2020-01-14
220
Целью теплового расчета является определение количества воды, необходимой для охлаждения нитрозного газа при данных условиях.
Исходные данные:
-температура нитрозных газов на входе в холодильник, 0С 130
-температура нитрозных газов на выходе из холодильника, 0С 65
-температура охлаждающей воды, 0С 40
Температурные ряды и теплоты образования веществ, участвующих в процессе.
| Соединение | Температурный ряд | Энтальпия, кДж/моль | ||
| A | b | c’ | ||
| O2 | 31,46 | 3,39 
| -3,37 
| 0 |
| N2 | 27,87 | 4,27 
| 0 | 0 |
| H2O | 30 | 10,71
| 0,33 | -241,84 |
| NO | 29,58 | 3,85
| -0,59
| 90,37 |
| NO2 | 42,93 | 8,54
| -6,74
| 33,89 |
Тепловой баланс холодильника-конденсатора
Тепловой баланс холодильника-конденсатора имеет следующий вид:
Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=Q1’+Q2’+Q3’+Q4’,
где Q1-тепло, вносимое нитрозным газом;
Q2-тепло окисления монооксида азота в диоксид;
Q3-тепло образования моногидрата;
Q4-тепло разбавления моногидрата;
Q5-тепло конденсации воды;
Q1’-тепло, уходящее с нитрозным газом;
Q2’-тепло, уходящее с кислотой;
Q3’-теплопотери;
Q4’-тепло, отводимое с охлаждающей водой.
Приход тепла
Рассчитаем теплоемкости компонентов газовой смеси на входе в холодильник- конденсатор при температуре 130 
или 403К.
Теплоемкость кислорода:
Теплоемкость азота:
Теплоемкость воды:
Теплоемкость оксида азота (II):
Теплоемкость оксида азота (IV):
Средняя теплоемкость нитрозного газа на входе в аппарат:
1)Тепло, вносимое нитрозным газом:
Q1= 
где V – расход нитрозного газа, проходящего через холодильник- конденсатор, нм3/т;
tвх- температура нитрозного газа на входе в холодильник-конденсатор, оС;
2)Тепло окисления монооксида азота в диоксид:
Q2= 
где 57070,05- теплота окисления монооксида азота в диоксид, кДж/кмоль;
3)Тепло образования моногидрата:
Q3= 
где 173000-теплота образования азотной кислоты, кДж/кмоль;
10,8-количество сконденсировавшихся паров воды, кг/т;
4)Тепло разбавления моногидрата:
Q4= 
где 67,38-количество растворенного моногидрата азотной кислоты,кг;
31600-теплота разбавления моногидрата кислоты, кДж/кмоль;
5)Тепло конденсации воды:
Q5= 
;
Где 4939,6-тепло конденсации воды, кДж/кмоль;
Общий приход тепла: 
Q=1436663,67кДж/т;
Расход тепла:
Рассчитаем теплоемкости компонентов газовой смеси на выходе в холодильник-конденсатор при температуре 65 или 338К.
Теплоемкость кислорода: 
Теплоемкость азота:
Теплоемкость воды:
Теплоемкость оксида азота (II):
Теплоемкость оксида азота (IV):
Средняя теплоемкость нитрозного газа на выходе из аппарата:
1)Тепло, уходящее с нитрозным газом:
Q1’= 
= 
где 
- температура нитрозного газа на выходе из холодильника, 0С;
2)Тепло, уходящее с кислотой:
Q2’ =mk 
Ck tk = 
где
mk-масса кислоты, кг/т;
Ck-теплоемкость кислоты, кДж/кмоль;
tk- температура кислоты, 
3) Теплопотери.
Принимаем, что потери тепла в окружающую среду составляют 3% от общего количества, поступающего в аппарат.
Q3’= 
4)Тепло отводимое с охлаждающей водой.
Q4’= 
Q-(Q1’+ Q2’+ Q3’)=
;
Таблица 3.5.
Тепловой баланс холодильника-конденсатора.
| Статьи прихода | кДж/т | % | Статьи расхода | кДж/т | % |
| 1) Тепло с газами | 670122,29 | 46,64 | 1)Тепло с газами | 571614,62 | 39,79 |
| 2) Тепло окисления | 140152,83 | 9,76 | 2)Тепло с кислотой | 2534,301 | 0,18 |
| 3) Тепло образования моногидрата | 83410,71 | 5,81 | 3)Теплопотери | 43099,91 | 2,99 |
| 4) Тепло разбавления моногидрата | 7950,16 | 0,55 | 4)Тепло, уходящее с водой | 819414,84 | 57,03 |
| 5) Тепло конденсации воды | 535027,68 | 37,24 | |||
| Итого: | 1436663,67 | 100 | Итого: | 1436663,67 | 100 |
Рассчитаем количество воды, необходимой для охлаждения нитрозного газа при данных условиях. Принимаем температуру поступающей воды 40 
уходящей воды 50 
m= 
где 
-теплоемкость воды, Дж/моль град;
-тепло охлаждающей воды, кДж/т;
