Câu hỏi và đáp án bài tập cô đặc

Microsoft Word Bai tap co dac tÕng hãp Gi£i Bài 1 Tính lượng hơi thứ bốc ra khi cô đặc 1000 kg dung dịch muối NaCl từ nồng độ 12% đến 60% khối lượng Bài 2 Khi tiến hành cô đặc 2000 kg dung dịch muối c.Viết phương trình cân bằng nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ ta có: GnCntd +Wi = GnCntc + WCntc  W = GnCn(tctd)(iCntc) Cn : nhiệt dung riêng của hơi nước Cn = 4186 Jkg độ i : hàm nhiệt của hơi thứ ở 0,5 at là 2642.103 kJkg

Trang 1

Bài 1

Tính lượng hơi thứ bốc ra khi cô đặc 1000 kg dung dịch muối NaCl từ nồng độ 12% đến 60% khối lượng

Bài 2

Khi tiến hành cô đặc 2000 kg dung dịch muối có nồng độ 10% khối lượng và thu được 800

kg hơi thứ Tính nồng độ cuối (theo phần trăm khối lượng) của dung dịch thu được

Bài 3

Nồng độ ban đầu của dung dịch (DD) NaOH là 79g trong 1 lít nước Sau khi cô đặc thu được DD có khối lượng riêng 1.555g/cm3, tương đương với nồng độ 840g/lít Xác đinh lượng nước đã bốc hơi trên 1 tấn DD đầu

Bài 4

Năng suất của 1 nồi cô đặc là 2650 kg/h (tính theo nhập liệu) Nồng độ ban đầu của dung dịch (DD) là 50g trong 1 lít nước, nồng độ cuối 295g/l dung dịch, tương ứng với khối lượng riêng là 1189 kg/m3 Xác định năng suất của thiết bị (kg/s)

Bài 5

Khi tiến hành cô đặc 2700 kg dung dịch đường ở nồng độ 12% khối lượng người ta thu được 1500 kg hơi nước Tính nồng độ cuối của dung dịch thu được (theo % khối lượng) Bài 6

Tính lượng hơi thứ bốc ra khi cô đặc 1500 kg dung dịch muối KCl từ nồng độ 8% đến 30% khối lượng

Bài 7

Tính thể tích dung dịch thu được khi cô đặc 1 m3 dung dịch H2SO4 có khối lượng riêng

1560 kg/m3 (nồng độ 65.2% khối lượng) để thu được acid có khối lượng riêng 1840 kg/m3 (nồng độ 98.7% khối lượng)

Bài 8

Sử dụng hệ thống cô đặc 3 nồi để cô đặc dung dịch NaNO3 từ nồng độ 12%wt lên 40%wt với năng suất 5 tấn/giờ Tính lượng hơi bay lên ở các nồi và nồng độ của dung dịch đi ra từng nồi

Trang 2

Bài tập 9

Một thiết bị cô đặc làm việc ở áp suất khí quyển có năng suất theo nhập liệu 3500 kg/h, nồng độ ban đầu là 18% khối lượng, sau khi cô đặc nồng độ tăng lên 46% khối lượng, nhiệt

độ sôi trung bình của dung dịch trong thiết bị 105 oC, hơi đốt tiêu hao là 850 kg/h áp suất

dư của hơi đốt là 2 kg/cm2 Hệ số truyền nhiệt của buồng đốt k = 370 W/m2.độ Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh bằng không Hãy xác định:

a Lượng nước tách ra khỏi dung dịch?

b Diện tích truyền nhiệt của thiết bị?

Lời giải

Tóm tắt bài toán:

Thông tin của hơi đốt

Thông số giá trị ĐVT

P tuyệt đối 3 kg/cm2

Thông tin của dung dịch Thông số giá trị ĐVT

ttb dd 105 oC

Tính

Lời giải

Δtb = t hđ - t tb dd 27.8 oC

Q=KFΔtb ==> F=Q/K.Δtb 49.7 m2

a Lượng hơi nước tách ra khỏi dung dịch được tính theo công thức sau:

W=Gd*(1-xd/xc)

Trang 3

Thay số: W=3500*(1-18/46) = 2130.4 kg/h

b Diện tích truyền nhiệt của thiết bị

Diện tích truyền nhiệt của thiết bị được tính theo công thức:

