-107=25,80C [kcal/m2h.độ ] K= 736187,5 = 548,7 25,8.52 Bài tập 3-4:(6/173sgk) Một thiết bị cô đặc làm việc áp suất khí có suất theo nhập liệu 3500 kg/h, nồng độ ban đầu 18% khối lượng, sau cô đặc nồng độ tăng lên 46% khối lượng, nhiệt độ sôi trung bình dung dịch thiết bị 1050 C, đốt tiêu hao 850 kg/h áp suất dư đốt kg/cm2 Bề mặt truyền nhiệt phòng đốt có hệ số truyền nhiệt k = 370 w/m2 độ, Tổn thất nhiệt môi trường xung quanh không Hãy xác định: a) Lương nước tách khỏi dung dịch? b) Diện tích truyền nhiệt thiết bị? Giải Mà Gđ= 3500 kg/h;D= 850 kg/h;Xđ = 18% khối lượng;Xc = 46% khối lượng tstb =1050C K=370 w/ m2.độ Qtt= Từ áp suất đốt tra bảng tính chất nước bão hóa ta được: tD =132,80C rD =518,1 kcal/kg a) Lương nước tách khỏi dung dịch? Áp dụng công thức cân vật liệu thiết bị cô đặc ta có : =3500(1=2130,4 [kg/h] ) 0,18 xd    x c   w = G0d,46 1− b) Tính diện tích truyền nhiệt thiết bị?  Áp dụng phương trình cân nhiệt lượng thiết bị cô đặc ta có : Q=Dr=KFttb ttb = tD -tstb =132,8-105 =27,80C F [m2 ] === 49,78 ⇒ 850D 518 r ,1 370K 0.,∆86 t 27,8 tb Bài tập 3-5: (7/173sgk)một thiết bị cô đặc có áp suất tuyệt đối phòng bốc 0,5at Biết lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ bazômét 35m3/h nước vào nhiệt độ 200C có nhiệt độ 400C Dung dịch NaOH có nồng độ đầu 15% Khối lượng sau cô đặc nồng độ tăng lên 35% khôí lượng Xác định suất thiết bị cô đặc GIẢI Theo phương trình cân vật chất trình cô đặc ta có mà w lượng thứ bay thiết bị cô đặc sang thiết bị ngưng tụ bazômét theo phương trình cân nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ ta có wi+Gn Cn tđ=wCntc+GnCntc Cn : nhiệt dung riêng nước Cn=4186 J/Kg độ i :hàm nhiệt thứ 0,5 at tra theo tính chất nước bão hoà bảng ta có : i=2642.103 J/Kg [kg/s]=1184 [kg/h] w= Mà GnCn ( t c − t d ) i − Cnt c 35000 4186( 40 − 20 ) 3600 = = 0,3289 − 4186.40 2642.10 ⇒  x  w = Gd 1 − d  xc   Gd = w 1184 = 0,15   1− x d  1− − 1,35  xc    Thay vào phương trình ta có Gđ=1332 [Kg/h] Bài tập 3-6: (8/172sgk)Một × thiết bị cô đặc dung dịch với suất 1,5 tấn/h Nồng độ dung dịch tăng từ 20% lên 45% khối lượng Cô đặc áp suất khí Hơi đốt đưa vào thiết bị có áp suất dư 7at độ ẩm 5% Trong phòng đốt có 60 ống truyền nhiệt, đường kính ống 802 mm chiều dài ống m Dung dịch vào có nhiệt độ 25 0C sản phẩm có nhiệt độ 900C nhiệt độ sôi trung bình dung dịch 85 0C, nhiệt dung riêng trung bình dung dịch 0,75 Kcal/Kg độ Xác định : a)Lượng đốt sử dụng b)Hệ số truyền nhiệt thiết bị GIẢI a)Lượng đốt sử dụng Áp dụng phương trình cân nhiệt lượng Q=D.r(1-)=GđCđ (tc-tđ)+w (i-Cntc)  : độ ẩm nước bão hòa =5%=0,05 -r:ẩn nhiệt hóa - tra thông số nước bão hòa áp suất tuyệt đối at bảng giáo trình cho học viên ta có: ta có ẩn nhiệt: r =490,9 (Kcal/Kg) tD nhiệt độ đốt at :tD=169,60C i: hàm nhiệt thứ 1at , i=539,9 (Kcal/Kg) D= ( ) Gd.c d t c −t d +w (i −Cn t c ) (1- 0,05)r  x   0,2   c    d mà w = Gd  1− 0,45   1− x  =1500 w=833,3 (Kg/h) D= 1500.0,75 ( 90 − 25 ) + 833,3( 539,9 − 1.90 ) 0,95.490,9 D=960,7 (Kg/h) Q =D(1-0,05)r=960,7(1-0,05)490,9 =477221,07 [kcal/h] b)Xác định hệ số truyền nhiệt thiết bị Q=KFt.tb K= Q F.