|
г
=
366*103 Д ж /к г .
Отношение
d& fdT
находим по данным предыдущего примера.
Т ак к а к зависимость между
Т
и 0 при одинаковом давлении
прямолинейна, то
dQ /dT
— величина постоянная. Следовательно,
d&
_ 1 _
1
__л one
dT
“
к
“ 1,21 - 0i826-
П одставляя все эти значения в формулу (5.39), получаем:
Л4ат /
Т
42
d e
86
(
273 + 130 \2 Л nfte
— эт
~Ж ~ \ в ) ~ W
366' 103 - § Г \ 273 + 24,5
)
° ’826 °
= 515 000 Дж/кг.
Е сли в качестве эталонной жидкости в зять не гексан, а воду,
то получим следующие данные.
Д л я воды при абсолютном давлении
р =
0,2 кгс/см2 темпера
ту р а кипения равна 59,7 °С, а удельная теплота парообразования
(по табл. LV II)
г
= 2358* 10» Д ж /к г.
Отношение
d B jd T
находим по рис. X V к а к тангенс у гл а н а
клона линии /2:
dQ
110 — 20 _ л , е
d T ~
200 — 80
’
•»- П одставляя в формулу (5.39), получаем:
г = 2358.103 _ ^ L ^ i ^ . ^ 0 , 7 5 = 503000 Д ж /кг.
■
Пример 5.5. Определить расход греющего насыщенного водя
ного пара в одиночном выпарном аппарате при непрерывном кон
центрировании раствора N aO H . Расход начального раствора 2 т/ч,
его концентрация 14,1% (масс.), конечная концентрация 24,1%
(масс.). Температура греющего пара 150 °С. Д авлени е вторичного
пара в аппарате атмосферное. Тепловые потери выпарного ап п а
рата составляю т 58 000 Вт.
Расчет произвести для трех вариантов: а) раствор поступает
на выпаривание с начальной температурой 20 С; б) раствор по
ступает на выпаривание при температуре кипения в аппарате;
в) раствор поступает в выпарной аппарат перегретым до 130 °С.
Р е ш е н и е . Если давление вторичного пара в ап п арате
атмосферное, то конечная температура раствора, выводимого и з
апп арата, долж на равн яться -—'I I I °С (табл. X X X V I).
а)
К оличество теплоты, передаваемое от греющего пара к ки
пящ ем у раствору [формула (5.5)1:
Q r. п — 6цачснач (*иоп — ^пач) + й7 О вт. п —
cvJ
ион) "I" QnoT»
Д л я всех вари ан тов расчета вторые и третьи слагаемые оди
н аковы . О пределяем второе слагаемое:
829
w
( |ВТ. „ - Св'ко») = -
3
g
0
Q- (2677 - 4, 23 . 1I I) 10я = 508 кВт,
“Е
где
W
= GHaq
( l - ^
) “ 2000
= 829
к г/,;
= 4,23 кДж/(кг* К) — теплоемкость воды при 111 °С (табл. XXXIX); iBT. п =
= 2677 кДж/кг — удельная энтальпия водяного пара при абсолютном давлении
1 кгс/сма.
О пределяем расход теплоты на нагревание раствора. Подсчиты
ваем удельную теплоемкость начального раствора.
У дельная теплоемкость твердого NaOH по формуле (5.12):
Cl
= (16,8 + 9,6 -h 26,0)/40 = 1,3! кДж/(кг-К).
У дельн ая теплоемкость 14,1 “о водного раствора NaOH:
с = 1,31 -103-0,141 + 4 ,1 9 -Юэ-0,859 = 3780 Д ж /(кг-К ).
Подсчитываем расход теплоты на нагревание раствора для
каж д ого варианта:
а) н ачальн ая тем пература раствора 20 °С
Qsaip = ~
'
103 (111— 20) = 195 000 Вт;
б) н ач ал ьн ая тем пература равна температуре кипения
Фнагр ~ 0;
в) раствор поступает в выпарной аппарат перегретым до
130 °С
Q n
а г р = . ~
-
' °
3
0 1 ‘ ~ 1301 = _
3 5 7 0 0 В Т ’
Подсчитаем расход теплоты на дегидратацию NaOH, чтобы
получить представление о величине этой статьи расхода в тепло
вом балан се выпарного аппарата.
По Справочнику физико-химических величин Технической
энциклопедии {т. V II) находим, что теплота образования NaOH
в растворе с
п
молями воды составляет:
п
3
5
7
9
13,5
Теплота образования 456,6 465,5 469,1 469,5 470,23J
NaOH, кДж/моль
Подсчитываем количество молей воды, приходящ ихся на I моль
N aO H .
