Основная цель курсовой работы — систематизация, закрепление, расширение теоретических знаний, развитие навыков самостоятельной работы по комплексному решению инженерных задач и использованию специальной научно-технической литературы. Курсовая работа по процессам и аппаратам химической технологии завершает изучение общеинженерных дисциплин и является основой курсовых и дипломных проектов по специальности Учебное пособие содержит теоретические и справочные материалы, необходимые для самостоятельного выполнения студентами курсовой работы по теме «Расчет вакуумвыпарной установки». В пособии изложены методики расчета выпарного аппарата и вспомогательного оборудования: барометрического конденсатора, вакуум-насоса, холодильника и подогревателя. Приведенные методики проиллюстрированы подробным примером расчета. Пособие содержит справочные данные, необходимые как для расчета теплофизических параметров, так и для выбора стандартного оборудования по каталогам. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ В курсовой работе выполняется проектная разработка основной аппаратуры с обязательными технологическими, тепловыми и гидравлическими расчетами. Технологическая документация к курсовой работе состоит из пояснительной записки объемом 0-30 страниц текста.
Пояснительная записка должна быть написана (напечатана) на одной стороне листа А4. Ширина полей: слева 30мм, справа 0мм, сверху и снизу 0мм. Текст пояснительной записки состоит из нескольких разделов и подразделов и вне зависимости от темы работы пояснительная записка должна включать: титульный лист; задание на проектирование; содержание пояснительной записки; введение; технологическую часть; инженерные расчеты; выводы; приложение. Во введении оценивается значение рассматриваемого процесса в химической технологии и указываются области его применения. В технологической части следует описать разработанную в соответствии с заданием технологическую схему установки. В инженерных расчетах с использованием уравнений материального и теплового балансов определяют расходы веществ, составы и температуры получаемых продуктов, расходы теплоносителей пара, охлаждающей воды. По кинетическим уравнениям теплопередачи рассчитывают основные размеры аппарата и вспомогательного оборудования, завершающиеся их выбором по каталогам. В выводах излагаются основные результаты выполненной курсовой работы. Список литературы включает те источники, на которые дается ссылка в пояснительной записке. 4
6 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ВЫПАРИВАНИЯ. Общие положения Выпаривание это процесс повышения концентрации растворов нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении раствора и отвода образующихся паров. Теплота для процесса выпаривания может подводиться с помощью различных промышленных теплоносителей [,,3]. Наибольшее применение находит насыщенный водяной пар, характеризующийся высокими значениями удельной теплоты конденсации и коэффициента теплоотдачи. Этот пар называют греющим или первичным. Пар, образующийся при кипении раствора, называется вторичным паром. Процессы выпаривания проводят под вакуумом, под избыточным давлением или при атмосферном давлении. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования теплоты вторичного пара. При выпаривании под вакуумом снижается температура кипения раствора, что дает возможность использовать первичный пар с низкими параметрами. Этот способ применяется также при концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Выпаривание под избыточным давлением применяется при концентрировании термически стойких веществ.
Курсовая работа металлические конструкции включая сварку
... Оформление пояснительной записки согласно МИ 4.2-5/47-01-2013 Общие требования к построению и оформлению учебной текстовой документации Исходные данные для выполнения курсового проекта по металлическим конструкциям на ...
Сравнительно высокая температура образующегося вторичного пара дает возможность использовать его для других технологических целей. При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар обычно выбрасывается в атмосферу.. Аппаратурное оформление процесса выпаривания Процесс выпаривания проводят в выпарных аппаратах. В промышленности широко используются трубчатые выпарные аппараты: с организованной циркуляцией раствора (естественной или принудительной) и пленочные. Выбор конструкции выпарного аппарата зависит от технологических требований к процессу выпаривания и от физико-химических свойств растворов [4,7]. На рисунке представлен выпарной аппарат с естественной циркуляцией раствора и вынесенной греющей камерой. Аппарат состоит из следующих основных элементов: греющей камеры, сепаратора, циркуляционной трубы и брызгоотделителя. Греющий пар подают в межтрубное пространство греющей камеры, где он конденсируется, конденсат выводится из нижней части межтрубного пространства греющей камеры. Теплота, выделяющаяся при конденсации насыщенного пара, передается через стенки кипятильных трубок раствору. В трубах греющей камеры раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Эта парожидкостная смесь поступает в сепаратор выпарного аппарата, где происходит отделение пара от раствора.
В брызгоотделителе от вторичного пара отделяются мелкие брызги раствора, не удаленные в сепараторе, затем пар выводится из верхней части аппарата. Вследствие различия плотностей сред в циркуляционной трубе и кипятильных трубах греющей камеры в аппарате возникает направленная естественная циркуляция раствора, при которой раствор по циркуляционной трубе опускается вниз, а по кипятильным трубкам поднимается вверх. Организованная циркуляция раствора способствует увеличению коэффициента теплоотдачи к кипящему раствору и замедляет процесс образования накипи в кипятильных трубах. Исходный (разбавленный раствор) подают в циркуляционную трубу. Концентрированный раствор выводят из нижней части сепаратора. 5
7 Рисунок — Схема работы выпарного аппарата При проведении процесса выпаривания под вакуумом требуется дополнительное оборудование: барометрический конденсатор с барометрической трубой и вакуум-насос. Барометрический конденсатор — это смесительный теплообменный аппарат, в котором теплообмен между теплоносителями происходит при их непосредственном контакте []. В результате смешения поступающего в конденсатор вторичного пара и охлаждающей воды происходит конденсация пара. Так как объем образующегося конденсата существенно меньше (примерно в тысячу раз) объема пара, то в барометрическом конденсаторе возникает вакуум. Для поддержания вакуума необходимо удалять из конденсатора воздух, который попадает туда с охлаждающей водой, а также через неплотности конструкции конденсатора. Для этой цели используется вакуум-насос. Смесь конденсата и охлаждающей воды самотеком выводится из конденсатора через барометрическую трубу, погруженную в жидкость для создания гидравлического затвора, препятствующего проникновению в конденсатор атмосферного воздуха. 6
Схемы установок для выпаривания и конструкции выпарных аппаратов
... происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для ... кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку ...
