Химическая технология. Пашков Г.Л - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

9
др.), происходящих в аппарате, с учетом подвода теплоты извне и отвода
ее с продуктами реакции через стенки аппарата.
Запишем уравнение теплового баланса:
Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
= Q'
1
+ Q'
2
+ Q'
3
+ Q'
4
+ Q'
5
+ Q'
6
, (5)
где Q
1
+ Q
2
+ Q
3 -
теплота, подводимая с твердыми, жидкими и газообраз-
ными, соответственно, исходными веществами;
Q'
1
+ Q'
2
+ Q'
3
– теплота, уносимая продуктами,
Q
4
- теплоты физических процессов, протекающих в аппарате,
Q
5
– теплота самой химической реакции,
Q
6
– теплота, подводимая извне, например, через стенки аппарата,
Q > 0, Q' < 0.
Как известно, Q
1
– Q
3
рассчитывается по формуле
Q = G
.
c
.
T , (6)
где G – количество вещества (моль, кг), Т – температура, с – средняя теп-
лоемкость вещества при данной температуре.
Теплоемкость является функцией температуры:
с = а
0
+ а
1
Т + а
2
Т
2
, (7)
где а
0
,а
1
,а
2
– константы.
Однако в случае приближенных расчетов можно считать ее постоянной ве-
личиной.
Для расчета теплоемкости смеси существует уравнение:
(8)
где с
1
-с
3
– теплоемкости компонентов смеси, G
1
– G
3
– количества вещест-
ва компонентов смеси.
Учет теплоты физических процессов, протекающих в аппарате, произво-
дится по формулам:
Q
4
= G
.
λ, (9)
Q
4
= G
.
r, (10)
где λ и r – соответственно, удельная теплота кристаллизации и парообра-
зования.
,
GGG
cGcGcG
c
321
332211
смеси
++
⋅
+⋅+⋅
=
10
SO
2
(г) + ½ O
2
(г) SO
3
(г)
Q
1 =
G
.
c
cм
.
t
вх
= 25000 м
3
/час
.
2,052 к
Д
ж/м
3 .0
С
.
460
0
С = 2,36&10
7
к
Д
ж,
2250 м
3 .
0,88
Q
2
= 94,21 кДж/моль
.
= 8,33
.
10
6
кДж .
22,4
10
-3
м
3
/моль
Подвод теплоты в аппарат (Q
6
) можно учитывать:
а) по потере теплоты теплоносителем:
греющей водой: Q
6
= G
воды
.
с
воды
.
(t
нач
. – t
кон
.), (11)
где t
нач
. и t
кон
. – температура воды на входе в аппарат и на выходе из него;
паром: Q
6
= G(пара)
.
r . (12)
б) по формуле теплопередачи через греющую стенку:
Q
п
= k
r
.
F
.
(t
r
– t
x
)
.
τ, (13)
где k
r
– коэффициент теплопередачи, F – площадь поверхности теплообме-
на, t
r
и t
x
– средняя температура греющего и нагреваемого вещества в аппа-
рате, τ- время теплопереноса.
Задача 4
Составить тепловой баланс контактного аппарата для частичного
окисления SO
2
производительностью 25000 м
3
/ч (пересчёт на нормальные
условия). Газовая смесь содержит (об.%): SO
2
– 9; O
2
– 11; N
2
– 80. Степень
окисления 88 %, температура входящего газа t
вх
= 460
0
С, температура вы-
ходящего газа t
вых
= 580
0
С. Средняя теплоемкость смеси 2,052 кДж/м
3. 0
С,
условно считать ее постоянной. Потери теплоты в окружающую среду –
5% от прихода. Тепловой эффект реакции окисления SO
2
Q = 94,21
кДж/моль.
1. Запишем уравнение процесса:
2. Рассчитаем составы исходного газа и газа на выходе из аппарата (по
уравнению реакции).
Прореагировало О
2
: 1980 \ 2 = 990 м
3
, осталось 2750 – 990 = 1760 м
3
.
3. Занесем данные материального баланса в табл. 2.
4. Определим приход теплоты:
а) с газами, входящими в аппарат:
б) по реакции:

Страницы