Н ачальны й раствор:
количество молен NaOH в 1 кг раствора
14!/40
3,52;
количество молей воды в 1 кг раствора
{iGQO— 141)/18=47,7;
количество молей воды на 1 моль NaOH
47,7/3,52 = 13,5.
Конечны й раствор:
количество молей N aO H в 1 кг раствора
241/40 = 6,02;
количество молен воды в 1 к г раствора
(1000— 2 41)/18= 42,1;
количество молей воды на 1 моль NaOH
42,1/6,02 = 7,0.
Следовательно, теплота дегидратации:
470,23 — 469,1 = 1,13 кДж/моль NaOH.
Общая теплота дегидратации:
Qn =
3,52-2000.1130/3600 = 2220 Вт.
Составим сводную таблицу расхода теплоты (в Вт) в выпарном
аппарате для всех трех вариантов (табл. 5.3).
И з табл 5.3 следует, что расход теплоты на дегидратацию
составляет малую величину, которой мож но пренебречь.
Определяем расход греющего пара. По табл. LV I:
i-
= 2753-10» Дж/кг; (' = 633-10» Дж/кг;
_
i ' =
2753 — 633 = 2120 кДж/кг.
Т а б л и ц а 5.3
Статьи расхода
Варианты
а
б
в
Н а испарение воды
На дегидратацию
Теплопотерн
Н а нагревание растзора
508 000
2 220
58 ООО
195 000
508 000
2 220
58 000
0
508 ООО
2 220
58 ООО
—35 700
И т о г о
763
220
568 220
532 520
sj
Т а б л и ц а 6.4
Концентрация
х, %
(масс.)
5
10
20
30
40
50
Температура кипения, °С
(/кип =
55
56
60
67
76
95
^нас
^^дбпт))
Коэффициент теплопередачи при кн- 2150
1740
1130
740
490
280
пенни
К,
Вт/(м3*К)
Следовательно, по ф ормуле (5.7):
а) Ог. п = р Д р =
= 0,36 кг/с = 1296
кг/ч;
6)
- = 212О.НЮ0 = ° '268 “Г/С = 965
ml4i
КОО ОКЛ
В) ° - = 2120Л000 = 0’251 КГ/С = 304 ^
Пример 5 .6 . В вакуум -вы парной аппарат периодического дей
стви я, имеющий площадь поверхности нагрева 40 м2, заливается
20 т слабого раствора с концентрацией
хайЧ —
5% (масс.). Н а
ч альн ая тем пература слабого раствора 20 °С. Раствор выпари
вается до концентрации *нон = 50% (масс.;. Зависимость темпера
туры кипения раствора и коэффициента теплопередачи в аппарате
от концентрации раствора д ан а в табл. 5.4. Абсолютное давление
пара в аппарате 0,15 кгс/см V ч ем у соответствует тем пература на
сы щ ения /пас = 53,6 °С.
Коэффициент теплопередачи д ля периода нагрева слабого рас
твора до начала кипения
К г
— 350 Вт/(м2-К ). Тем пература грею
щего насыщенного водяного пара 120 °С.
Определить расход греющего пара, принимая влаж ность его
5 % , и продолжительность процесса вы паривания.
Р е ш е н и е . Количество выпариваемой воды!
-
W
= GHa4 ( l —
= 2 0 0 0 0 £ l - А
) = 1 80 00
кг.
Первый период.
Н агрев раствора от 20 °С до температуры ки
пения 55 °С (без учета потерь теплоты в окруж аю щ ую среду)!
Qr. п = где 0 ,9 5 -4 ,1 9 — теплоемкость начального ( 5 % ) раствора, к Д ж / ( к г* К ).
Р асход греющего пара за I период с учетом потери теплоты
в окруж аю щ ую среду в 3% :
G
Q r.n -1 .0 3
2 790 0 0 0 -J ,0 3
'
р
. п-0,95 “
2207-0,95
“
Здесь гг . д = 2207 к Д ж / к г — удельная теплота парообразования насыщен
ного водяного пара при 120 °С (табл. L V I) j 0,95 — сухость греющего пара,
П родолжительность I периода (нагрев до 55 °С)
Qr. п
2 790 000*103
4
K i i b t c p h F
350-82,5-40
~
С ~ *
Ч’
где (Д/ср)! — средняя (по времени) разность температур в I периоде
120 .
120
20 — ► 55
Do'stlaringiz bilan baham: |