8 .3 Основные зависимости и расчетные формулы.3. Расчет выпарного аппарата Уравнения материального баланса процесса выпаривания G н н G W, () н к G x G x, () к к где G н — массовый расход начального раствора, кг/с; G к — массовый расход конечного раствора, кг/с; W- массовый расход вторичного пара, кг/с; x н — массовая концентрация начального раствора, кг раств. вещества/кг раствора; x к — массовая концентрация конечного раствора, кг раств. вещества/кг раствора. Тепловая нагрузка выпарного аппарата Q Q, (3) нагр. Qисп. Qпот. Gн сн( tк tн) W rвт. п. Qпот. где Q — расход теплоты на процесс выпаривания, Вт; Q нагр. — расход теплоты на нагрев раствора, Вт; Q исп. -расход теплоты на испарение растворителя, Вт; Q пот. — потери теплоты в окружающую среду, Вт; с н — удельная теплоемкость начального раствора, Дж/кг К; t н — температура начального раствора на входе в выпарной аппарат, о С; t к — температура конечного раствора на выходе из аппарата, о С; r вт.п. — удельная теплота конденсации вторичного пара, Дж/кг. При расчете выпарных аппаратов потери теплоты в окружающую среду Q пот. обычно принимают в размере (3-5)% от суммы ( Q нагр. +Q исп. )[4,5]. Расход греющего пара в выпарном аппарате G Q r x гр. п., гр. п. (4) где G гр.п. — расход греющего пара, кг/с; r гр.п. — удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг К; х — степень сухости пара. 7
9 Удельный расход греющего пара d Gгр.п, W (5) где d удельный расход греющего пара, кг пара/ кг воды. Давление в среднем слое выпариваемого раствора в кипятильных трубах P ср. P 0. 5 p g H ур., (6) где Р ср. — давление в среднем слое выпариваемого раствора, Па; ρ р плотность раствора конечной концентрации при температуре кипения, кг/м 3 ; Н ур. — высота уровня раствора в кипятильных трубах, м. Оптимальная высота уровня раствора в кипятильных трубах выпарного аппарата с естественной циркуляцией H опт. ( ( рв)) Hтр., (7) где H опт. оптимальная высота уровня раствора в кипятильных трубах, м; ρ р плотность раствора конечной концентрации при температуре кипения, кг/м 3 ; ρ в плотность воды при температуре кипения, кг/м 3 ; H тр. рабочая высота труб, м. Площадь поверхности теплопередачи греющей камеры выпарного аппарата F Q, K t пол. (8) где F площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата, м ; Q тепловая нагрузка выпарного аппарата, Вт; K коэффициент теплопередачи, Вт/м К; Δt пол. полезная разность температур, К( 0 С).
Конструкции теплообменных аппаратов
... 2 Рис.2 1 - Теплообменник типа К — с линзовым компенсатором; 2 – Теплообменник с плавающей головкой. Теплообменник типа К — с линзовым компенсатором(Рис. 2) на корпусе. В этом аппарате температурные деформации компенсируются осевым ... эти теплообменники используют при давлении до 1,6 МПа и температуре рабочих сред от —30 до +180° С для реализации теплообмена между жидкостями и парами (газами) ...
t t t, (9) пол. гр. п. кип. где t гр.п. температура конденсации греющего пара, 0 С; t кип. температура кипения раствора на среднем уровне давлении P ср. ), 0 С. кипятильных труб (при 8
10 Коэффициент теплопередачи: K, r ст. (0) где α — коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара, Вт/м К; α — коэффициент теплоотдачи к кипящему раствору, Вт/м К; rст. — суммарное термическое сопротивление всех слоев, из которых состоит стенка, включая слои загрязнений, м К/Вт. r rзагр. r., ст. загр ст. () где r загр., rзагр. — термические сопротивления слоев загрязнений стенки, м К/Вт; δ- толщина стенки, м; λ- коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/м К. Критериальные уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара на вертикальных трубах A.04, 4 H ( t t гр. п. tст.) () где α — коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара, Вт/м К; A t коэффициент, численное значение приведено в таблице ; H высота труб, м; t гр.п. температура конденсации греющего пара, 0 С; t ст. температура поверхности стенки, соприкасающейся с пленкой конденсата, 0 С. Таблица Температура конденсации водяного пара Температура конденсации водяного пара, С A t Теплоотдача при кипении раствора b 3 q T кип. b t 3 ст. tкип.) ( T кип., (3) 9
11 где α — коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности вертикальных труб к кипящему раствору, Вт/м К; b численный коэффициент, см ( 4 ); λ коэффициент теплопроводности раствора при температуре кипения t кип. ; q удельный тепловой поток, Вт/м ; ρ плотность раствора при температуре кипения t кип., кг/м 3 ; μ- динамический коэффициент вязкости раствора при температуре кипения t кип., Па с; σ- коэффициент поверхностного натяжения раствора при температуре кипения t кип, Н/м; t кип. — температура кипения раствора на среднем уровне кипятильных труб (при давлении P ср. ), 0 С; t ст -температура поверхности стенки, соприкасающейся с кипящим раствором, 0 С ; T t 73, K; кип. кип п b п / 3, (4) где ρ п плотность насыщенного водяного пара при t кип., кг/м Расчет барометрического конденсатора смешения Расход охлаждающей воды G в W ( iвт. п. cвtв ) к, c ( t t ) (5) в вк вн где G в — расход охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор, кг/с; i вт.п. — энтальпия вторичного пара в барометрическом конденсаторе (при давлении Р 0 ), Дж/кг; с в — удельная теплоемкость воды, Дж/кг К; и — начальная и конечная температура воды в барометрическом конденсаторе. t в н t в н Диаметр барометрического конденсатора d вт. п. 4W v вт. п., (6) где d диаметр конденсатора, м; W расход вторичного пара, кг/с; ρ вт.п. плотность вторичного пара при давлении Р 0, кг/м 3 ; v вт.п. скорость пара, м/с. 0
12 Скорость воды в барометрической трубе v в 4( Gв W ), d в б. т. (7) где v в скорость воды в барометрической трубе, м/с; ρ в плотность воды, кг/м 3 ; d б.т. диаметр барометрической трубы, м. Высота барометрической трубы B Hб. т. vв Hб. т. ( ) 0.5, g d g в б. т. (8) где H б.т. высота барометрической трубы, м; B вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; Σξ сумма коэффициентов местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее; λ коэффициент трения. Режим течения воды в барометрической трубе Re v в d б.т. в, в (9) где Re критерий Рейнольдса; μ в вязкость воды, Па с..3.3 Расчет вакуум-насоса Количество воздуха, откачиваемого вакуум-насосом из барометрического конденсатора 5 Gвозд.. 50 (W Gв ) 0. 0W, (0) где G возд. производительность вакуум-насоса, кг/с. Объемная производительность вакуум-насоса V возд. R ( 73 tвозд. ) G M P возд. возд. возд., ()
«Кожухотрубчатый теплообменный аппарат»
... количество тепла, передаваемое через поверхность стенки, Вт; λ – коэффициент теплопроводности (сплав), Вт/(м*град); t ст1 , t ст2 - температура стенки с внутренней и внешней стороны, 0 С; δ ... теплоносителем. Экономичное использование отработанного пара паросиловых установок и вторичного пара выпарных установок. Обычно пользуются насыщенным водяным паром. Горячая вода используется для нагрева до ...
