Материал: Пример расчёта курсовой подбор насоса
Физические свойства
Справочные данные по плотности и вязкости компонентов.
Плотность |
Плотность |
||
изопропилбензола |
фенола |
||
[1, c. 355] |
[2, табл. IV] |
||
i := 0 ..10 |
j := 0 ..6 |
||
tρнкi := ρнкi := |
tρвкj := ρвкj := |
||
0 |
878.6 |
20 |
1075 |
10 |
870.2 |
40 |
1058 |
20 |
861.8 |
41 |
1057.6 |
25 |
857.5 |
60 |
1040 |
30 |
853.4 |
80 |
1022 |
40 |
845.0 |
100 |
1003 |
50 |
836.6 |
120 |
987 |
60 |
828.3 |
|
|
70 |
819.9 |
|
|
80 |
811.5 |
|
|
90 |
803.1 |
|
|
|
1×103 |
|
|
ρнкi |
|
|
|
ρвкj |
|
|
|
|
900 |
|
|
|
800 0 |
50 |
100 |
|
|
tρнкi ,tρвкj |
|
Вязкость |
|
Вязкость |
||
изопропилбензола |
фенола |
|||
[1, c. 355] |
|
[3, с. 996] |
||
ι := 0 ..4 |
|
|
|
|
tμнкι :=μнкι := |
|
tμвкi :=μвкi := |
||
0 |
1.075 |
|
20 |
11.6 |
10 |
0.915 |
|
30 |
7 |
20 |
0.788 |
|
40 |
4.77 |
30 |
0.691 |
|
50 |
3.42 |
40 |
0.611 |
|
60 |
2.6 |
|
|
|
70 |
2 |
|
|
|
80 |
1.6 |
|
|
|
90 |
1.31 |
|
|
|
100 |
1.05 |
|
|
|
120 |
0.78 |
|
|
|
140 |
0.69 |
|
10 |
|
|
|
μнкι |
|
|
|
|
μвкi |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
50 |
|
100 |
|
|
tμнкι ,tμвкi |
||
7
Справочные данные по давлению насыщенных паров.
Изопропилбензол [4, №794] |
Фенол [4, №428, №1290] |
||||||||
|
tpнкi := |
pнкi := |
|
tpвкi := |
pвкi := |
||||
|
2.9 |
|
133.32 |
|
|
40.1 |
|
133.32 |
|
|
26.8 |
|
666.6 |
|
|
62.5 |
|
666.6 |
|
|
38.3 |
|
1333.2 |
|
|
73.8 |
|
1333.2 |
|
|
51.5 |
|
2666.4 |
|
|
86 |
|
2666.4 |
|
|
66.1 |
|
5332.8 |
|
|
100.1 |
|
5332.8 |
|
|
75.4 |
|
7999.2 |
|
|
108.4 |
|
7999.2 |
|
|
88.1 |
|
13332 |
|
|
121.4 |
|
13332 |
|
|
107.3 |
|
26664 |
|
|
139 |
|
26664 |
|
|
129.2 |
|
53328 |
|
|
160 |
|
53328 |
|
|
152.4 |
|
101325 |
|
|
181.9 |
|
101325 |
|
|
351.4 |
|
3220000 |
|
|
208 |
|
202650 |
|
|
|
|
|
|
|
248.2 |
|
506625 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
283.8 |
|
1013250 |
|
|
|
|
|
|
|
328.7 |
|
2026500 |
|
|
|
|
|
|
|
358 |
|
3039750 |
|
|
|
|
|
|
|
382.1 |
|
4053000 |
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
5066250 |
|
|
|
|
|
|
|
418.7 |
|
6079500 |
|
|
|
|
|
|
|
419 |
|
6130163 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
Определение средней температуры в теплообменнике.
Данные по парожидкостному равновесию [5, табл. 1509]
к := 0 ..16 |
|
|||
хк := |
|
|
|
|
|
ук := |
|
тк := |
|
0 |
|
0 |
|
181.84 |
0.0196 |
|
0.0583 |
|
178 |
0.0316 |
|
0.105 |
|
176.2 |
0.0583 |
|
0.181 |
|
173.6 |
0.0883 |
|
0.278 |
|
170.1 |
0.121 |
|
0.343 |
|
168.5 |
0.172 |
|
0.4 |
|
166.6 |
0.256 |
|
0.53 |
|
162.6 |
0.265 |
|
0.535 |
|
162 |
0.315 |
|
0.566 |
|
160.7 |
0.362 |
|
0.603 |
|
158.9 |
0.405 |
|
0.646 |
|
157 |
0.509 |
|
0.69 |
|
154.7 |
0.577 |
|
0.73 |
|
154 |
0.816 |
|
0.858 |
|
151.8 |
0.912 |
|
0.925 |
|
150.8 |
1 |
|
1 |
|
150.5 |
|
|
|
|
|
|
|
Т-x,y диаграмма |
|
|
180 |
|
|
|
|
170 |
|
|
|
|
тк |
|
|
|
|
тк |
|
|
|
|
160 |
|
|
|
|
150 0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
|
|
|
хк,ук |
|
Температура кипения смеси заданного состава: tкип := linterp(х,т,x) = 161.09 оС
(найдена с помощью функции линейной интерполяции по зависимости температуры кипения жидкости от состава, приведённым на Т-x,y диаграмме).
