Решения практических задач динамики потоков применительно к химической промышленности

Б) Если трубопровод разорван прямо за резервуаром. Какой будет расход утечки?

16.Насыщенный пар при избыточным давлением 14 атм. имеющий T =198°C, с=7,520 кг/м3, µ=0,015 сП, поступает из головной части в контактное устройство выпарного аппарата под избыточным давлением 70 кПа. Если паропровод состоит из: стальных труб протяженностью 15 м c внутренним диаметром 50 мм; 4 фланцевых отводов с разворотом потока на 90°; одного шарового крана, какой ожидается расход пара?

17.Воздух перекачивается из емкости А под абсолютным давлением 13,5 атм. и T=21°C через трубку Вентури в емкость Б, находящуюся под абсолютным давлением 3,4 атм. Трубка Вентури установлена на коротком участке трубопровода с внутренним диаметром 150 мм и имеет горловину с диаметром 75 мм. Какой массовый расход воздуха?

18.Емкость содержит воздух под абсолютным давлением 7 атм., с температурой 21°C и имеет отверстие диаметром 6 мм. Какой массовый расход воздуха будет осуществляться через это отверстие?

19.Емкость содержит азот под избыточным давлением 55 атм., имеет присоединенную трубопроводную линию, состоящую из: трубы из нержавеющей стали протяженностью 3 м и с внутренним диаметром 6 мм; одного шарового крана; 3 отводов с разворотом потока на 90°. Температура газа составляет 21°C. Какой расход азота по трубопроводу будет при полностью открытом кране? Расход определить приведенным к нормальным условиям, т.е. при температуре 20°C, давлении 1 атм. в единицах: (кг/с) и (м3/мин)

20.Газообразный хлор (молекулярная масса 71) перекачивается из сосуда высокого давления, находящегося под абсолютным давлением 34 атм. с температурой 16°C, по теплоизолированному трубопроводу в другой сосуд, находящийся под абсолютным давлением 14 атм. Трубопровод состоит из стальных труб протяженностью 60 м с внутренним диаметром 50 мм. Какой будет массовый расход газа? Какова температура газа в месте выхода газа из трубопровода?

21.Хранилище содержит газ этилен под избыточным давлением 14 атм. с температурой 21°C. В хранилище имеется утечка. Если отверстие, через которое происходит утечка, имеет диаметр 12 мм, какой расход утечки этилена будет в (м3/час) приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.)?

22.Сосуд высокого давления содержит N2 при избыточном давлении 14 атм. и температуре 21°C связан трубопроводом из нержавеющей стали с реактором, находящимся под избыточным давлением 1 атм. Трубопровод имеет протяженность 6 м с внутренним диаметром 6 мм. В точке присоединения трубопровода к сосуду установлен редуктор, регулирующий входное давление, а значит и расход N2 в трубопроводе.

А) Если редуктор устанавливает избыточное давление на входе в трубопровод 1,7 атм., какой будет расход N2 по трубопроводу в (м3/час), приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.)?

Б) Если редуктор не исправен, какое полное давление будет приложено на входе в трубопровод, какой будет расход N2 в реактор в (м3/час), приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.)?

23.Космический скафандр снабжается кислородом через шланг протяженностью 7 м. Давление в кислородной емкости 240 кПа при температуре 10°C, а давление в скафандре 20 кПа. Если шероховатость стенок шланга 0,01 мм, какой необходим диаметр шланга для обеспечения расхода 0,05 кг/с? Если скафандр имеет утечку и давление упало до нуля, какой будет расход утечки кислорода?

24.Этилен (молекулярная масса 28) перекачивается из хранилища, находящегося под избыточным давлением 17 атм. и температуре 21°C, на компрессорную станцию, где давление всасывания 6,8 атм. Трубопровод состоит из: стальных труб протяженностью 150 м с внутренним диаметром 25 мм; 2 шаровых клапанов; 8 нарезных отводов с разворотом потока на 90°. Измерительная диафрагма с диаметром 19 мм установлена у входа в трубопровод.

А) Какой наблюдается расход этилена через трубопровод в (м3/час), приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.)?

Б) Если трубопровод разорван на расстоянии 60 м от хранилища. Между местом разрыва и хранилищем имеются 4 отвода и один клапан, какой будет расход этилена в (м3/час), приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.)?

В) Какой перепад давления наблюдается на диафрагме для случая А) и Б) в см вод. ст.?

25.Воздух выходит из большого резервуара при температуре 21°C через изоэнтропическую сужающуюся - расширяющуюся насадку в атмосферу. Площадь горловины составляет 1 см2, а на выходе- 2 см2. Какое давление в резервуаре, при котором поток в насадке достигнет скорости звука? Какими будут на выходе: массовый расход; число Маха при этих условиях?