Q=KFΔtb ==> F=Q/K.Δtb

Lượng nhiệt trao đổi được tính theo công thức: Q = D*r

Với áp suất dư 2 at thì áp suất tuyệt đối là 3 at Tra thông số vật lý của hơi đốt Nhiệt độ của hơi đốt 132.8 oC

Ẩn nhiệt ngưng tụ : 2164 kJ/kg = 517 kcal/kg

 Q = 850*517 = 439417 kcal/h

Hiệu số nhiệt độ trung bình Δtb = t hđ - t tb dd = 132.8 – 105 = 27.8 oC

Chuyển đổi đơn vị của hệ số truyền nhiệt K

K = 370 W/m2.độ = 370*3600/(4.186*1000) = 318.2 kcal/m2.h.đô

Thay số vào F=Q/K.Δtb = 439417/(318.2*27.8) = 49.7 m2

Bài tập 10:

Một thiết bị cô đặc có áp suất tuyệt đối trong phòng bốc là 0,5at Biết lượng nước lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ baromet là 35 tấn/h Nước vào nhiệt độ 20oC và đi ra có nhiệt độ

40oC Dung dịch NaOH có nồng độ đầu 15% khối lượng Sau khi cô đặc nồng độ tăng lên 35% khối lượng Nhiệt dung riêng đẳng áp của nước không thay đổi Cn = 4,186 kJ/kg.độ

Bỏ qua lượng khí không ngưng được hút về bơm chân không

Xác định năng suất thiết bị cô đặc

Lời giải

Thông tin của dung dịch Thông tin của hơi đốt

Thông số giá trị ĐVT Thông số giá trị ĐVT

Trang 4

Lời giải Thông số giá trị ĐVT Nhiệt hàm ở 0.5 at 2642 kJ/kg Gn*Cn*td +Wi = Gn*Cn*tc + W*Cn*tc

W = Gn*Cn*(tc-td)/(i-Cn*tc)

Gd =W/(1-xd/xc) 2072.2 kg/h

Viết phương trình cân bằng nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ ta có:

Gn*Cn*td +Wi = Gn*Cn*tc + W*Cn*tc

 W = Gn*Cn*(tc-td)/(i-Cn*tc)

Cn : nhiệt dung riêng của hơi nước Cn = 4186 J/kg độ

i : hàm nhiệt của hơi thứ ở 0,5 at là 2642.103 kJ/kg

Thay số vào W = 1184 kg/h

Năng suất của thiết bị cô đặc được tính theo công thức:

Gd =W/(1-xd/xc) => Gd = 2072.2 kg/h

Bài tập 11:

Một thiết bị cô đặc dung dịch với năng suất 1,5 tấn/h Nồng độ dung dịch tăng từ 20% lên 45% khối lượng Cô đặc ở áp suất khí quyển Hơi đốt đưa vào thiết bị có áp suất dư là 7at

độ ẩm 5% Trong phòng đốt có 60 ống truyền nhiệt, đường kính ngaoì của ống 80 mm, chiều dày ống 2 mm và chiều dài mỗi ống 4 m Dung dịch vào có nhiệt độ 25oC và sản phẩm ra có nhiệt độ là 90oC nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch 85oC, nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch là 0,75 Kcal/Kg.độ Bỏ qua lượng nhiệt tổn thất và nhiệt cô đặc Xác định:

a Lượng hơi thứ thoát ra khỏi thiết bị cô đặc

Trang 5

b Lượng hơi đốt sử dụng

c Hệ số truyền nhiệt của thiết bị

Lời giải:

Thông tin của dung dịch Thông tin của hơi đốt Thông số giá

trị ĐVT Thông số giá trị ĐVT

Lời giải

W=Gd*(1-xd/xc) 833.3 kg/h

T hơi đốt 170.42 o C

Q= Gdd*cp dd*(tc-td)

+W*(i-cn*tc) 447639.3 kcal/h D=Q/(1 - phi)*rD 963.1 kg/h Δtb = t hđ - t tb dd 85.4 o C

Q=KFΔtb ==> K=Q/F.Δtb 89.2 m2

Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị được viết như sau:

Q = D*(r – phi) = Gn*Cn*(tc-td) + W(i-Cn*tc)

