Химия. Примеры решения задач контрольной работы

Линейные цепи постоянного тока http://arthis.ru/

Начертательная геометрия
Инженерная графика
Машиностроительное черчение
Химия
Современная теория строения атомов и молекул
Закон эквивалентов
Рассчитайте мольную массу
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
СВОЙСТВА РАСТВОРОВ
ИОННЫЕ РЕАКЦИИ ОБМЕНА
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Окислительно-восстановительные реакции
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ЭЛЕКТРОЛИЗ
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Полимеры
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Пример решения задачи № 2
Гидромеханические методы
Теплопередача
Расчет коэффициента теплопередачи
Классы неорганических соединений
Элементы химической термодинамики
Электролитическая диссоциация
Электролитическая диссоциация
Дисперсные системы
Растворы неэлектролитов
Степень окисления
Электрохимические процессы

Определение теплофизических параметров теплоносителей

Основным источником значений теплофизических свойств теплоносителей является справочная литература: таблицы и номограммы. Расчетные зависимости являются альтернативным способом получения искомых значений. В частности, удельную теплоемкость водного раствора соли можно рассчитать по формуле

, Дж/кг·К, (4.8а)

где 4190 – теплоемкость воды при 20 оС, Дж/(кг·К);

  – массовая доля соли в растворе

  – удельная теплоемкость растворенного в воде вещества, Дж/кг·К:

.  (4.9)

Здесь  – молекулярная масса соли, кг/кмоль;

 – число атомов элементов (первого, второго, … k-го), входящих в соединение;

  – атомные теплоемкость соответствующих элементов, кДж/кг·К.

Если содержание сухого вещества в растворе менее или равно 20 % масс., то удельную теплоемкость раствора можно рассчитать по формуле

,  (4.8б)

где  – содержание сухого вещества в растворе, массовые доли.

Для горячего теплоносителя – водяного пара – все теплофизические параметры находим как свойства воды при температуре пленки, используя справочные данные (таблицы, номограммы) (табл. 10 приложения).

Для холодного теплоносителя теплофизические параметры определяются при   (табл. 8 приложения).

Рассчитаем удельную теплоемкость 25%-го раствора NаNO3 по формуле (4.8а).

Молекулярная масса NаNO3 М(NаNO3) =23+14+3·16 = 85 (кг/кмоль).

NаNO3 состоит из трех видов элементов: Nа, N, O. Число атомов Nа =1; число атомов азота =1; число атомов кислорода =3. Атомные теплоемкости элементов [4]: =26; =26; =16,8.

Согласно (4.9)

= 1,2 (кДж/(кг·К)) =1,2·103 (кДж/(кг·К).

Удельная теплоемкость раствора согласно (4.8а):

 = 4190 (1 – 0,25) + 1,2·103·0,25 = 3442,5 (Дж/(кг·К)).

Значения прочих параметров найдены из справочной литературы [4] и приложения (табл. 4, 5, 6, 7) вместе с рассчитанными выше сведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Теплофизические параметры теплоносителей

Свойство

Размерность

Теплоноситель, при температуре

Холодный

(66 оС)

Горячий

(135 оС)

1150

931

Дж/(кг·К)

3442,5

4270

Вт/(м·К)

0,642

0,686

Па·с

0,65·10–3

204·10–6

Материально-тепловой расчет

Для расчета тепловой нагрузки аппарата и расхода греющего пара воспользуемся тепловым балансом процесса теплопередачи, который составляется на основе закона сохранения тепла [3, 4]:

.  (4.10а)

Здесь  – удельная теплоемкость раствора при его средней температуре , Дж/(кг·К);

  – удельная теплота конденсации пара (справочная величина), Дж/(кг):

,  (4.11)

где – энтальпия пара, Дж/(кг);

 – энтальпия конденсата, Дж/(кг);

, , =.

В данном случае == =137,9 оС138 оС, этой температуре соответствует =2156 кДж/(кг) [4, табл. LVII] (или табл. 9, 10 приложения).

Расчет тепловой нагрузки аппарата Q. Примем, что тепловые потери составляют 4 % от тепла, отданного греющим паром. Поскольку используемый для нагревания пар, как правило, «влажный», зададимся степенью его сухости 0,95. Тогда (4.10) примет вид:

.  (4.10б)

Поскольку по заданию требуется именно нагреть раствор до определенной температуры, а не охладить пар, тепловую нагрузку аппарата рассчитаем «по холодному теплоносителю». Согласно (4.10б) составит:

;  (4.11)

=1636495,65 (Вт) 1636,5 кВт.

Расчет расхода греющего пара D. Из (4.10б) и (4.11) следует, что , следовательно, расход влажного пара можно рассчитать по формуле

; (4.12)

==0,831 (кг/с).

Расход «сухого» пара составит: = 0,789 (кг/с).

Химия. Примеры решения задач контрольной работы