26.Воздух выходит из резервуара через сужающую насадку в стальной трубопровод протяженностью 5 м с внутренним диаметром 12 мм. Поток в трубе адиабатический. Абсолютное давление в резервуаре 6,8 атм. при температуре 21°C.

А) Какой максимально достижимый расход в трубопроводе (кг/сек)?

Б) Какое максимальное давление на выходе из трубопровода, при котором этот расход достигается?

В) Какая температура потока на выходе из трубопровода при этих условиях?

27.Сосуд содержит сжатый азот под избыточным давлением 17 атм. с температурой 21°C. У сосуда имеется стальной патрубок длиной 75 мм с внутренним диаметром 6 мм. К патрубку присоединены шаровой кран и мембранный клапан. К мембранному клапану присоединена медный трубопровод с внутренним диаметром 6 мм. Определить массовый расход азота (кг/с) если:

А) Медный трубопровод оборван на расстоянии 10 м за мембранным клапаном.

Б) Трубопровод оборван непосредственно за сосудом.

28.Природный газ (в основном метан) по трубопроводу подается компрессором. Избыточное давление на линии всасывания компрессора составляет 138 кПа, а на линии нагнетания 68 атм. Стальной трубопровод имеет внутренний диаметр 125 мм. Температура окружающей среды 26°C.

А) Если образовался разрыв трубопровода за компрессорной станции на расстоянии 3 км, определить величину утечки газа (м3/час), приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.).

Б) Если эффективность компрессора 80%, какова потребуется мощность двигателя, приводящего в действие компрессор?

29.Необходимо получать в реактор газообразный реагент с постоянным расходом 1700 м3/час, приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.). Газ содержится в хранилище при температуре 27°C под избыточным давлением 34 атм. Хранилище удалено от реактора на расстоянии 6 м. Избыточное давление в реакторе колеблется от 70 до 135 кПа. Известно, что в линии подачи выполняются условия сжатого потока. В этом случае расход газа не зависит от давления в реакторе. Если шероховатость стенок в линии подачи составляет 0,045 мм, какой требуется диаметр трубопровода для обеспечения расхода? Газ имеет молекулярную массу 35, адиабатическую константу 1,25, вязкость 0,01 сП при 26°C.

30.Сосуд высокого давления содержит предохранительный клапан, установленный на крышке. В сосуде содержится азот при температуре 150°C. Клапан открывается при избыточном давлении 8,5 атм. и выравнивает содержимое сосуда с атмосферным давлением. Клапан имеет насадку длиной 10 см с внутренним диаметром 38 мм, которая ограничивает величину потока при открытом клапане.

А) Если сопротивлениями потока между сосудом и клапаном, а так же выходом в атмосферу пренебречь, определить массовый расход потока через клапан, когда тот открыт (кг/сек).

Б) В действительности, существуют патрубок длиной 1 м с внутренним диаметром 75 мм между сосудом и клапаном и труба 2 м длиной с внутренним диаметром 100 мм, соединяющая клапан с атмосферой. Какой массовый расход через клапан с учетом трубопроводов (кг/сек)?

31.Емкость содержит этилен при температуре 26°C и имеет предохранительный клапан, который открывается при избыточном давлении 17 атм. Необходимо подобрать насадку за клапаном, чтобы обеспечить расход газа при его открытии 38 кг/сек. Клапан имеет коэффициент выгрузки (отношение теоретического к действительному массовому потоку) 0,975. Какой должен быть диаметр насадки за клапаном (мм)? Какой мощности требуется компрессор, сжимающий газ от давления 1 атм. до максимального давления в емкости с расходом равным расходу через клапан если:

1) компрессора с одностадийным сжатием?

2) компрессора с двух стадийным сжатием и межстадийным охлаждением? Предполагается 100% эффективность компрессора.

Приложение 1.Дифференциальные уравнения сохранения в различных системах координат.

Уравнение неразрывности.

Прямоугольная система координат: (x,y,z)

Цилиндрическая система координат: (r,и,z)

Сферическая система координат: (r,и,?)

Уравнение сохранения количества движения.

Прямоугольная система координат: (x,y,z)

x-компонент:

y-компонент:

z-компонент:

Цилиндрическая система координат: (r,и,z)

r-компонент:

и-компонент:

z-компонент:

Сферическая система координат: (r,и,?)

r-компонент:

и-компонент:

? -компонент:

Компоненты тензора напряжений.

Прямоугольная система координат:

Цилиндрическая система координат:

Сферическая система координат:

Размещено на Allbest.ru