Определение температур холодного и горячего теплоносителей

Холодный теплоноситель – вода.

Начальная температура охлаждающей воды зависит в основном от ее источника и климатических условий. В летних условиях ее рекомендуется принимать в пределах 20 25º С. Принимаю для расчета .

Очень важным является вопрос о конечной температуре воды. Чем она будет выше, тем меньше потребуется воды для охлаждения. Но это кажущаяся выгода, т.к. при более высокой конечной температуре воды происходит заметное выделение растворенных в ней солей, загрязняющих теплообменные поверхности, что приводит к увеличению их термического сопротивления. Кроме того, при более высокой температуре воды возрастают ее потери за счет испарения. Поэтому рекомендуется обеспечивать такой режим охлаждения, при котором температура воды, выходящей из аппарата, составит . Принимаю для расчета .

Горячий теплоноситель – смесь этилового и бутилового спиртов.

При определении начальной температуры горячего теплоносителя T₁ задача сводится к определению температуры на верху ректификационной колонны, из которой насыщенные пары смеси этилового и бутилового спиртов поступают в конденсатор-холодильник.

Эту температуру определяем по уравнению изотермы паровой фазы методом последовательных приближений (для ускорения расчета можно использовать графическую интерполяцию).

(17)

где - мольная доля i-компонента в смеси;

- константа фазового равновесия:

(18)

- давление насыщенного пара i-компонента;

- давление в аппарате.

С целью некоторого упрощения расчета давления в аппарате принимается постоянным. В реальных условиях давление на входе в аппарат выше на величину гидравлических сопротивлений.

По условию состав смеси задан в % масс. Произведем перерасчет в мольные доли по уравнению:

(19)

где y₁ и y₂ – массовые доли этилового и бутилового спиртов в смеси;

М₁ и М₂ – их мольные доли, соответственно М₁=46 и М₂=74.

(20)

Задаюсь рядом температур в области температуры кипения чистого этилового спирта (НКК) при P=800 мм.рт.ст.: 80, 90, 100º С. Для этих температур давление насыщенных паров (ДНП) составят соответственно: для этилового: 813, 1187, 1692 мм.рт.ст.; для бутилового спирта: 165, 225, 386 мм.рт.ст.

Рассчитываю

80º С:

90º С:

100º С:

Строю график – (Рисунок 3).

Из построения при температура смеси на входе в конденсатор-холодильник T₁=83, 4º С.

Температура Т_к в конце первой зоны конденсатора-холодильника. Это температура конца однократной конденсации смеси. Она определяется по уравнению изотермы жидкой фазы также методом последовательных приближений (при полной конденсации ):

или

Проведя аналогичные вычисления для приведенных выше температур, графической интерполяцией определим Т_к, она будет равна 82, 4º С.

Температура конденсата в конце второй зоны принимается на выше температуры холодного теплоносителя на входе в аппарат.

Принимаю:

(21)