13 где V возд. объемная производительность вакуум-насоса, м 3 /с; R универсальная газовая постоянная, Дж/кмоль К; t возд. температура воздуха, 0 С; M возд. молярная масса воздуха, кг/кмоль; P возд. — парциальное давление воздуха в барометрическом конденсаторе, Па. t возд. t 4 0. (t t ) () вн вк в н где P возд. P 0 — давление в барометрическом конденсаторе, Па; P п давление сухого насыщенного пара при t возд.. P 0 P, (3) п.3.4 Ориентировочный расчет теплообменных аппаратов Определение площади поверхности теплопередачи теплообменных аппаратов осуществляется на основании расчетов теплового баланса, средней разности температур теплоносителей для данного теплообменника и выбранным коэффициентам теплопередачи, рекомендованным по практическим данным для различных видов теплообмена. Площадь поверхности теплопередачи теплообменника F Q, K t ср. (4) где F-площадь поверхности теплопередачи, м ; Q тепловая нагрузка аппарата, Вт; К-коэффициент теплопередачи, Вт/м К; t ср — средняя разность температур между теплоносителями, К( 0 С).
Тепловая нагрузка аппарата. Тепловая нагрузка аппарата определяется по уравнению теплового баланса. Вид расчетного соотношения зависит от того, изменяется агрегатное состояние теплоносителя в процессе теплообмена или нет. Если агрегатное состояние теплоносителя в процессе теплообмена не изменяется, то для процесса охлаждения теплоносителя: Q G c t нач.. t кон., (5) где Q- тепловая нагрузка аппарата, Вт; G массовый расход теплоносителя, кг/с; с- удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/кг К; t нач., t кон. начальная и конечная температуры теплоносителя.
14 Для процесса нагревания теплоносителя:. нач. Q G c t кон t (6) При изменении агрегатного состояния теплоносителя пара, кипение жидкости): (конденсация насыщенного Q Gr, (7) где r удельная теплота конденсации (парообразования), Дж/кг. Коэффициент теплопередачи Таблица — Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи К, Вт/( м К) Вид теплообмена Вынужденное движение От жидкости к жидкости (углеводороды) От жидкости к жидкости (вода) От конденсирующегося пара к воде (конденсаторы, подогреватели) От конденсирующегося пара к органическим жидкостям (подогреватели) От конденсирующегося пара органических веществ к воде (конденсаторы) Средняя разность температур теплоносителей ti tii tср, ti ln( ) t II (8) где ti и tii — разности температур теплоносителей на концах теплообменника. Определение средних температур теплоносителей Для теплоносителя, температура которого в теплообменнике изменяется на меньшее число градусов, средняя температура tср. определяется как средняя арифметическая между начальной tнач. и конечной tкон. температурами: t ср. tнач. tкон.. (9) Для другого теплоносителя среднюю температуру находят по формуле: t ср. tср. t ср. (30) Это уравнение справедливо и тогда, когда температура первого теплоносителя постоянна вдоль поверхности теплообмена. 3
Изучение теплообменных аппаратов и расчетов рекуператора
... теплоносителя к другому) теплообменники классифицируются на: рекуперативные; регенеративные; смесительные; с электрическим обогревом. рекуперативных теплообменниках теплообменникам с неустановившимся тепловым режимом регенеративных теплообменных аппаратах ... ·A·Дtm Коэффициент проницаемости тепла k напрямую зависит от конструкции теплообменника, типа материала из которого изготовлен аппарат, а также ...
15 3 ПРИМЕР РАСЧЕТА Рассчитать однокорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания водного раствора Na CO 3.. Производительность по исходному раствору 4 т/ч, концентрация исходного раствора 0.5 %(масс.), концентрированного раствора.5 %(масс.).
Избыточное давление греющего пара 0.03 МПа. Исходный раствор с температурой 0 0 С. Перед подачей в выпарной аппарат подогревается греющим паром в подогревателе. Концентрированный раствор после выпарного аппарата охлаждается в холодильнике до температуры 30 0 С. Начальная температура охлаждающей воды 0 0 С. Перечень инженерных расчетов Расчет и выбор по каталогу выпарного аппарата, холодильника концентрированного раствора, подогревателя исходного раствора, барометрического конденсатора с барометрической трубой, вакуум-насоса. Дополнительные указания. Выполнить подробный расчет греющей камеры выпарного аппарата. Тип аппарата: выпарной аппарат с естественной циркуляцией раствора, с вынесенной греющей камерой и кипением в трубах.. Выполнить ориентировочный расчет теплообменных аппаратов (подогревателя исходного раствора и холодильника концентрированного раствора).
Тип аппаратов: кожухотрубчатые теплообменники или теплообменники «труба в трубе». 3. Технологическая схема установки Технологическая схема однокорпусной вакуум-выпарной установки показана на рисунке. Исходный разбавленный раствор из накопительной емкости Е центробежным насосом Н или Н подается в подогреватель Т(где нагревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем в выпарной аппарат ВА. В качестве теплоносителя в подогревателе и выпарном аппарате используется первичный греющий пар. Образующийся конденсат через конденсатоотводчики КО и КО возвращается в котельную. Концентрированный раствор выводится из сепаратора выпарного аппарата через холодильник Т в емкость Е, откуда насосом Н3 подается далее по технологической линии. Охлаждение раствора в холодильнике осуществляется водой. Так как выпарной аппарат работает под вакуумом, емкость Е соединена с вакуумной линией для обеспечения вывода раствора из аппарата самотеком. Для создания вакуума используется барометрический конденсатор смешения КБ, в который поступает вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в выпарном аппарате и охлаждающая вода. Смесь конденсата и охлаждающей воды выводится из конденсатора в емкость Е3 самотеком, при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Для поддержания в барометрическом конденсаторе заданного давления используется вакуум-насос НВ. 4
16 5 Рисунок Технологическая схема вакуум-выпарной установки
17 3. Расчет выпарного аппарата Материальный баланс процесса выпаривания В соответствии с уравнениями материального баланса (), () найдем неизвестные расходы концентрированного раствора и вторичного пара: 4000 G н. кг / с, 3600 Gн xн Gк 0. кг / с, x к W Gн Gк кг / с Температурный режим работы выпарной установки Найдем абсолютное давление греющего пара: P гр.п. Pатм. Pизб Па где Р гр.п. — абсолютное давление греющего пара, Па; Р атм. — атмосферное давление, Па; Р изб. — избыточное давление греющего пара, Па. Для определения температуры конденсации греющего пара t гр.п. по его абсолютному давлению используем таблицу Б.: t гр.п = 07 0 С. При известной температуре t гр.п температуру кипения раствора на среднем уровне кипятильных труб t кип. можно найти из соотношения (9).