∆t tb F=2Rtb.L.n R tb = 80 − = 39mm = 0,039m F=2.3,14.0,039.4.60=58,78m2 tD=const=169,90C ts tb=850C K==95,62 477221,07 [kcal/m h.độ ] 58,78.84,9 Bài tập 3-7 (9/173sgk)Một thiết bị cô đặc nồi làm việc liên tục dùng cô đặc dung dịch NaNO từ nồng độ 12% đến 40% khối lượng suất theo vật liệu vào 5000 Kg/h dung dịch có nhiệt dung riêng 0,88 Kcal/Kg độ Dung dịch vào có nhiệt độ 340C nhiệt độ dung dịch 730C, nhiệt độ sôi trung bình dung dịch 700C đốt vào thiết bị có áp suất 4at, nhiệt độ 1430C ẩn nhiệt r=511,1 Kcal/Kg Thiết bị làm việc áp suất chân không với áp suất tuyệt đối 0,2 at hàm nhiệt thứ I=2609KJ/Kg Cho nhiệt tổn thất Qtt=1500Kcal/h, diện tích truyền nhiệt F=50m2 Tính: a)Lượng thứ bay lên b)Lượng đốt vào thiết bị c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị Giải a)Lượng thứ bay lên x   w = Gd 1− d  xc   12  w = 50001−  = 3500[kg/h] 40   b)Lượng đốt vào thiết bị Q=Dr=Gđ Cđ(tc-tđ)+w(i-Cntc)+Qtt Q=5000.0,88(73-34)+3500(623-1.73)+1500 Q=2098100 (Kcal/h) D= Q 2098100 = = 4105 r 511,1 [kg/h] c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị K= ttb =tđ - tStb Q Δt tbF ttb=143-70=730C [kcal/m2h.độ ] Bài tập 3-8: K= 2098100 = 574,8 50.73 (10/174 SGK) Dung dịch xút nhập liệu vào thiết bị cô đặc làm việc áp suất chân không với độ chân không 0,6 at, nhiệt lượng riêng thứ 629,2 kcal/kg Với suất theo nhập liệu là.2500 kg/h dung dịch NaOH, nồng độ từ 8% lên 35% khối lượng.hơi đốt nước bão hoà có áp suất tuyệt đối at, nhiệt độ đốt 119,6oC Biết nhiệt độ nhập liệu sản phẩm 250C 850C Ẩn nhiệt ngưng tụ đốt 2208 kj/kg, dung riêng dung dịch đầu 3,2 kJ/kg.độ tổn thất nhiệt môi trường xung quanh 120 kcal/h, hệ số truyền nhiệt K = 220 kcal/m2h.độ, nhiệt sôi trung bình dung dịch thiết bị 80oC Tính: a) Tính lượng thứ tách khỏi dung dịch? b) Tính lượng đốt cần thiết ? c) Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt? Đs : a) w = 1928,5 kg/h , b) D =2207,2 kg/h , c) F = 133,64 m2 [...]... hàm nhiệt là 2677.10 3J/kg dung môi được đun nóng có lưu lượng là 800 kg/h từ 25 0C lên 700C, với nhiệt dung riêng của dung môi coi như không đổi và bằng 3200 J/Kg độ Nhiệt tổn thất bằng 5% tổng lượng nhiệt vào, cho hệ số truyền nhiệt là 570 Kcal/m2h.độ Tính: a) Lưu lượng hơi đốt cần dùng a) Bề mặt truyền nhiệt cần thiết Giải bài này tương tự bài các bài trên Đs : a) D = 55,73 kg/h , b) F = 1 m2 Bài tập. .. trao đổi nhiệt và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp tường Giải bài này tương tự bài 6-1 Đs : Qtt = 93 w/m2 ,tT1= 79,53oC ,ta =79,5 oC tT2= 37,79oC Bài tập 1-18 Cho thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm dùng hơi nước bão hòa có áp suất dư là 1 at, nhiệt độ là 119,6 oC, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong Vỏ thiết bị được làm bằng thép dày 4 mm Nhiệt độ không khí xung quanh là 30 0C cho hệ số cấp nhiệt của... 40 0C Chiều dày lớp bọc cách nhiệt là 300 mm Nhiệt kế cắm sâu vào 80 mm kể từ bề mặt ngoài và chỉ 70 0C Hệ số dẫn nhiệt của lớp bọc cách nhiệt 0,279 w/mđộ, của inox là 30 w/mđộ Giải a) Nhiệt tổn thất Do truyền nhiệt ổn định