Сводный материальный баланс холодильника–конденсатора

3. Сводный материальный баланс холодильника–конденсатора

Таблица 4.

ПРИХОД					РАСХОД
В-во	м3/ч	кг/ч	кмоль/ч	%(об.)	В-во	м3/ч	кг/ч	кмоль/ч	%(об.)
NO	100	133,8	4,46	2	NO	99,904	133,8	4,46	2,01
NO2	417,5	857,44	18,64	8,35	NO2	288,176	591,79	12,865	5,78
O2	96	137,152	4,286	1,92	O2	63,661	90,944	2,842	1,28
N2	3540	4425,01	158,036	70,80	N2	3540,01	4425,01	158,04	71,06
H2O	846,5	680,22	37,79	16,93	H2O	102,592	82,44	4,58	2,06
					H2O конд-ат	679,17	545,76	37,73	16,96
					HNO3 конд-ат	129,36	363,825	2,05	0,92
Всего	5000	6233,62	223,212	100	Всего	4902,873	6233,57	222,39	100

Неувязка материального баланса составляет:

Она не превышает 1 %, соответственно материальный баланс рассчитан верно.

Тепловой баланс холодильника – конденсатора

Цель теплового баланса: расчёт тепловых потоков.

1.      Теплоту, приносимую с нитрозным газом, находим по формуле,

_,

где n_i– количество вещества исходных реагентов, кмоль/ч (материальный баланс);

c_i – средняя удельная теплоемкость компонентов, кДж / (кмоль К);

t_вх,i – температура входного потока, ºС.

Находим среднюю теплоёмкость компонентов нитрозного газа по формулам:

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

Таблица 3. Средняя теплоёмкость нитрозного газа

Компоненты	Теплоёмкость,
NО	30,53
N2	29,44
NO2	39,86
O2	29,78
H2O	34,15

Рассчитаем среднюю теплоёмкость нитрозного газа по правилу аддитивности:

;

.

Q₁ =223,212*31,136*160 = 1111988,613 кДж/ч = 308,89 кВт.

2.      Теплоту, поступающую за счет конденсации паров воды, определяем как:

Q₂ = (2780 – 4,18*40) 33,21*18 = 1561879,584 кДж/ч = 433,85 кВт.

где 2780 кДж / кг – теплота конденсации водяного пара.

3.   Теплоту при образовании азотной кислоты находим по формуле, кДж:

,

где q – теплота образования безводной HNO₃ (по реакции), кДж; q=73600 кДж;

m – количество образовавшейся кислоты, кмоль/ч.( материальный баланс)

Q₃ = кДж/ч = 29,52 кВт.

Теплота, выделяющаяся при разбавлении безводной кислоты до 40%-ной HNO₃:

Q₄ = 28400 * 5,775 = 164010 кДж/ч = 45,56 кВт.

где 28400 – теплота разбавления азотной кислоты, кДж / моль.

Теплоту, отводимую нитрозным газом из конденсатора, находим по формуле, кДж:

 

где n_j– количество вещества продуктов реакции, кг/ч, (материальный баланс); c_j – средняя удельная теплоемкость компонентов, кДж / (кмоль К);

t_кон,j – температура выходного потока, ºС.

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

 кДж / (кмоль К)

Таблица 3. Средняя теплоёмкость нитрозного газа

Компоненты	Теплоёмкость,
NО	30,12
N2	29,18
NO2	37,09
O2	28,45
H2O	33,59

.

Q₅ =182,787*29,859*40 = 218313,481 кДж/ч = 60,64 кВт.

Теплоту, отводимую с кислотой из холодильника – конденсатора находим как:

Q₆ = кДж/ч = 30,73 кВт.

[3,041 – теплоемкость 40%-ной HNO₃ при 40 ºС, кДж / (кг К)].

По разности между количествами приходящей и расходуемой теплоты определяем теплоту, отводимую охлаждающей водой:

Q₇ = (308,89 + 433,85 + 29,52 + 45,56) – (60,64 + 30,73) = 726,45 кВт.

Таблица 5. Тепловой баланс холодильника–конденсатора

ПРИХОД			РАСХОД
Поток	кВт	%	Поток	кВт	%
Q1	308,89	37,77	Q5	60,64	7,41
Q2	433,85	53,05	Q6	30,73	3,76
Q3	29,52	3,61	Q7	726,45	88,83
Q4	45,56	5,57
Всего	817,82	100	Всего	817,82	100