Результаты расчетов теплоемкостей для насыщенных жидкостей в зоне питания

Для других компонентов теплоемкость рассчитывается в зависимости от состояния вещества.

Таблица 5.16

Найдем расход тепла с кубовой жидкостью при t_w = 91,5^оС.

,

где С^W_Р – теплоемкость кубовой жидкости при t_w = 91,5^оС.

Таблица 5.17

Расход тепла с дистиллятом при t_D = 40^oC вычисляем по уравнению (5.52):

,

где С^D_Р – теплоемкость дистиллята при t_D = 40^оС.

Таблица 5.18

Найдем расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре:

, (5.68)

где R – флегмовое число; С^D_Р – теплоемкость дистиллята при t_D = 40^оС, приведена в таблице 5.18, r_D – удельная теплота конденсации паров, Дж/кг; t_D – соответствующая температура, К. .

Таблица 5.19

Рассчитаем расход теплоты в кубе – испарителе:

Теплоты, подводимые и отводимые жидкостными потоками, примерно равны: . Физически это надо понимать так: именно флегму, получаемую в конденсаторе, и надо испарять в кипятильнике; поэтому теплоты (подводимые и отводимые) в этих аппаратах примерно равны.

Определив количество теплоты Q_к, подводимой в кипятильнике колонны, рассчитаем расход греющего пара G_г.п., составив тепловой баланс для контура К₂ (рис. 5.5). Обозначим: h_г.п. – энтальпия греющего пара, Т_к – его температура, ^оС; С_Р^г.п. – теплоемкость конденсата, Дж/кг*К. Тогда тепловой баланс запишется следующим образом:

,

где r_г.п.= h_г.п - С_Р^г.п. * Т_к – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг. В заводских условиях обычно используется пар со следующими параметрами:Р=6 атм., Т=158^оС. Удельная теплота парообразования греющего водяного пара взята из справочных данных [5, табл. LVII].

Ориентировочную поверхность кипятильника F находим по основному уравнению теплопередачи:

,

где К – коэффициент теплопередачи Вт/(м²*К); Dt_ср – средний температурный напор, К.

Применительно к кипятильнику ректификационной колонны примем коэффициент теплопередачи от конденсирующего водяного пара к органическим жидкостям равным 300 Вт/(м²*К) [1, табл. 2.1].

Поток охлаждающей воды G_В в дефлегматоре с начальной температурой t¢_в, конечной t¢¢_в и теплоемкостью С^В_р определяем из теплового баланса для контура К₃ (рис. 5.5):

, выразив количество охлаждающей воды, получим:

,

где С^В_Р – теплоемкость воды при средней температуре 32,5^оС; t^¢_в – начальная температура воды, ^оС; t^¢¢_в – температура нагретой воды, за счет тепла потока, ^оС.

Ориентировочную поверхность конденсатора F находим по основному уравнению теплопередачи:

,

где К – коэффициент теплопередачи Вт/(м²*К); Dt_ср – средний температурный напор, К.

Применительно к конденсатору ректификационной колонны примем коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара органических жидкостей к воде равным 500 Вт/(м²*К) [1, табл. 2.1].

Найдем среднюю разность температур:

56,8 40

40 25

Dt_б = 16,8 Dt_м = 15

Отношение Dt_б/Dt_м =16,8/15 = 1,12, следовательно, можно принять среднюю арифметическую разность температур.

Найдем количество паров, испаряющихся из куба колонны

, (5.69)

где r_куб.ж. – теплота испарения кубовой жидкости при t_w = 91,5^оС.

Таблица 5.20

Тепловая нагрузка на кипятильник равна

Определение расхода пара и флегмы в колонне (внутренние материальные потоки)

Массовый расход пара в верхней части колонны

(5.70)

Массовый расход жидкости (флегмы) в верхней части колонны

, (5.71)

где R – флегмовое число.

Массовый расход пара, поступающего из кубовой части колонны, рассчитан в тепловом балансе по уравнению (5.69):

Массовый расход жидкости, поступающей в кубовую часть колонны

(5.72)