книги / Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-1

Давление в газохранилище:

ИЛИ

1010

9,81-104 « 0,01 кгс/см2.

Пример 1.9. Определить кинематический коэффициент вязко­ сти диоксида углерода при i — 30 °С и раС)С ~ 5,28 кгс/смг

Р е ш е н и е . Пренебрегая зависимостью динамического коэф­ фициента вязкости от давления, находим по графику (рис. VI) для диоксида углерода при 30 °С: р = 0,015 сП = 0,015- Ю-8 Па с. Определяем плотность диоксида углерода:

Пример 1.10. Предполагая отсутствие экспериментальных дан­ ных, вычислить приближенно динамический коэффициент вязкости нитробензола (CeH5N02) при 20 °С.

Р е ш е н и е . Воспользуемся эмпирической зависимостью (1.10)-. Мольная масса нитробензола 123 кг/кмоль; плотность 1200 кг/м*

что совпадает с экспериментальными данными (рис. V).

Пример 1.11. Определить динамический коэффициент вязкости топочных газов, имеющих состав: СО, — 16%, Ог — 5%, N2 — 79 % (по объему). Температура газов 400 °С, давление раСо = 1 кгс/см*.

Р е ш е н и е . По номограмме (рис. VI) находим динамические коэффициенты вязкости отдельных компонентов смеси. При 400 °Ci

Рсо, =0,035, р0> =0,039 и pNj =0,0335 мПа с.

Расчет динамического коэффициента вязкости смеси сделаем по формуле (1.11):

Мольная масса смесиI

Л)см = 0,16-44 + 0,05-32 + 0,79-28 = 30,8 кг/кмоль.

Динамический коэффициент вязкости смеси:

цсм = 30,8/902 = 0,034 мПа-с = 0,034’-КГ3 Па-с.

Пример 1.12. Определить кинематический коэффициент вяз­ кости жидкости, имеющей состав: 70% (мол.) кислорода и 30%

жат к классу нормальных жидкостей, динамический коэффициент вязкости смеси вычислим по формуле (1.14). При 84 К Для жидкого

Пример 1.13. Вычислить динамический коэффициент вязкости ’суспензии бензидина в воде, если в чан загружено на 10 м3 воды

Пример 1.14. Известно, что динамический коэффициент вязко* сти хлорбензола при 20 °С равен 0,9 сП, а при 50 °С 0,6 сП. Найти, пользуясь правилом линейности, динамический коэффициент вяз­

Находим температуры эталонной жидкости, при которых ее дина­ мический коэффициент вязкости равен 0,9 и 0,6 сП.

Для воды динамический коэффициент вязкости 0,9 сП соответ­ ствует температуре 25 °С, а 0,6 сП — температуре 45 °С (табл. VI).

Далее находим температуру воды, при которой ее динамиче­ ский коэффициент вязкости равен динамическому коэффициенту вязкости хлорбензола при 70 °С, из уравнения

откуда ©ц, = 58,4 еС. При этой температуре находим для воды ц8 = 0,48 сП. Следовательно, динамический коэффициент вязко­

Определить динамический коэффициент вязкости этой жидко­

в качестве стандартной жидкости глицерин. Зависимость динами-

Следовательно, режим турбулентный.

Пример 1.18. Найти критическую скорость в прямой трубе диаметром 51 X 2,5 мм: а) для воздуха при 20 °С и рабс = 0,1 Mflai

где 0,018 — динамический коэффициент вязкости воздуха при 20 °С (по рис. VI)f мПа*с; 1,2 кг/м** — плотность воздуха при 20 °С и ра0с = 0,1 МПа по фор­ муле (1.5).

б) Для нефтяного масла-

Пример 1.10. На трубопроводе с внутренним диаметром 200 мм имеется плавный переход на диаметр 100 мм (рис. 1.13). По трубо­ проводу подается 1700 м3/ч (при нормальных условиях) метана при 30 °С. Открытый в атмосферу U-образный водяной манометр, установленный на широкой части трубопровода перед сужением, показывает избыточное давление в трубопроводе, равное 40 мм вод. ст. Каково будет показание такого же манометра на узкой части трубопровода? Сопротивлениями пренебречь. Атмо­ сферное давление 760 мм рт. ст.

Р е ш е н и е . Считая приближенно плотность метана на уча­ стке трубопровода между точками присоединения манометров постоянной (что проверим в конце расчета), составляем уравнение

Определяем скорости метана в сечениях / и //, принимая, что давление в трубопроводе приблизи­ тельно равняется атмосферному:

По уравнению (1.20)

А = 16.7 ( ^ г У = бб,е м/с.