Средняя температура в теплообменнике: |
tто := |
t + tкип |
= 93.05 оС |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
(найдена в первом приближении как среднее арифметическое, во второй части курсовой должна быть пересчитана через среднюю движущую силу процесса теплопередачи).
9
Расчёт плотности бинарной смеси.
Молярные массы компонентов: |
|
|
|
||
изопропилбензол |
Mнк := 120.194 |
кг/кмоль |
|
|
|
фенол |
Mвк := 94.1128 |
кг/кмоль |
|
|
|
Массовая доля НК в смеси: xm := |
|
x Mнк |
= 0.3537 |
||
|
|||||
x Mнк + (1 − x) Mвк |
|||||
Плотность компонентов при исходной температуре: |
|
|
|||
изопропилбензол |
ρ_нк := linterp(tρнк,ρнк,t) = 857.5 |
кг/м3 |
|||
фенол |
ρ_вк := linterp(tρвк,ρвк,t) = 1070.8 |
кг/м3 |
|||
(найдены с помощью функции линейной интерполяции по справочным данным зависимости плотностей компонентов от температуры).
Плотность смеси при исходной температуре:
|
|
xm |
|
1 − xm |
−1 |
|
ρ := |
|
|
+ |
|
|
= 984.2 кг/м3 |
ρ_нк |
ρ_вк |
|||||
(найдена по формуле, не учитывающей объёмный эффект смешения; для водных растворов формула неприменима).
Плотность компонентов при средней температуре в теплообменнике:
изопропилбензол |
ρ_нк := linterp(tρнк,ρнк,tто) = 800.5 |
кг/м3 |
фенол |
ρ_вк := linterp(tρвк,ρвк,tто) = 1009.6 |
кг/м3 |
(найдены с помощью функции линейной интерполяции по справочным данным зависимости плотностей компонентов от температуры).
Плотность смеси температуре средней температуре в теплообменнике:
|
|
xm |
|
1 − xm |
−1 |
|
ρто := |
|
|
+ |
|
|
= 924.2 кг/м3 |
ρ_нк |
ρ_вк |
|||||
(найдена по формуле, не учитывающей объёмный эффект смешения; для водных растворов формула неприменима).
10
Расчёт вязкости бинарной смеси.
Вязкость компонентов при исходной температуре:
изопропилбензол |
μ_нк := linterp(tμнк,μнк,t) = 0.74 |
мПа.с |
фенол |
μ_вк := linterp(tμвк,μвк,t) = 9.3 |
мПа.с |
(найдены с помощью функции линейной интерполяции по справочным данным зависимости плотностей компонентов от температуры;
корректней было бы сделать линейную интерполяцию не по зависимости µ=f(t), а по зависимости ln(µ)=f(1/T) ).
Вязкость смеси при исходной температуре:
μ := 10x log(μ_нк)+(1−x) log(μ_вк) = 4.351 мПа.с
Поскольку данных по вязкости изопропилбензола при температурах выше 40оС в справочниках не найдено, вязкость при средней температуре в теплообменнике может быть приближенно найдена различными способами:
1) Линейной экстраполяцией по зависимости µ=f(t) на основе имеющихся справочных данных:
μ_нк1 := linterp(tμнк,μнк,tто) = 0.187 мПа.с
2) Линейной экстраполяцией по зависимости ln(µ)=f(1/T) на основе имеющихся справочных данных:
обTμнк := |
−1 |
lnμнк := ln(μнк) обTто := |
−1 |
|
|
|
|
|
|||
273.15 + tμнк |
|
|
|
||
|
273.15 |
+ tто |
|||
|
|
|
|
||
μ_нк2 := elinterp(обTμнк,lnμнк,обTто) = 0.356 мПа.с
3) Эмпирически одним из методов, описанных в [6, с. 382-398], например, методом Оррика и Эрбара [5, с. 383]:
Первый структурный коэффициент |
A := −6.95 − 0.21 3 + 0 = −7.58 |
|
Второй структурный коэффициент |
B := 275 + 99 3 + 20 = 592 |
|
Плотность при 20оС |
ρ20 := 0.8618 |
г/см3 |
μ_нк3 := eA+ |
B |
273.15+tто ρ20 Mнк = 0.266 мПа.с |
11