Расчет и подбор выпарной установки
... где исходный раствор подогревается до температуры кипения экстра-паром, отведённым из первого корпуса. Затем раствор подаётся в первый корпус выпарной установки АВ1. Тип всех корпусов выпарной установки – выпарной аппарат с выносной ...
t пол. t гр.п. t кип. Предварительно необходимо задать полезную разность температур, исходя из того, что для аппаратов с естественной циркуляцией раствора рекомендуется: Δt пол. = 5-30 К. При дальнейшем увеличении полезной разности температур интенсивность процесса теплопередачи может резко снизиться из-за возникновения кризиса кипения раствора в кипятильных трубах [,]. Принимаем Δt пол. = 5 К. t кип С 6
18 Давление в среднем слое кипящего в кипятильных трубах раствора Р ср., соответствующее t кип., выразим из формулы (А.9): t кип lg( Р ) lg( а х 8 4 b x ).
Тогда: (( lg( a x b x ) ) 0 tкип 8. 4, P. ср. где a и b численные коэффициенты, зависящие от растворенного вещества (таблица А.5); x- конечная концентрация раствора. Для данного раствора а= -0.7, b= : (( lg( ) ) ср Па P. Тогда, давление в сепараторе Р, в соответствии с (6): P Pср g H ур. Для интенсификации процесса теплоотдачи от стенки к кипящему раствору рекомендуется принять Н ур. равной Н опт. Для нахождения Н опт. (5) рассчитаем плотность воды ρ о и плотность раствора конечной концентрации ρ при температуре t кип. в соответствии с (А.) и (А.): o t t кг / м lg lg ( a o o a t a t lg 97 ( ) x ) где a 0 = 0.43, a = , a = численные коэффициенты, зависящие от растворенного вещества (Таблица А.).
3 Тогда: 995 кг / м. При расчете Н опт. рекомендуется выбрать максимальную для данного типа аппарата рабочую высоту труб. В соответствии с таблицей В. : Н тр. = 5 м. 7
19 H. опт. ( ( в )) Hтр ( ( 99597)) м P. Pср g H ур Па По соотношению (А.9) при давлении Р и конечной концентрации раствора вычислим температуру кипения раствора в сепараторе: t кон lg lg( ) 0 C Найдем температуру вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата при давлении Р. В соответствии с таблицей Б.: t = C. Температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе t 0 отличается от температуры вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата t на величину гидравлической депрессии Δt г.с., обусловленной гидравлическим сопротивлением в паропроводе на участке сепаратор барометрический конденсатор. Величину Δt г.с принимают, в соответствии с практическими данными, равной 0.5 К. Следовательно: t Определим давление вторичного пара в барометрическом конденсаторе при температуре t 0. В соответствии с таблицей Б.: P 0 =4940 Па. Для снижения тепловой нагрузки и обеспечения устойчивой работы выпарного аппарата в непрерывном режиме разбавленный раствор должен подаваться в аппарат при температуре, близкой к температуре кипения. Выберем t н =77 0 С. Полученные результаты представлены в таблице 3. Таблица 3 — Температурный режим работы выпарной установки Узловые точки технологической схемы Температура, С Давление, Па Барометрический конденсатор t Р Паровое пространство сепаратора t 77.5 Р Выход кипящего раствора в сепаратор t кон. 78. Р Трубное пространство греющей камеры t кип. 8 Р ср Межтрубное пространство греющей камеры t гр.п. 07 Р гр.п Вход исходного раствора ваппарат t н C Расчет тепловой нагрузки выпарного аппарата Для расчета, в соответствии с (3), тепловой нагрузки аппарата Q найдем, предварительно, удельную теплоемкость раствора при температуре t кон. и концентрации х н. по соотношениям (А.5) и (А.6): 8
Проект ректификационной установки периодического действия для ...
... одном аппарате. Целью данной работы является определение основных характеристик процесса и размеров тарельчатой ректификационной колонны периодического действия для разделения бинарной смеси метиловый спирт-вода. В данном курсовом проекте были поставлены задачи: ...
20 c c0 ( B B x B3t B4 t ) x, c 0 t t lg, 00 где с и с 0 удельные теплоемкости раствора и воды, соответственно, Дж/кг К; х — концентрация раствора, кг раств. вещества/кг раствора; t — температура раствора, 0 С; В, В, В 3, B 4 численные коэффициенты, зависящие от растворенного вещества, (приведены в таблице А.3).
c lg Дж / кг К c 40. 9( ) Дж / кг К Удельная теплота конденсации вторичного пара r вт.п. при Р по таблице Б. равна 35 КДж/кг. Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду при расчете выпарных аппаратов обычно принимают в размере 3-5% от суммы (Q нагр. + Q исп. ).
Примем Q пот. = 5%. Тогда: Q Gн сн( tкон. tн ) W rвт.п. Qпот. ( Gн сн(tкон. tн ) W rвт.п. ( ( ) ) Вт ).
05 Расчет расхода греющего пара. В соответствии с (4) расход греющего пара: Q Gгр.п кг / с 3 r x 4. 50, гр.п. где 4.5 КДж/кг — удельная теплота конденсации греющего пара в соответствии с таблицей Б. при давлении Р гр.п. Степень сухости греющего пара принята равной. Удельный расход греющего пара по соотношению ( 5): G d W гр.п кг / кг
21 Расчет площади поверхности теплообмена греющей камеры выпарного аппарата В соответствии с (8) площадь поверхности теплообмена: F Q K t пол. Так как, тепловая нагрузка выпарного аппарата Q и средняя разность температур процесса теплопередачи между греющим паром и кипящим раствором Δt пол. уже известны, для определения F, необходимо провести расчет коэффициента теплопередачи K по формуле (0).
