Химия. Примеры решения задач контрольной работы

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; Развратные проститутки Новосибирск - выбор шлюх

  – 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