Расчет поверхностных конденсаторов газовых загрязнений

В общем случае в поверхностный конденсатор поступает перегретый пар газовых выбросов. Часто охлаждающим агентом является вода.

Энтальпию поступающего перегретого пара выбросов , Дж/кг, можно выразить как

= c_п(t_п – t_нас) + r + c_ж t_нас (1)

и представить тепловой баланс процесса конденсации равенством:

D^.H + W^.c_о^.t_в.н = D^.c_ж^.t_ж + W^.c_о^.t_в.к + Q_п, (2)

Здесь c_п – теплоемкость перегретого пара загрязнения, Дж/(кг^.град); _п – температура поступающего перегретого пара загрязнения, ^oС; t_нас – температура насыщения (конденсации) пара загрязнения, ^oС; – теплота конденсации пара (теплота испарения жидкости), Дж/кг; c_ж – теплоемкость конденсата, Дж/(кг^.град); – количество поступающего в конденсатор пара загрязнения, кг/с; – количество охлаждающего агента (воды), кг/ч; c_о – теплоемкость охлаждающего агента (воды), Дж/(кг^.град); t_в.н - начальная температура охлаждающего агента (воды), ^oС; t_ж – температура конденсата загрязнения на выходе из аппарата, ^oС; t_в.к – конечная температура охлаждающего агента (воды), ^oС; _п – потери тепла в окружающую среду, Дж/с.

Тепловая нагрузка конденсатора по уравнению теплового баланса (2) равна количеству тепла, отданного охлаждающей воде при конденсации и последующем охлаждении конденсата загрязнения:

, (3)

где - количество конденсируемых паров загрязнения, кг/ч; - скрытая теплота конденсации (испарения), Дж/кг; - теплоемкость сконденсированного вещества загрязнения, Дж/(кг^.град); - температура поступающих паров загрязнения, ^оС; - температура охлажденного конденсата, ^оС.

Из равенства (2) и (3) определяется расход охлаждающего агента (воды):

. (4)

Необходимая поверхность теплопередачи конденсатора рассчитывается по основному уравнению теплопередачи:

, (5)

где - коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2.град); - средняя разность температур в конденсаторе, ^оС.

Задача 1. В поверхностном конденсаторе сжижается кг/ч паров сероуглерода из смеси с воздухом за счет холода воды, нагреваемой от t_в.н = 5 ^оС до t_в.к = 40 ^оС. Теплота испарения сероуглерода кДж/кг, температура паров сероуглерода t_п = 46 ^оС. Теплоемкость жидкого сероуглерода _ж = 1,0 кДж/(кг^.град). Конденсат охлаждается до t_ж.к = 10 ^оС. Теплоемкость воды с_в = 4,2 кДж/(кг^.град). Определить тепловую нагрузку конденсатора и расход охлаждающей воды .

Задача 2.В теплообменнике типа «труба в трубе» (рисунок) конден­сируется кг/ч насыщенных паров сероуглерода при °С. По внутренней трубе идет охлаждающая вода: °С, °С. Теплоемкость воды с_в = 4,2 кДж/(кг^.град). Теплота парообразования (конденсации) сероугле­рода кДж/кг. Конденсат пара сероуглерода выходит из аппарата с °С. Коэффициент теплопередачи Вт/(м^2.град).

Схема теплообменника типа «труба в трубе»

Определить тепловую нагрузку теплообменника-конденсатора, расход охлаждающей воды и поверхность теплообмена (без учета те­пловых потерь в окружающую среду).

Задача 1. В поверхностном конденсаторе сжижается кг/ч паров сероуглерода из смеси с воздухом за счет холода воды, нагреваемой от t_в.н = 5 ^оС до t_в.к = 40 ^оС. Теплота испарения сероуглерода кДж/кг, температура паров t_п = 46 ^оС. Теплоемкость жидкого сероуглерода _ж = 1,0 кДж/(кг^.град). Конденсат охлаждается до t_ж.к = 10 ^оС. Определить тепловую нагрузку конденсатора и расход охлаждающей воды .

Решение. Тепловая нагрузка конденсатора определяется из уравнения (3):

кДж/ч.

По уравнению теплового баланса (2) это тепло расходуется на нагрев охлаждающей воды в конденсаторе

Q = W(t_в.к – t_в.н)c_в,

где с_в = 4,2 кДж/(кг^.град) – теплоемкость воды.

Отсюда получим расход охлаждающей воды:

кг/ч.

Задача 2.В теплообменнике типа «труба в трубе» (рисунок) конден­сируется кг/ч насыщенных паров сероуглерода при °С. По внутренней трубе идет охлаждающая вода, °С, °С. Теплота парообразования (конденсации) сероугле­рода кДж/кг. Конденсат пара сероуглерода выходит из аппарата с °С. Коэффициент теплопередачи Вт/(м^2.град).

Схема теплообменника типа «труба в трубе»

Определить тепловую нагрузку теплообменника-конденсатора, расход охлаждающей воды и поверхность теплообмена (без учета те­пловых потерь в окружающую среду).

Решение. Тепловая нагрузка теплообменника по сероуглероду

кДж/ч.

Расход охлаждающей воды по уравнению теплового баланса (2):

,

откуда

кг/ч.

где кДж/(кг^.K) - теплоемкость воды.

Средняя движущая сила процесса передачи тепла от паров сероуглерода к охлаждающей воде по рисунку:

^oC;

^oC/

Так как , то средняя разность температур определяется как среднелогарифмическая величина аналогично средней движущей силе:

^oC.

Поверхность теплообмена определим по формуле (5):

м².

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 415; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!