K r ст. Определим суммарное термическое сопротивление стенки, с учетом ее загрязнений с обеих сторон в соответствии с (): r ст. rзагр. rзагр ст. 4 м К / Вт, где r загр. м К / Вт — термическое сопротивление загрязнений стенки со 5800 стороны пара в соответствии с таблицей Б.5; r загр. м К / Вт — термическое сопротивление загрязнений стенки со 500 стороны раствора в соответствии с таблицей Б.5; δ = 0.00 м толщина стенки трубы, таблица В.; λ ст. =46.5 Вт/м К — коэффициент теплопроводности стали, таблица Б.4 Расчет коэффициентов теплоотдачи теплоносителей проводится по критериальным уравнениям []. Для расчета коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара используем соотношение ( ): At H ( t гр.п. t ст. ) Для водяного пара при температуре конденсации t гр.п. =07 0 С в соответствии с таблицей А t =7058. С учетом выбранной ранее высоты труб, H тр. = 5 м, получим: ( 07 t ст. ) (3) t ст. 0
22 (3): Коэффициент теплоотдачи к кипящему раствору будем рассчитывать по формуле ( tст. t 3 b T кип. кип. ) Определим необходимые для расчета коэффициента теплоотдачи теплофизические свойства раствора при температуре кипения t кип. и конечной концентрации х к : коэффициент теплопроводности, плотность, динамический коэффициент вязкости, коэффициент поверхностного натяжения. Используем для этого расчетные соотношения, приведенные в приложении А[8]: В соответствии с (А.8) и (А.7): Коэффициент теплопроводности раствора t t 0( t ) x где λ 0 и λ коэффициенты теплопроводности воды и раствора, соответственно, Вт/м К; β- численный коэффициент, зависящий от растворенного вещества, (таблица А.4); х массовая концентрация раствора Вт / м К Вт/м К По формулам (А.4) и (А.3): Динамический коэффициент вязкости раствора: ( t ) lg lg. 543 d d t d t 0 0 x, где μ 0 и μ — коэффициенты динамической вязкости воды и раствора соответственно, Па с; d 0, d, d — численные коэффициенты, зависящие от растворенного вещества, (таблица А.).
Товароведная характеристика холодильников
... температурой кипения (испарения), с помощью которого осуществляется охлаждение в абсорбционных и компрессионных холодильных машинах. В абсорбционных бытовых холодильниках в качестве хладагента применяют водоаммиачный раствор. ... Товароведная характеристика холодильников 1.1 Факторы, формирующие качество и ассортимент приборов для ... в жидкой среде (холодной воде или рассоле) происходит с большей ...
lg lg( ( ) Пас, ) тогда μ = Па с.
23 Значение плотности раствора конечной концентрации при температуре кипения t кип. было определено ранее: 995 кг / м 3. В связи с отсутствием надежных расчетных соотношений для определения коэффициента поверхностного натяжения раствора, а также с учетом его невысокой конечной концентрации, в данном проекте допустимо использовать коэффициент поверхностного натяжения воды. При t кип., в соответствии с таблицей Б.3, σ = 0.06 н/м. Для расчета численного значения коэффициента b по соотношению (4), по таблице Б. определим плотность насыщенного водяного пара при t кип. : ρ п =0.33 кг/м 3. Тогда: п b п / / Подставив, полученные численные значения, получим: ( t t ) (t 8 ) ) 3 ст. кип. 3 ст. b ( t 4 ст. Tкип ( 73 8 ) (3) Так как в критериальные уравнения (3) и (3) входят неизвестные температуры поверхностей стенок, соприкасающихся с теплоносителями, то расчет коэффициентов теплоотдачи будем проводить методом последовательных приближений [7], используя систему уравнений (33)-(37): 969, 4 07 t ст. q ст. ( 07 t ), q t t ст. ст. ст., (t ст. 8 ), q ст. 8 (t ).
(33) (34) (35) (36) (37) Для установившегося процесса передачи теплоты справедливо уравнение: q q qст. q С учетом требуемой точности расчетов, проводимых в данном проекте, расхождение между тепловыми потоками должно быть не более Для проверки сходимости будем использовать следующее соотношение: q q E min( q q, ) (38)
24 При выборе температуры t ст. для первого приближения следует учитывать, что: t гр.п > t ст. > t ст. >t кип. 0 Для первого приближения выберем t ст. 05 С. Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара по (33): Вт / м К В соответствии с (34) удельный тепловой поток от пара к стенке: q 8097( 07 05) 694 Вт / м Рассчитаем температуру стенки со стороны кипящего раствора по (35): t ст. t ст. q rст С Определим коэффициент теплоотдачи к кипящему раствору по (36):. 89( 958 ) 009 Вт / м К Найдем удельный тепловой поток от стенки к кипящему раствору по (37): q 009 ( 95 8 ) 67 Вт / м К Проверим сходимость тепловых потоков по соотношению (38): q q E min( qq ) 694, 0. 6 Так как q <q, то целесообразно увеличить движущую силу процесса теплоотдачи от конденсирующегося пара, поэтому для второго приближения выберем t ст. tст. Примем. 04 С и проведем аналогичные вычисления: 0 t ст Вт / м К, ( ) Вт / м, q С, t ст. 3
25 .89 (90.5 8) 859 Вт /м К, q 859 ( ) 730 Вт / м К, E Так как в первом приближении q < q, а во втором приближении q > q, то, очевидно, что искомая температура стенки t ст., при которой обеспечивается сходимость тепловых потоков с заданной точностью, лежит в интервале между 05 и 04 0 С. Так как при t 0 ст. 04 С расхождение между тепловыми потоками существенно больше, чем при t 0 ст С, примем для третьего приближения t ст С Вт / м К, , q 789( ) 7984 Вт / м С, t ст.. 89( ) 600 Вт / м К, q 600 ( ) 8560 Вт / м К, E Так как E 0. 05, то требуемая точность сходимости тепловых потоков достигнута. Необходимо отметить, что в виду значительной зависимости коэффициентов теплоотдачи от температуры стенок необходима достаточно высокая точность расчета значений этих температур, поэтому при реализации метода последовательных приближений целесообразно использовать компьютер с соответствующим программным обеспечением (Mathcad, Excel).
