Расход тепла. Qрасх = Qконц + Qпараз + Qиспк + Qипсводы + Qотсер + Q1возд + Q1аз,

Q_расх = Q_конц + Q^пар_аз + Q^исп_к + Q^ипс_воды + Q^от_сер + Q¹_возд + Q¹_аз,

где Q_конц - тепло, расходуемое при концентрировании азотной кислоты;

Q^пар_аз – физическое тепло, уносимое парами азотной кислоты;

Q^исп_к – тепло, расходуемое на испарение азотной кислоты;

Q^ипс_воды – тепло, расходуемое на испарение воды;

Q^от_сер – физическое тепло, уносимое отработанной серной кислотой;

Q¹_возд – тепло, расходуемое на нагревание подсосанного воздуха;

Q¹_аз – физическое тепло, уносимое концентрированной азотной кислотой.

1) Тепло, расходуемое при концентрировании азотной кислоты:

Q_конц = (( т^к_аз · f)/ М_HNO3) ·(q₁ – q₂),

где q₁, q₂ – теплота разбавления азотной кислоты со 100% до w ^р_аз, w ^к_аз соответственно, кДж/моль;

Теплоту разбавления определяем по формуле:

q_раств = 37,6∙ n/(n + 1,737),

где n- мольное отношение nH₂O + 1HNO_3.

В m^р_аз = 1979,8 кг содержится (кмоль):

n _HNO3 = m^р_аз / М_аз = 989,9 / 63 = 15,7

n_H2O = m^р_Н2О / М_Н2О = 989,9 / 18 = 55,0

n₁ = 55,0 / 15,7 = 3,5

q₁ = 37,6∙3,5 /(3,5+1,737) = 25,1289 кДж/моль или 25128,9 кДж/кмоль.

В m^к_аз = х кг содержится (кмоль)

n₂ = n_H20 / n _HNO3 = [x(1-0,98)/18] / [x∙0,98/63] = 0,07

q₂ = 37,6∙0,07/(0,07+1,737) = 1456,55 кДж/кмоль

Q_конц = ((1010,1∙0,99)/63) ∙ (25128,9 – 1456,55) = 390793,3кДж.

2) Физическое тепло, уносимое парами азотной кислоты

Q^пар_аз = m^к_аз · С^к_аз · t^вых_пар= 1010,1·1,99 ·85 = 170858,4 кДж.

3) Тепло, расходуемое на испарение азотной кислоты

Q^исп_к = т^к _HNO3 ·q₃ = 989,9 · 483 = 478121,7 кДж,

где q₃ – теплота испарения азотной кислоты, кДж/кг.

4) Тепло, расходуемое на испарение воды, содержащейся в концентрированной азотной кислоте

Q^исп_воды = т^к_Н2О ·q₄= 20,2 · 2260 = 45652,0 кДж,

где q₄ – теплота испарения воды, кДж/кг.

5) Физическое тепло, уносимое отработанной серной кислотой:

Q^от_сер = m^от_сер · С^от_сер · t^вых_сер= 1,41х · 2,1 ·150 = 444,2·х кДж,

где С^от_сер - теплоемкость отработанной серной кислоты, кДж/(кг град).

6) Тепло, расходуемое на нагревание подсосанного воздуха

Q¹_возд = m_возд · С¹_возд · (t^вых - t^вх)= 40 · 0,964 · (85 - 20) = 2506,4 кДж.

7) Физическое тепло, уносимое концентрированной азотной кислотой:

Q¹_аз = m^к_аз · f · С¹_аз · t^вых_аз= 1010,1· 0,99 · 1,99 · 80 = 159199,8 кДж

Общий расход тепла составит

Q_расх = 390793,3+ 170858,4 + 478121,7 + 45652,0 + 444,2х + 159199,8 = 1247131,6 + 444,2х

Приравняем полученные выражения для Q_прих и Q_расх

321,8х + 2995,5у + 183240,1 = 1229583,1 + 444,2х

Решаем это уравнение совместно с уравнением баланса воды (1):

969,7 + у = 0,41х

Получаем: х = 3588,9 кг

у = 501,8 кг

Таким образом, в колонну поступает 3588,9 кг концентрированной серной кислоты, и 501,8 кг водяного пара.

Используя полученные значения х и у, составляем материальный и тепловой балансы.

Дата добавления: 2015-08-20