11. Методика расчета теплового баланса конвертора со .

Исходные данные:

1. Исходные данные для расчета материального баланса.

2. Состав газа на выходе из конвертора СО

3. Температура ПГС на выходе - 440⁰С

4. Потери тепла в окружающую среду 0,5% от прихода тепла.

Цель расчета:

1. Определение потоков прихода и расхода тепла.

2. Определение температуры ПГС на входе в конвертор СО с точностью до + 0,5⁰С.

Расчет:

1). Составить расчетную схему тепловых потоков, записать хим. р-ю.

2). Записать условие и уравнение теплового баланса.

Условия теплового баланса

Q(приход)=Q(расход)

Уравнение теплового баланса

Q₁+Q₂=Q₃+Q₄

Q₁ – физическое тепло ПГС на входе в конвертор

Q₂–реакционное тепло, выделяющееся при протекании реакции конверсии (экзотермичес- кая реакция)

Q₃ – физическое тепло ПГС на выходе из конвертора

Q₄ – потери тепла в окружающую среду.

Температура ПГС на входе в конвертор, которую обозначим через температуру входа определяется по методу итераций или последовательных приближений. На 1-ом шаге необходимо задаться некоторой температурой входа, вычислить при этой температуре среднюю теплоемкость ПГС, рассчитать все потоки тепла, и используя условие теплового баланса определить температуру входа. Если принятая t_вх больше, чем на 0,5⁰С, следует повторить расчет на 2-ом шаге, приняв др. t_вх и т.д. до тех пор, пока не выполнится условие:

│ t_вх(прин) - t_вх (рассч)│£0,5⁰С (*)

Шаг1: Примем t_вх = 380⁰С

1. Выразить физическую теплоту ПГС на входе в конвектор Q₁.

Q₁ = V*c* t_вх

V=158,8

Расчет средней теплоемкости ПГС при 380⁰С (653К).

Расчет средней теплоемкости компонентов ПГС на входе при 380⁰С. Таблица 3.

Компонент	С, кДж/кмоль*К	С, кДж/м3*К	Компонент	С, кДж/кмоль*К	С, кДж/м3*К
Н2	29,09	1,299	СН4	45,70	2,040
N2	29,91	1,335	Ar	20,78	0,928
СО	30,12	1,345	Н2О(п)	36,23	1,573
СО2	44,05	1,967

С_ср. по правилу аддитивности:

С_ср.=(1,299*56,96+1,335*22,18+1,345*12,69+1,967*7,59+2,040*0,30+0,928*0,28+1,573*58,8)/

/158,8= 1,4418 КДж/м³*К

Выразим Q₁

Q₁ =158,8*1,4418* t_вх=228,96* t_вх

2. Рассчитать теплоту , выделяющуюся при протекании реакции конверсии СО, Q₂, воспользовавшись термохимическим уравнением реакции конверсии СО, следствием из законе Гесса.

Из уравнения реакции следует, что если реагирует 22,4 дм³ или 0,0224 м³ СО, то выделяется 41кДж тепла, но фактически реагирует 8,83 м³ СО

х = Q₂=(8,83*41)/0,0224 = 16162 кДж

3. Выразить приход теплотыQ(приход):

Q(приход) = Q₁+Q₂ =228,96* t_вх +16162

4. Рассчитать физическую теплоту ПГС на выходе из конвектора Q₃ .

Q₃= V*c* t

Таблица 4:

Компонент	С, кДж/м3*К	Компонент	С, кДж/м3*К
Н2	1,302	СН4	2,114
N2	1,341	Ar	0,928
СО	1,351	Н2О(п)	1,587
СО2	1,995

Средняя теплоемкость ПГС на выходе:

Сср=1,302*0,4143+1,341*0,1397+1,351*0,0243+1,995*0,1034+2,114*0,0019+

+0,928*0,0018+1,587*0,3147=1,471кДж/м³*К

Q₃= 158,8*1,4710*440=102781,7 кДж

5. Выразить потери теплоты в окр. среду Q₄ :

Q₄ = 0,5/100*(228,96* t_вх+16162)=1,1448* t_вх+80,81

6. Выразим расход теплоты Q(расход):

Q(расход) = 102781,7+1,1448* t_вх+80,81=1,1448* t_вх+102862,51

7. Рассчитать t_вх, используя условие теплового баланса

228,96* t_вх+16162,1=1,1448* t_вх+102862,51

227,8152* t_вх=86700,41

t_вх=380,57 ⁰С.

8. Проверяем условие. Если оно выполняется, следует рассчитать неизвестные теплоты и заполнить таблицу теплового баланса. Если условие не соблюдается, то повторить расчет на втором шаге.

│380-380,57│=0,57>0,5⁰С, т.е. необходим Шаг2.

Шаг2.

Принимаем t_вх=380,57⁰С и т.д. см.действие 1-8.