По результатам последнего приближения рассчитаем коэффициент теплопередачи (0): K r ст Вт / м К Требуемая площадь поверхности теплообмена выпарного аппарата (9): Q F K t пол м 4
26 С учетом рекомендуемого на основе практических данных 0-0 % запаса площади, выберем по таблице В. стандартный выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена 40 м, высота кипятильных труб 5 м. В соответствии с (5): 3.3 Расчет барометрического конденсатора смешения Расход охлаждающей воды 3 W (iвт.п. cвtв ) ( ) к Gв 8. 8 кг / с, c ( t t ) 490 ( 70 0 ) в вк вн где i вт.п = 635 КДж/кг энтальпия вторичного пара в барометрическом конденсаторе (при давлении Р 0 ), (таблица Б.); с в = 490 Дж/кг К удельная теплоемкость воды; 0 0 t вн 0 C и t в 70 C — начальная и конечная температура воды в барометрическом н конденсаторе. В соответствии с практическими рекомендациями в конденсаторах смешения конечная температура воды принимается на несколько градусов ниже температуры конденсации пара при давлении Р 0. Диаметр барометрического конденсатора По соотношению (6) определим диаметр конденсатора: d вт.п. 4W v вт.п м , где ρ вт.п. =0.6 кг/м 3 плотность вторичного пара при давлении Р 0, (таблица Б.); v вт. п.. = 0 м/с скорость пара. В соответствии с практическими рекомендациями скорость пара принимают равной 5-5 м/с. В соответствии с данными, приведенными в таблице В., выберем стандартный конденсатор с диаметром, равным расчетному или ближайшему большему значению. Тогда стандартный диаметр: d=0.5 м. Диаметр барометрической трубы d б.т. для этого конденсатора равен 0.5 м (таблица В.) 5
27 Скорость воды в барометрической трубе Используем соотношение (7) для определения скорости воды в барометрической трубе: 4(Gв W ) 4( ) vв м / с, d в б.т. где ρ о = 99 кг/м 3 плотность воды по формуле (А.), при температуре: 0 t (t t )/ ( 0 70 )/ 40 С. в н в Высота барометрической трубы Выразим высоту барометрической трубы из соотношения (8): к H б.т. B vв 0. 5 ( ) вg g v в dб.т. g, (39) где B Pатм. P Па ; ; λ коэффициент трения. Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. течения воды в барометрической трубе по (9): Определим режим v Re в d б.т. в в , где Пас вязкость воды по формуле (А.4) при t=40 0 C, Па с. Для гладких труб при использовать соотношение [5]: Re>00000 для определения коэффициента трения можно (. 8lg Re. 64 ) Тогда коэффициент трения: (. 8lg )
28 Подставив в (39) полученные значения, найдем высоту барометрической трубы: (. 5 ).. б м H.т. 3.4 Расчет вакуум-насоса Производительность вакуум-насоса определяется количеством воздуха, откачиваемого из барометрического конденсатора. В соответствии с (0): G возд (W G ) 0. 0W в ( ) кг / с Для расчета объемной производительности вакуум-насоса по соотношению (), определим температуру воздуха и его парциальное давление при этой температуре: t возд. t в н 4 0. (t t ) ( 70 0 ) 0 в к в н 0 С Давление сухого насыщенного пара при t возд. =0 0 С в соответствии с таблицей Б. равно: P п =0.038 кгс/см. Тогда парциальное давление воздуха: P возд. 4 4 P0 Pп Па Подставив полученные значения в (), получим: V возд. R ( 73 tвозд. ) G M P возд. возд. возд. 830 ( 73 0 ) м 3 / с. 6 м 3 / мин. Зная объемную производительность вакуум-насоса V возд. и остаточное давление Р 0, по таблице В.3 подбираем вакуум-насос типа ВВН Ориентировочный расчет теплообменных аппаратов Ориентировочный расчет подогревателя исходного раствора В подогревателе раствор нагревается от начальной температуры t исх. =0 0 С (указана в задании) до температуры t н =77 0 С, (см.п.3.), при которой он поступает в выпарной аппарат. В качестве греющего агента используется первичный греющий пар с t гр.п. =07 0 С. Так как пар конденсируется при постоянной температуре, то взаимная схема движения теплоносителей (прямоток, противоток) не влияет на величину средней разности температур. 7
29 Вычислим среднюю разность температур в соответствии с (8): t ср ti tii ti ln( ) t II ( t гр.п. t ( t ln ( t исх. ) ( t t гр.п. гр.п. t гр.п. исх. н. t ) ) н. ) ( 07 0 ) ( ) 54 ( 07 0 ) ln ( ) С, 0 где: t гр.п. температура конденсации греющего пара, 0 С; t исх. температура начальная температура разбавленного раствора, 0 С; t н. температура разбавленного раствора на входе в выпарной аппарат, 0 С. Так как пар конденсируется при постоянной температуре, то средняя температура нагревающегося раствора t ср.р. в соответствии с (30) равна: t ср.р. tгр.п. tср C Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, необходимой для нагревания разбавленного раствора от начальной температуры до температуры, при которой он подается в выпарной аппарат. По соотношению (6): где t t ( 77 0 ) Вт Q Gн cн н. исх. 637, с н =468. Дж/кг К удельная теплоемкость разбавленного раствора по формуле (А.5) при t ср.р. =53 0 С и х н = Выберем из таблицы ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, К=000 Вт/м К, соответствующее данному виду теплообмена (от конденсирующегося пара к водному раствору).
