Приход тепла

Q_прих = Q_разб + Q^р_аз + Q_сер + Q_пар + Q_возд + Q^к_аз

где Q_разб - тепло выделяющееся при разбавлении серной кислоты;

Q^р_аз - физическое тепло, вносимое с разбавленной азотной кислотой;

Q_сер - физическое тепло, вносимое с концентрированной серной кислотой;

Q_пар – тепло, вносимое с перегретым паром;

Q_возд – тепло, вносимое с подсасываемым из помещения воздухом (если колонна работает в условиях вакуума);

Q^к_аз – тепло, вносимое концентрированной азотной кислотой из конденсатора в продувочные царги колонны.

1) Тепло, выделяющееся при разбавлении серной кислоты

Q_разб = (q₁ – q₂) · n _Н2SO4

где q₁, q₂ – теплота разбавления 100% серной кислоты до концентрации

w ^от_сер и w^к_сер соответственно (кДж/моль).

Рассчитаем теплоту растворения q₁ и q_2.

q₁= [74,8·n₁/(n₁+1,7983)], кДж/моль,

где n₁- мольное отношение n₁H₂O + 1H₂SO₄

В m^от_сер = 1,41х кг отработанной серной кислоты содержится (кмоль):

n_Н2SO4 = m^от_Н2SO4 / М_Н2SO4 = 0,92 х / 98 = 0,0094 х

n_Н2О = m^от_Н2O / М_Н2O = 0,495 х / 18 = 0,0275 х

n₁ = 0,0275 х / 0,0094 х = 2,93

q₁ = 74,8·2,93/ (2,93 + 1,7983) = 46,3753 кДж/моль или 46375,3 кДж/кмоль.

q₂ = 74,8·n₂/(n₂+1,7983), кДж/моль

n₂ = n_Н2О / n_Н2SO4 = [х·(1 – 0,92)/18]/[х·0,92/98 ]= 0,47

q₂ = 74,8 · 0,47 / (0,47 + 1,7983) = 15,5078 кДж/моль или 15507,8 кДж/кмоль.

Тепло, выделяющееся при разбавлении серной кислоты:

Q_разб = (46375,3 – 15507,8) ·0,0094 х =290,2х кДж.

2) Физическое тепло, вносимое с разбавленной азотной кислотой

Q^р_аз = m^р_аз · С^р_аз · t^вх = 1979,8 · 2,76 · 20 = 109285,0 кДж,

где С^р_аз – теплоемкость 50% - го раствора азотной кислоты при температуре t^вх (20°С), кДж / (кг · град)

3) Физическое тепло, вносимое с концентрированной серной кислотой

Q_сер = х · С^к_сер · t^вх = х · 1,58 · 20 = 31,6 х, кДж,

где С^к_сер – теплоемкость 92% - го раствора серной кислоты при температуре t^вх= 20°С, кДж /(кг · град)

4) Тепло, вносимое с перегретым паром

Q_пар = (q_нас + q_пер)·y,

где q_нас - теплосодержание насыщенного водяного пара, при давлении 0,147 МПа

q_нас = 2700 кДж / кг,

q_пер - теплота перегрева с 109,3°С до t_пар (250°С) при постоянном давлении;

q_пер = С_пар ·(t_пар – 109,3)

= 2,10 · (250 – 109,3)=295,5 кДж/кг

С_пар – теплоемкость пара, кДж/(кг · град).

Q_пар = (2700 + 295,5) ·y = 2995,5 y кДж

5) Тепло, вносимое с воздухом

Q_возд = т_возд · С_возд · t^вх,

где т_возд – масса воздуха, по практическим данным на 1 т HNO₃ подсасывается около 40 кг воздуха;

С_возд – теплоемкость воздуха, кДж/(кг · град);

Q_возд = 40 · 0,944 · 20 = 755,2 кДж

6) Тепло, вносимое концентрированной азотной кислотой из конденсатора в продувочные царги колонны:

Q^к_аз =( т^к_аз · f) · С_аз · t_аз = 1010,1· 0,99 ·1,83·40 = 73199,9, кДж

Общий приход тепла составит:

Q_прих = 109285,0 +290,2·х + 31,6·х + 2995,5·у + 755,2 + 73199,9=

= 321,8·х + 2995,5·у + 183240,1

Дата добавления: 2015-08-20