Przenoszenia ciepła 1. Powietrze ogrzewa się w przestrzeni rurowej

Przenoszenia ciepła 1. Powietrze ogrzewa się w przestrzeni rurowej

Przenoszenia ciepła
1. Powietrze ogrzewa się w przestrzeni rurowej płaszczowo rurkowego wymiennika ciepła od temp.
20 do 900C pod średnim ciśnieniem 1.013*105 Pa. Natężenie przepływu powietrza wynosi 7770m3/h.
W wymienniku ciepła znajduje się 211 rur o średnicy 38x2mm.
a) Obliczyć współczynnik wnikania ciepła dla powietrza.
b) Do przestrzeni międzyrurowej tego samego wymiennika ciepła doprowadza się nasyconą
(kondensującą) parę wodną pod ciśnieniem 2 atm, która ulega kondensacji. Współczynnik
wnikania dla pary 10000W/(m2*K).
Jaką powierzchnię powinien mieć wymiennik ciepła? Obliczyć również natężenie przepływu
pary.
2. Ścianka pieca składa się z dwóch warstw: cegły ogniotrwałej (s 1=500 mm) i cegły budowlanej
(s2=250 mm).Temperatura pieca wynosi 13000C, temperatura toczenia 250C. Obliczyć a) straty ciepła
z 1m2 powierzchni ścianki b) temperaturę na granicy pomiędzy cegłą budowlana i ogniotrwałą.
Współczynnik wnikania ciepła od gazów piecowych do ścianki wewnętrznej pieca 1=34.8W/(m2*K),
a od ścianki zewnętrznej do otoczenia 2=16.2W/(m2*K). Współczynnik przewodzenia ciepła cegły
ogniotrwałej 1 =1.1W/(mK), współczynnik przewodzenia ciepła cegły budowlanej 2 =0.58 W/(m
K).
3. Rurą zewnętrzną wymiennika ciepła typu „rura w rurze” o średnicach: wewnętrznej rury
zewnętrznej 100 mm oraz zewnętrznej rury wewnętrznej 51 mm, przepływa azot z prędkością 20
[m/s]. Średnia temperatura azotu jest równa 50oC, ciśnienie 20atm. Obliczyć wartość współczynnika
wnikania ciepła.
4. Określić natężenie masowe gazów spalinowych (skład podobny do powietrza) konieczne do
ogrzania 500 kg/h pary wodnej od temperatury 1200C do 4000C. Gazy spalinowe oziębiają się od 580
do 3000C.
5. Należy skroplić 10t/h nasyconej pary n-heksanu w temp. wrzenia pod ciśn. 1 atm. Kondensator
chłodzony jest wodą ogrzewającą się od 16 do 360C a następnie ogrzać go do temp. o 10 stopni
wyższej niż temperatura wrzenia. Obliczyć zapotrzebowanie na natężenie masowe przepływu wody.
6. Na ogrzanie cegły o masie 15 kg o 30 stopni zużyto tyle samo energii ile na ogrzanie wody o masie
6 kg od 20 do 43 stopni. Ile wynosi średnie ciepło właściwe substancji, z której zbudowana jest cegła?
Przenoszenie masy
1. W naczyniu o średnicy  = 30 cm znajduje się słup wody o wysokości h = 0.5 m. Nad
zwierciadłem cieczy znajduje się czysty chlor gazowy w temperaturze 30oC pod ciśnieniem
atmosferycznym. Obliczyć chwilową ilość dyfundującej masy, jeśli na dnie naczynia UCl2 = 2*10-5
(kgCl2/kg wody).
2. W naczyniu o średnicy  = 10 cm znajduje się słup wody o wysokości h = 0.25 m. Nad
zwierciadłem cieczy znajduje się powietrze zawierające siarkowodów o prężności p= 1200 Pa w
temperaturze 20oC pod ciśnieniem atmosferycznym. Obliczyć chwilową ilość dyfundującej masy,
jeśli na dnie naczynia stężenie siarkowodoru wynosi 0.
3. Na dno naczynia o średnicy  = 5 cm dopływa woda amoniakalna. Nad zwierciadłem cieczy
znajduje się słup powietrza o wysokości h = 0.75 m w temperaturze 20oC pod ciśnieniem
atmosferycznym zawierające y=0.1 (ułamek molowy) amoniaku. Zakładając stan równowagi gazciecz na zwierciadle cieczy obliczyć ilość dyfundującej masy jeśli stężenie amoniaku w wodzie
xNH3 = 5 10-2 (ułamek molowy).
4. Na wlot przeciwprądowego wymiennika masy (desorbera) dopływa mieszanina powietrza i CO2 o
stężeniu Ywlot = 3*10-3 oraz woda z CO2 o stężeniu Xwlot = 1 10-6. Czy w wymienniku zachodzi
adsorpcja czy desorpcja CO2?