Подставив полученные значения в (4), найдем площадь поверхности теплообмена подогревателя: F Q K t ср м С учетом 0% запаса по поверхности теплообмена, по таблице В.4 выбираем стандартный аппарат: одноходовый кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F 6 м, с трубами 5 мм, диаметром кожуха D73мм, длиной труб l3м. На основе теплового баланса (7) рассчитаем требуемый расход греющего пара G п для подогревателя: Q c t t G п r гр.п. G н н н. исх. Q 637 G 0. кг / с п r гр.п. 8
30 Ориентировочный расчет холодильника концентрированного раствора Концентрированный раствор выводится из выпарного аппарата и поступает в теплообменник при температуре t кон. =78. 0 С. В соответствии с заданием он охлаждается до температуры t р.к. =30 0 С. Начальная температура охлаждающей воды, t в н, задана конечная температура t вк, t вк обычно принимается на С больше, чем в н. Примем: t в к t вн С t Выберем противоточную схему движения теплоносителей, так как в этом случае величина средней разности температур Δt ср. будет больше, чем в прямоточной схеме. Вычислим среднюю разность температур в соответствии с (8): t ср ti tii ti ln( ) t II ( t кон. tвк. ) ( t ( tкон. t ln ( t t р.к. р.к. вк. вн. t ) ) вн. ) ( ) ( 30 0 ) 34 ( ) ln ( 30 0 ) 0 С Так как температура воды в теплообменнике изменяется на меньшее число градусов, по сравнению с температурой раствора, то среднюю температуру воды t ср. в определим по соотношению (9): t t вн. вк. t ср.в С Среднюю температуру охлаждающегося концентрированного раствора найдем по формуле (30): t ср.р. ср.в. ср. t t С Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, выделяющейся при охлаждении концентрированного раствора по формуле (5): t t ( ) Вт Q Gк cк кон. р.к где G к =0. кг/с — расход концентрированного раствора; с к = удельная теплоемкость концентрированного раствора по (А.5) при t ср.р. =5.5 0 С и х к =0.05 кг раств. вещества/кг раствора. Выберем из таблицы ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К=800 Вт/м К, соответствующее данному виду теплообмена (от водного раствора к воде).
Подставив полученные значения в (4), найдем площадь поверхности теплообмена холодильника: Q F K t ср м
31 С учетом 0% запаса по поверхности теплообмена, по таблице В.4 выбираем стандартный аппарат: одноходовый кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F м, с трубами 5 мм, диаметром кожуха D59мм, длиной труб l м. На основе теплового баланса рассчитаем требуемый расход охлаждающей воды G в для холодильника: Q G с (t t ) G с (t t ) к к кон. к.р. в в вк вн Q G 0. кг / с в c (t t ) ( 5 0 ) 69 в вк вн где с в =486.8 Дж/кг К удельная теплоемкость воды по формуле (А.6) при t ср.в =7.5 0 С. 3.6 Выводы. В соответствии с заданием разработана технологическая схема однокорпусной вакуум-выпарной установки.. В результате проведенных расчетов выбрано следующее стандартное оборудование:
- выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена 40 м, высота кипятильных труб 5 м;
- барометрический конденсатор — диаметр 0.5 м, барометрическая труба — диаметр 0.5 м, высота 6.37 м;
- вакуум-насос типа ВВН-.5 со следующими параметрами: производительность -.5 м 3 /мин, мощность на валу -. квт;
- подогреватель исходного раствора: одноходовый кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F 6 м, с трубами 5 мм, диаметром кожуха D73мм, длиной труб l3 м;
- холодильник концентрированного раствора: одноходовый кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F м, с трубами 5 мм, диаметром кожуха D59мм, длиной труб l м. 30
32 4 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ Рассчитать однокорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания водного раствора. Производительность по исходному раствору — G н., концентрация исходного раствора — x н,, концентрированного раствора — x к. Избыточное давление греющего пара Р изб.. Исходный раствор с температурой t исх. перед подачей в выпарной аппарат подогревается греющим паром в подогревателе. Концентрированный раствор после выпарного аппарата охлаждается в холодильнике до температуры t р.к. Начальная температура охлаждающей воды t в.н. Перечень инженерных расчетов Расчет и выбор по каталогу выпарного аппарата, холодильника концентрированного раствора или подогревателя исходного раствора, барометрического конденсатора с барометрической трубой, вакуум-насоса. Дополнительные указания. Выполнить подробный расчет греющей камеры выпарного аппарата. Тип аппарата: выпарной аппарат с естественной циркуляцией раствора, с вынесенной греющей камерой и кипением в трубах.. Выполнить ориентировочный расчет теплообменных аппаратов (подогревателя исходного раствора или холодильника концентрированного раствора).
Тип аппаратов: кожухотрубчатые теплообменники или теплообменники «труба в трубе». Исходные данные приведены в таблице 4. Таблица 4 Вариант Растворенное вещество G н, т/ч х н,% (масс) х к,% (масс) t исх, 0 С t в.н.., 0 С t р.к., 0 С Р изб. МПа Теплообменник CaCl холодильник K CO подогреватель 3 KCl холодильник 4 KOH подогреватель 5 MgCl холодильник 6 NH 4 Cl подогреватель 7 (NH 4 ) SO холодильник 8 NaCl подогреватель 9 Na SO холодильник 0 Na CO подогреватель NaOH холодильник KNO подогреватель 3 MgSO холодильник 3
33 Вариант Растворенное вещество G н, т/ч х н,% (масс) х к,% (масс) t исх, 0 С t в.н.., 0 С t р.к., 0 С Р изб. МПа Теплообменник 4 NH 4 NO подогреватель 5 CuSO холодильник 6 NaNO подогреватель 7 CaCl подогреватель 8 K CO холодильник 9 KCl подогреватель 0 KOH холодильник MgCl подогреватель NH 4 Cl холодильник 3 (NH 4 ) SO подогреватель 4 NaCl холодильник 5 Na SO подогреватель 6 Na CO холодильник 7 NaOH подогреватель 8 KNO холодильник 9 MgSO подогреватель 30 NH 4 NO холодильник 3 CuSO подогреватель 3 NaNO холодильник 3
