Zadania z wymienników:

1. Dysponując wymiennikiem płytowym jak na ćwiczeniach, podaj w punktach modyfikacje umożliwiające osiągnięcie możliwie niskiej temp końcowej produktu wychodzącego z wymiennika.

2. Oblicz temp. mleka na wejściu do pasteryzatora wiedząc , że mleko pasteryzuje się w temp 75 C , a opuszcza pasteryzator w t = 23 C. współczynnik regeneracji = 80 %

3. Wyjaśnij od czego zależy R i jak określa się jego optymalną wartość.

F zużycie pary

R R

Koszty

Ropt R

4. w wym. płytowym o wydajności 1000 ton / dobę pasteryzuje się ciecz o cw = 4 KJ/Kg przy stosowaniu pary jako czynnika grzejnego. Temp pasteryzacji = 95 C , temp wejścia cieczy = 5 C , współczynnik regeneracji = 50%. Ile paliwa umownego w kg / dobę zaoszczędzi się w kotle parowym o η = 60 % , jeżeli R wzrośnie o 30 %.

A= 1000 ton/dobę = 1000 * 10 ³ kg / dobę

Cw = 4 kj / kg

T2 = 95

T1 = 5

R1 = 50%

R2 = 80 %

η = 60 %

R1 = t3 - t1 / t2 - t1

R1( t2 - t1) = t3 - t1

T3 = R1 (t2 - t1) - t1 = 0,5 (95 - 5) +5 = 50 C

R2 =(tx - t1 ) / t2 - t1

Tx = R2 ( t2 - t1) +t1 = 0,8 (95 - 5 ) +5 = 77 C

A = M * cw * (tx - t3) = 1000* 10 ⁶ * 4 (77 -50) = 108 * 10 ⁶ / 24* 3600 =

B1 = A *3600 / Q * η

B1 = 30 000 * 3600/ 29000* 0,6 = 6.206.896,6 kg / dobę

B1 = A/Q* η = 108 * 10 ⁶ / 29000 * 0,6 = 6143,3 kg / dobę

5. w wymienniku płytowym o wydajności 100 ton / dobę pasteryzuje się ciecz o cieple właściwym 4 kJ/kgK przy zastosowaniu pary jako nośnika ciepła. Temp pasteryzacji = 95 C , temp wejściowa = 5 C , wsp regeneracji R = 50 % Dla uzyskania oszczędności w paliwie w ilości 600 kg paliwa umownego na dobę, zamieniono wsp regeneracji w wymienniku . jaka jest zmieniona wartość R , gdy założymy , że paliwo spalone jest w kotle o wydajności 60%.

R2/R1 =?

Qdost = M* cw * (t2 - t1) = 100000 *4 (95 -5) = 3,6 *10 ⁷ kJ

Qreg = R1 *Qdost = 0,5 * 3,6 *10 ⁷ = 1,78 * 10 ⁷ kJ

Zaoszczędzono: Qw = Mw * Qn * sprawność kotła = 600 * 29300*0,6 = 1,048*10 ⁷ kJ

Qn - umowne ciepło paliwa umownego = 29300 kJ/kg

Q` reg = Qreg + Q w = (1,78 + 1,048) * 10 ⁷ = 2,828 *10 ⁷ kJ

Q`reg = R1* Qdost + Mw*Qw*spr kotła -------

R2 = R1 + (Mw*Qw*spr kotła) / Qdost R2 = 0,5 + 1,048 / 3,6 = 0,79

X = 0,79 / 0,5 = 1,58 raza wzrósł wsp regeneracji

6. Oblicz ile kg węgla zużyje dodatkowo w ciągu roku kocioł parowy OKR-5 pracujący przez 11 m-cy w roku, z nominalna wydajnością , do którego wraca tylko 4 tony skroplin / h . Odpowiedź uzasadnij.

Okr - 5 ---- wydajność = 5 ton/h

Sprawność kotła = 50 -70 % ; my zakładamy 60%

11 m-cy = 335 dni = 8040 h , zakładamy: t skroplin = 100 C, t H2O = 11 C , Q umowne = 30000 kJ/kg

sprawność = D(ip - iw) / B*Qw B = G(iskr - iw) / Qumowne * sprawność

i skr = cw * t = 4,19 *100 = 419 kJ/kg

iw = cw * t = 4,19 *11= 46 kJ/kg

B = 4000(419 - 46) / 30000*0,6 = 82,87kg/h

W roku zaoszczędzimy około : 82,87 88040 = 666, 27 ton

7) oblicz ile m³ powietrza należy dostarczyć do spalenia zupełnego 1000 kg węgla o elementarnym składzie : C= 60 %,H=4%, S = 2%; przy wsp nadmiaru powietrza λ = 1,5