Вычисляем плотность метанаJ

р2 = pj — 138 = 40 — 138 = —98 мм вод. ст.,

т. е. давление в сечении II будет меньше, чем в /, на 138 мм вод. ст.,

Принимая при вычислении скоростей и плотности метана постоянство давления в трубопроводе, мы допустили погрешность, не превышающую

Пример 1.20. На рис. 1.14 изображен так называемый сосуд Мариотта, представляющий собой закрытый резервуар, из кото­ рого жидкость может вытекать через трубку А. Трубка Б вверху открыта в атмосферу. При вытекании по трубке А жидкости из резервуара в его верхней части образуется вакуум, причем через трубку Б засасывается атмосферный воздух. Вследствие этого в резервуаре на уровне Н над трубкой А давление всегда будет равно атмосферному, независимо от количества жидкости в ре­ зервуаре, и истечение жидкости будет происходить под постоянным напором до тех пор, пока уровень ее не опустится ниже Н. По указанным на рис. 1.14 размерам (в мм) определить скорость тече­ ния воды и время, за которое уро­ вень ее снизится от начального (1400 мм) до величины Н = 300 мм.

Коэффициент скорости <р = 0,82. Коэффициент сжатия струи

е= 1 .

Ре ш е н и е . По формуле (1.28) при р0 = р:

®=Ф1г Щн = 0,82 |/'Щ Г0Гз=1,98 м/с.

«гального воздухопровода, составляет 13 мм. Определить расход воздуха, если температура его 40 °С, диаметр трубопровода 159 X X 6 мм, а перед трубкой имеется прямой участок длиной 7 м.

Длина прямого участка стабилизации потока до трубки Пито — Прандтля должна быть не менее 40 диаметров: 40-0,147 = 5,9 м. Эго условие соблюдено, так как имеется прямой участок трубо­ провода протяженностью 7 м По рис. 1.2 для Re = 132 000 отно­ шение средней скорости к максимальной w/wm«« » 0,8&.

Средняя скорость?

ш = 0,85* 15,07 = 12,8 м/с.

Расход воздуха?

V = 0,785*0,147®. 12,8 = 0,217 м®/с = 780 м®/ч.

Пример 1.24. Дымовые газы из печной установки, располо­ женной в Ленинграде, отводятся через дымовую трубу высотой 19 м. Состав газов: С02 — 12,7%, Оа — 4,9%, N2 — 77,5%, Н20 — 4,9% (по объему). Площадь поперечного сечения дымовой трубы равна площади поперечного сечения горизонтального газо­ хода. Средняя температура газов в газоходе и дымовой трубе 250 °С. Найти скорость газов, если сумма коэффициентов сопро­ тивлений газохода и дымовой трубы:

где Я,, и Я, — коэффициенты трения; Lr —длина газохода; d3 —эквивалентный диаметр газохода; d — внутренний диаметр дымовой трубы; Н — высота трубы; È £ — сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Р е ш е н и е . Плотность газа при нормальных условиях?

Плотность газа при 250 9С?

В летних условиях средняя температура воздуха в Ленинграде 17,5 °С (табл. XL). Плотность воздуха при этой температуре!

273

Рв = 1,293 273 _J_ 17>5 = L216 кг/м».

По уравнению Бернулли (при плоскости отсчета, проведенной на уровне газохода):

где рСар. — барометрическое давление иа уровне горизонтального газохода; Рбар" — барометрическое давление у верхнего края дымовой трубы; в» — ско­

рость газа; Н — высота дымовой трубы; Дроот—суммарные потери давления (суммарное сопротивление газохода и дымовой трубы).

В левой части уравнения Бернулли рассматривается сечение, проведенное через начало газохода, в правой — через верхний край дымовой трубы.

Барометрическое давление на уровне горизонтального газо­ хода:

Рбар' = Рбар" ”1”

Подставляем это значение в уравнение Бернулли и получаем!

ДРпот = (Рв — Рг)«Я .

Сопротивление газохода и дымовой трубы:

Следовательно,

27,3 — (Рв — Рг)£Я.

Подставляем численные значения:

27,3 0,6g3tg8- = (1,216 — 0,693) 9,81 • 19.

Отсюда^ находим скорость газа в газоходе и дымовой трубе в летних условиях:

w = 3,2 м/о.

Аналогично может быть подсчитана скорость газа в зимних условиях (для Ленинграда средняя температура —7,7 °С). В зим­ них условиях w = 3,5 м/с.

Пример 1.25. Определить потерю давления на трение в змее­ вике (рис. 1.15), по которому проходит вода со скоростью 1 м/с. Змеевик сделан из бывшей в употреблении стальной трубы диа­

(1.36) для прямой трубы, а затем вводим поправочный коэффи-