34 ЛИТЕРАТУРА Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Процессы и аппараты химической технологии. Учебное пособие для студентов заочной формы обучения.- СПб.: Синтез, с. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Ч.. — М.: Химия, с. 3 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: Альянс, с. 4 Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию/ под ред Ю.И. Дытнерского. — М.:Химия, с. 5 Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов.- СПб.: Химиздат, с. 6 Зайцев И.Д., Асеев Г.Е. Физико-химические свойства бинарных многокомпонентных растворов и неорганических веществ. — М.: Химия, с. 7 Яблонский П.А., Озерова Н.В. Проектирование тепло- и массообменной аппаратуры химической промышленности: Учебное пособие.- СПб.: СПбГТИ(ТУ), с. 8 Борисова Е.И., Круковский О.Н. Маркова А.В. Муратов О.В. Свойства жидкостей и газов: Методические указания к курсовому проектированию. — СПб.: СПбГТИ(ТУ), с. 9 Марков А.В., Круковский О.Н., Черникова О.В. Расчет и конструкции теплообменных аппаратов (краткие справочные данные для выполнения графической части курсового проекта): Учебное пособие по курсовому проектированию для студентов заочной формы обучения.- СПб.: СПбГТИ(ТУ), Марков А.В., Маркова А.В. Неразборные теплообменники «труба в трубе» (конструкция и основные размеры): Методические указания.- СПб.: СПбГТИ(ТУ), с. 33
35 lg t lg t Приложение А Формулы для расчета теплофизических параметров растворов Плотность растворов Плотность растворов ρ(t) в диапазоне температур 0 00 о С может быть вычислена по формуле: a a t a t, (A.) 0 0 x где ρ плотность раствора, кг/м 3 ; x массовая концентрация растворенного вещества, кг_раств. вещества/кг_раствора; t температура, о С; а 0, а, а коэффициенты, приведенные в таблице А; ρ 0 плотность воды, которая может быть рассчитана по формуле: ( t) t 0. t (А.) Таблица А. Растворенное вещество a о 0 4 а 0 6 а 0 8 CaCl 358,0 463,5 70,30 K CO ,7 489,43 74,6 KCl 579,40 657,08 40,4 KOH 3589,98 406,64 7,68 MgCl 337,00 79,3 34,6 NH 4 Cl 6,89 587,3 39,05 (NH 4 ) SO 4 30,0 559,8 37,34 NaCl 889,9 64,36 447,68 Na SO ,39 70,87 398,9 Na CO 3 4,3 44,6 387,4 NaOH 3937,43 370,3 7,64 KNO 3 739,0 68,47,3 MgSO 4 436, 86,50 6,57 NH 4 NO 3 904,83 48,78 77,7 CuSO ,88 364,49 49,85 NaNO 3 978,9 48,30 5,7 34
36 Продолжение приложения А Вязкость растворов Вязкость μ(t) растворов в диапазоне температур 0 00 о С может быть вычислена по формуле: t lg t d d t d t lg, (А.3) 0 0 x где μ динамический коэффициент вязкости раствора, Па с; x массовая концентрация растворенного вещества, кг_раств. вещества/кг_раствора; t температура, о С; d 0, d, d коэффициенты, приведенные в таблице А.; μ 0 вязкость воды, которая может быть рассчитана по формуле:. 543 t t 0 5 (А.4) Таблица А. Растворенное d вещество o 0 d 0 4 d 0 9 CaCl 48,8 3, ,3 K CO 3 46,67 4,80 45,4 KCl 8,76 7,30 9,97 KOH 8,70 7,06 098,35 MgCl 7,86 38,5 470,79 NH 4 Cl 0,8 83, 90,40 (NH 4 ) SO 4 73,59 44,64 409,06 NaCl 89, 7,96 45,46 Na SO 4 47,69 8,58 356,0 Na CO 3 30,88 34,83 94,9 NaOH 347,89,35 544,64 KNO 3,4 65,80 0,0 MgSO 4 87,0 74,88 30,7770 NH 4 NO 3 8,55 94,08 50,0 CuSO 4 06,9 58,83 46,58 NaNO 3 5,3 6,94 0,0 35
37 Продолжение приложения А Теплоемкость растворов Теплоемкость растворов с(t) в диапазоне температур 0 00 о С может быть вычислена по формуле: t B B x B t B t c ( t) c, (А.5) p p0 3 4 x где с p удельная теплоемкость раствора, Дж/кг/К; x массовая концентрация растворенного вещества, кг_раств. вещества/кг_раствора; t температура, о С; B, B, B 3, B 4 коэффициенты, приведенные в таблице А.3; c p0 теплоемкость воды, которая может быть рассчитана по формуле: c p 0 t ( t) t lg 00 (А.6) Таблица А.3 Растворенное вещество B B B 3 B CaCl 6497,3 5563,05 6,36 7,9 K CO ,4 6,4 6,6 5,5 KCl 530,0 939,03 0, 6,5 KOH 5343,49 356,87 0,43 4,76 MgCl 6530, ,79 5,64 9,79 NH 4 Cl 5087,59 389,86 5,6 7,89 (NH 4 ) SO ,4 938,54 5,5 7,43 NaCl 5479, ,33 3,4 3,35 Na SO , ,73 3,45 4,0 Na CO 3 487,4 4760,0 6,66 8,5 NaOH 597, 694,68 4,84 4,5 KNO 3 493,94 585,00 3,69 5,6 MgSO 4 677,7 9435,9,00 7,90 NH 4 NO 3 387,70 36,94 0,8 6,5 CuSO 4 500,7 967,8 5,46 6,69 NaNO ,37 3,59 0,3 9,95 36
38 Продолжение приложения А Теплопроводность растворов Теплопроводность λ(t) растворов в диапазоне температур 0 00 о С может быть вычислена по формуле: t ( t), (А.7) 0 x где λ теплопроводность, Вт/м/К; x массовая концентрация растворенного вещества, кг раств. вещества/кг раствора; t температура, о С; β коэффициент, приведенный в таблице А.4; λ 0 теплопроводность воды, которая может быть рассчитана по формуле (А4): t t t (А.8) Таблица А.4 Растворенное β0 3 Растворенное вещество вещество β0 3 CaCl 69,74 Na SO 4 45,7 K CO 3 80,4 Na CO 3 43,84 KCl 04,35 NaOH 8,84 KOH 30,74 KNO 3 334,59 MgCl 493,7 MgSO 4 50,07 NH 4 Cl 45,88 NH 4 NO 3 605,04 (NH 4 ) SO 4 84,8 CuSO 4 386,53 NaCl 56,97 NaNO 3 38,88 37
39 Продолжение приложения А Температура кипения растворов Температура t кип (P) кипения растворов в диапазоне давлений 0,0 0,5 МПа может быть вычислена по формуле: t кип P lg P lg( a x 8. 4, b x ) (А.9) где t кип температура кипения раствора; x массовая концентрация растворенного вещества, кг_раств. вещества/кг_раствора; P давление, Па; a, b коэффициенты, приведенные в таблице А.5 Таблица А.5 Растворенное вещество а 0 b0 CaCl 6,0 56,5 K CO 3 3,0 3,7 KCl 6,9 46,8 KOH 7,0 74,6 MgCl 35,0 4,7 NH 4 Cl 4,7 65,4 (NH 4 ) SO 4 3,9 5,6 NaCl,0 6,4 Na SO 4 3,9 4, Na CO 3,7 44,5 NaOH 4,0 98, KNO 3 3,4 3,8 MgSO 4 8, 8, NH 4 NO 3 3, 4,0 CuSO 4 8, 7,0 NaNO 3 4,6 39,0 38