Cn : nhiệt dung riêng của hơi nước Cn = 4186 J/kg độ

i : hàm nhiệt của hơi thứ ở 1 at là 539 kcal/kg

Trang 6

Tra số liệu của hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 8 at:

Nhiệt độ hơi đốt 170.42 oC

i : ẩn nhiệt 2048 kJ/kg = 489.25 kcal/kg

Thay số vào Q = 447639.3 kcal/h

D = Q/(r-phi) = 963.1

Bề mặt thiết bị truyền nhiệt : F=2*π*Rtd*L*n = 2*3.14*(80-2)/2*4*60 = 58.8 m2 Thay số vào K=Q/F.Δtb = 447639.3/(58.8*85.42) = 89.2 m2

Bài 12

Một thiết bị cô đặc 1 nồi làm việc liên tục dùng cô đặc dung dịch NaNO3 từ nồng độ 12% đến 40% khối lượng và năng suất theo nhập liệu vào 5000 Kg/h Dung dịch có nhiệt dung riêng 0,88 Kcal/Kg.độ Dung dịch vào có nhiệt độ 34°C và nhiệt độ ra là 73°C, nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch là 70°C Hơi đốt vào thiết bị có áp suất 4at, nhiệt độ 143°C

và ẩn nhiệt hóa hơi 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=623Kcal/Kg Cho nhiệt tổn thất Qtt=1500Kcal/h, diện tích truyền nhiệt F=50m2 Tính:

a Lượng hơi thứ thoát ra khỏi thiết bị cô đặc

b Lượng hơi đốt cần thiết để thực hiện cô đặc

c Tính hệ số truyền nhiệt K

Lời giải:

Thông tin của dung dịch Thông tin của hơi đốt Thông

số giá trị ĐVT Thông số giá trị ĐVT

cp dd 0.88 kcal/kg.đô r 509.6 kcal/kg

Trang 7

i ht 623.0 kcal/kg D ?? kg/h

Lời giải

W=Gd*(1-xd/xc) 3500 kg/h Q= Gd*cp dd*(tc-td)

+W*(i-cn*tc)+Qtt 2098100 kcal/h Q=D*r ==> D = Q/r 4118 kg/h Δtb = t hđ - t tb dd 73.62 o C Q=KFΔtb ==> K=Q/FΔtb 570.0 kcal/m2.h.đô

a Tính W?

W=Gd*(1-xd/xc)

Thay số: W=5000*(1-12/40) = 3500 kg/h

b Tính D?

Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị được viết như sau:

Q = D*r = Gn*Cn*(tc-td) + W(i-Cn*tc) + Qtt

Cn : nhiệt dung riêng của hơi nước Cn = 1 kcal/kg độ

i : hàm nhiệt của hơi thứ ở 0.2 at là 623 kcal/kg

Tra số liệu của hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 4 at:

Nhiệt độ hơi đốt 143.62 oC

i : ẩn nhiệt 2133 kJ/kg = 509.6 kcal/kg

Thay số vào Q = 2098100 kcal/h

D = Q/r = 4118 kg/h

c Tính K?

Thay số vào K=Q/F.Δtb = 2098100/(50*73.62) = 570 kcal/m2.h.đô = 662.76 W/m2.đô Bài tập 13:

Dung dịch xút nhập liệu vào thiết bị cô đặc làm việc ở áp suất chân không với độ chân không bằng 0,6 at, nhiệt lượng riêng của hơi thứ là 629,2 kcal/kg Với năng suất theo nhập

Trang 8

liệu là 2500 kg/h dung dịch NaOH, nồng độ từ 8% lên 35% khối lượng Hơi đốt là hơi nước bão hoà có áp suất tuyệt đối là 2 at, nhiệt độ của hơi đốt là 119,6oC Biết rằng nhiệt độ của nhập liệu và sản phẩm là 25oC và 85oC Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt là 2208 kJ/kg, dung riêng của dung dịch đầu là 3,2 kJ/kg.độ tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh là 120 kcal/h, và hệ số truyền nhiệt K = 220 kcal/m2 h.độ, nhiệt sôi trung bình của dung dịch trong thiết bị bằng 80oC Tính:

a Tính lượng hơi thứ tách ra khỏi dung dịch?

b Tính lượng hơi đốt cần thiết ?

c Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt?

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	659,73 KB