L teoret = 100/21 [ 22,4/32(8/3*C +8*H +S )] m3 powietrza/ kg paliwa

λ = Lrz / Lteor

Lt = 100/21 [ 22,4/32 (0,6 * 8/3 + 8* 0,04 + 0,02 0] = 6,466 m3 / kg

Na spalenie 1000 kg węgla - 6466 m3

Lrz = 1,5 * 6466 = 9699 m3

8) na wytworzenie 1 kg ss koncentratu zużywa się 7 MJ energi cieplnej i 6 kWh en elektrycznej. Oblicz w MJ ilość energi pierwotnej na wytworzenie 1 kg ss koncentratu

sprawność elektr= 0,3 , spr cieplna= 0,7

Ep1 = Ec/ spr c = 7 * 10 ⁶ = 0,7 = 10 MJ

Ep2 = Ee/ spr e = 6* 3600 / 0,3 = 0,072 MJ

E = Ep1 + Ep2 = 10,072 MJ

9) W wymienniku płytowym o wydajności 100 ton/dobę pasteryzuje się ciecz o c= 4 kJ/kg K przy zastosowaniu pary jako nośnika ciepła. Temp pasteryzacji = 95 C , temp wejściowa cieczy = 5 C , wsp regeneracji = 50 % . Ile paliwa umownego zaoszczędzimy w kotle parowym o sprawności = 60% jeżeli zwiększy się R o 80 %?

R`/R = 1,8 R` / 0,5 =1,8 to R` =0,9

Qu=29300 kJ/kg

Qdost = M*c*(tp -to) = 100000 *4 * (95 - 5) = 36000kJ /dobę

Qreg = R* Qdost = 0,5 8 36000=18000 kJ/dobę

Zaoszczędzone ciepło: Qw = Mw*Qu * spr kotła

Mw = Qw/ Qu * spr

Q`reg = Qreg + Qw = R*Qdost + Qw*Mw* spr

Q`reg = R` * Qdost

R`* Qdost== R*Qdost + Qw*Mw* spr

Mw = (R`-R) * Qdost / Qu * spr = ( 0,9 - 0,5) * 36000/ 29300 * 0,6 = 819,11 kg paliwa umownego / dobę

10) Oblicz w przybliżeniu ile kg paliwa umownego odpowiada strata 1 tony skroplin z pary wodnej, które nie wróciły do kotła.

Założenia: sprawność kotła = 100%, Qu = 29300 kJ

Spr = D( ip - iw) / B * Qu

B = D ( ip - iw) / spr * Qu

D = Dn ( ip - iw)/ i kondensatu

B = 1000 ( 2680 - 210 ) / 1* 29300 = 84,3 kg

[ nie wiem czy to zad jest zrobione dobrze?????]

11) Ile kg pary umownej uzyska się ze spalenia 1 tony węgla o składzie C =60%, H=4%, O=10% i sprawności kotła = 10 %?

Lt = 100/21 [ 22,4 /32 ( 8/3*C + 8*H +S -O)]

Lt = 6,06 m3 powietrza / kg paliwa

Lt = 1,01 * Q/4190 + 0,5

Q = (Lt-0,5) * 4190 / 1,01 = 23066 kJ/kg

D = spr * B* Qwyk / (ipary - iw) = 0,1*1000* 23066/ 2860 -210 = 870,4 kg pary umownej

12) Wydajność pasteryzatora = 100 ton/dobę , t1 = 5 C , t2 = 95 C , wsp reg R =0,5. Jak należy zmienić R aby zaoszczędzić 1 tonę węgla na dobę?

B = 22600 MJ/kg

Spr kotła = 0,5

Qd = G * cw* (i2-i1) = 100000 * 4,19 ( 95 - 5) = 3, 77* 10 ⁷ kJ

Q oszczędzone = M węgla * W = 2,26 * 10 ⁷ kJ dla sprawności kotła = 1

Dla spr = 0,5 ---- Q oszczędzone = 1,13 * 10 ⁷ kJ

Ciepło regeneracji : Qr = R1 * Qd = 0,5 * 3,77 * 10 ⁷ kJ = 1,885 * 10 ⁷ kJ

Q2 = 1,885 * 10 ⁷ kJ + 1,13 * 10 ⁷ kJ= 3,015 * 10 ⁷ kJ

R2 = Q2 / Qd = 3,015 * 10 ⁷ kJ/ 3,77* 10 ⁷ kJ = 0,8

13) Na wyprodukowanie 500 kg s.s.koncentratu zużyto 4 GJ en cieplnej i 25 kWh en elektrycznej. Podać energochłonność procesu w MJ en pierwotnej / 1kg s.s. koncentratu?

4 GJ = 4 * 10 ³ MJ

1 kWh = 3600 kJ czyli 25 kWh = 90 MJ

Ep = 4000 MJ/0,7 + 90 MJ/0,3 = 6104,3 MJ

Na 1 kg s.s. konc = 6104,3 / 500 kg = 12,03 MJ / kg s.s. koncentratu

1

---