nên lượng nhiệt qua hai lớp tường bằng nhau và q =q1= q2 chính bằng lượnh nhiệt truyền đi qua chiều dày của lớp cách nhiệt là 80 mm kể từ vị trí đầu nhiệt kế ra bề mặt ngoài của... ttb= Bài tập 2-10(12/147sgk): Một thiết bị truyền nhiệt ống chùm dùng làm nguội khí Nitơ từ nhiệt độ 80 0C xuống 350C bằng nước lạnh chảy ngược chiều có nhiệt độ vào 22 0C và đi ra 320C Năng suất ở diều kiện tiêu chuẩn là 1240m 3/h Khối lượng riêng của khí Nitơ là 1,25Kg/m3 nhiệt dung riêng của khí Nitơ là Cn=0,25 Kcal/Kg độ Hệ số truyền nhiệt của thiết bị K=60 kcal/m2h độ X ác định: a)Lượng nhiệt truyền. .. lần lượt là 16 kcal/m 2h độ và 11500 kcal/m2h độ Tính lượng nhiệt tổn thất và nhiệt độ hai bên bề mặt tường của vỏ thiết bị Giải bài này tương tự các bài trên Đs : Qtt = 1432.5 kcal/m2hđộ ,tT1 = 119,47oC ,tT2 =119,3 oC Bài tập 1-19: Cho thiết bị truyền nhiệt loại vỏ bọc Dùng hơi nước bão hòa có áp suất dư là 2 at, nhiêt độ 132,9 oC, để gia nhiệt cho dung dịch bên trong Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng... 0C và ẩn nhiệt ngưng tụ rB=9,45 Kcal/Kg nước dùng làm lạnh có nhiệt độ vào 240C và nhiệt độ ra 340C, diện tích bề mặt truyền nhiệt là 20 m2 Cho Qtt = 0 Xác định : a)Lượng nước đưa vào thiết bị b)Lượng nhiệt trao đổi c)Hệ số K GIẢI a)Lượng nước đưa vào thiết bị Gn = DrB Cn ( t c − t d ) 1000.9,45 Gn = =945 1(34 −24 ) b) L ượng nhiệt trao đổi Q=DrB=1000.9,45=9450 Kcal/h c)Tính hệ số truyền nhiệt thiết... 104,6 λ 30 1 Hình 6-21 Bài tâp 1-17: Thiết bị trao đổi nhiệt làm bằng thép không gỉ có chiều dày δ1= 5mm Lớp cách nhiệt làm bằng sợi amiăng có chiều dày δ2=50 mm, và hệ số dẫn nhiệt là 0,1115 w/m.độ Cho α1 = 200 w/m2độ ; α2 = 12 w/m2độ Nhiệt độ chất lỏng bên trong thiết bị trao đổi nhiệt t1 = 800C Nhiệt độ không khí bên ngoài t2 = 300C Xác định nhiệt độ tổn thất ra môi trường và nhiệt độ bên trong tT1.. .Bài tâp 1-13 ( trang 78-SGK): Một ống truyền nhiệt có đường kính φ100×2 mm dài 40m được làm bằng đồng đỏ Nhiệt độ 2 bên tường lần lượt là 115 0C và 450C Tính lượng nhiệt dẫn qua tường ống Giải bài toán trong trường hợp xem tường ống là tường phẳng giải a) Lương nhiệt tổn thất ra môi trường: Ta sẽ có phương trình: Q = λ F[tT1 –tT2 ] diện tích bề mặt truyền nhiệt ống δ trung bình... riêng 0,88 Kcal/Kg độ Dung dịch vào có nhiệt độ 340C và nhiệt độ dung dịch ra là 730C, nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch là 700C hơi đốt vào thiết bị có áp suất 4at, nhiệt độ 1430C và ẩn nhiệt r=511,1 Kcal/Kg Thiết bị làm việc ở áp suất chân không với áp suất tuyệt đối là 0,2 at hàm nhiệt hơi thứ I=2609KJ/Kg Cho nhiệt tổn thất Qtt=1500Kcal/h, diện tích truyền nhiệt F=50m2 Tính: a)Lượng hơi thứ bay... 600 kg/h từ nhiệt độ 25 oC đến 80oC Tác nhân đun nóng là một chất thải hữu cơ có nhiệt độ vào là 105 oC và nhiệt độ ra là 65oC Cho nhiệt dung riêng trung bình của chất thải hữu cơ là 0,45 kcal/kgđộ và nhiệt dung riêng trung bình của hỗn hợp rượu là 0,85 Kcal/kgđộ Hãy tính: a) Lưu lượng chất thải hữu cơ đưa vào đun nóng b) Hệ số truyền nhiệt của thiết bị Giải a) Theo phương trình cân bằng nhiệt lượng