Производство неконцентрированной азотной кислоты (стр. 8 из 9)

3)Тепло образования моногидрата:

Q3=

где 173000-теплота образования азотной кислоты, кДж/кмоль;

13,14-количество сконденсировавшихся паров воды, кг/т;

4)Тепло разбавления моногидрата:

Q4=

где 19,29-количество растворенного моногидрата азотной кислоты,кг;

31600-теплота разбавления моногидрата кислоты, кДж/кмоль;

5)Тепло конденсации воды:

Q5=

;

Где 4939,6-тепло конденсации воды, кДж/кмоль;

Общий приход тепла:

Q=1593275,84кДж/т;

Расход тепла:

Рассчитаем теплоемкости компонентов газовой смеси на выходе в холодильник-конденсатор при температуре 55

или 328К.

Теплоемкость кислорода:

Теплоемкость азота:

Теплоемкость воды:

Теплоемкость оксида азота (II):

Теплоемкость оксида азота (IV):

Средняя теплоемкость нитрозного газа на выходе из аппарата:

1)Тепло, уходящее с нитрозным газом:

Q1’=

=

где

- температура нитрозного газа на выходе из холодильника, 0С ;

2)Тепло, уходящее с кислотой:

Q2’ =mk

Ck tk = где

mk-масса кислоты, кг/т;

Ck-теплоемкость кислоты, кДж/кмоль;

tk- температура кислоты,

3) Теплопотери:

Принимаем, что потери тепла в окружающую среду составляют 3% от общего количества, поступающего в аппарат.

Q3’=

4)Тепло отводимое с охлаждающей водой;

Q4’=

Q-( Q1’+ Q2’+ Q3’)=

;

Таблица 3.3.2.1

Тепловой баланс холодильника-конденсатора.

Статьи прихода	кДж/т	%	Статьи расхода	кДж/т	%
1) Тепло с газами	670122,29	42,05	1)Тепло с газами	483545,21	30,34
2) Тепло окисления	161044,55	10,11	2)Тепло с кислотой	3085,24	0,19
3) Тепло образования моногидрата	101483,04	6,37	3)Теплопотери	47798,27	2,99
4) Тепло разбавления моногидрата	9675,62	0,61	4)Тепло, уходящее с водой	1058847,12	66,46
5) Тепло конденсации воды	650950,34	40,86
Итого:	1593275,84	100	Итого:	1593275,84	100

Рассчитаем количество воды, необходимой для охлаждения нитрозного газа при данных условиях. Принимаем температуру поступающей воды 40

уходящей воды 50

m=

где

-теплоемкость воды, Дж/моль град;

-тепло охлаждающей воды, кДж/т;

Определяется поверхность теплообмена, необходимая для холодильника-конденсатора.

;

где

- тепловая нагрузка аппарата, кДж/с;

- разность температур процесса, ;

К-коэффициент теплопередачи, Вт/(м2град)

Проводится расчет коэффициента теплопередачи К:

K=

,

где δ-толщина стенки трубок, δ=2мм=0,002м;

- коэффициент теплопередачи от газа к стенке, Вт/(м2град);

- коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду, Вт/(м2град)

- коэффициент теплопроводности стенки, =62,7 Вт(м град);

Производится расчет

:

= ;

где

-критерий Нуссельта;

-эквивалентный диаметр;

При расчете коэффициент теплопередачи

нужно рассчитать критерий Re:

Re=

;

где -скорость нитрозного газа в аппарате, м/с;

-динамический коэффициент вязкости, кг/с м2;

-плотность нитрозного газа.

Для расчета скорости нитрозного газа и

необходимо рассчитать площадь сечения межтрубного пространства:

;

где

-диаметр корпуса холодильника-конденсатора, м;

– диаметр трубок , м;

– число трубок, шт;

-число ходов;

;

где П-периметр трубок, м;

=

= ;

где

-секундный объем нитрозного газа в рабочих условиях,нм3/с;

= =1,3 кг/м3;

Тогда Rе=

;

Rе

Nu=0,021

-поправочный коэффициент, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи отношения длины трубы L к ее диаметру d, =1 [8]

-для газов равен 1 [8]

Pr-для многоатомных газов равен 1, тогда

Nu=0,0211

=1782,37;

Вт/м2 град;

По вышеописанной методике рассчитывается

;

=403,45 Вт/(м2град);

K=

Вт/(м2град);

Определяется средняя разность температур процесса:

130- 55

35- 25

95 30

= =56,52