2.2 Теплоэнергетические расходные коэффициенты

2.2.1 Расход теплоносителей

Уравнение теплового баланса дает возможность определить общий расход тепла, которое необходимо для осуществления процесса. Зная эту ве­личину, нетрудно подсчитать количество теплоносителя, расходуемого на осуществление отдельных стадий процесса или на весь процесс в целом.

Ниже приводятся формулы, которые служат для вычисления рас­хода теплоносителей, которые наиболее распространены в химической промышленности. К этим теплоносителям следует отнести: насыщен­ный водяной пар, электрическую энергию и топочные газы (топливо).

Расход пара на нагревание

- Нагревание глухим паром:

[кДж].

- Нагревание острым паром:

[кДж],

где G - расход нагреваемой среды;

с - средняя удельная теплоемкость нагреваемой среды;

I_п, I_к - энтальпии греющего пара и конденсата соответственно;

Q_п - потери тепла в окружающую среду;

c_в - теплоемкость конденсата.

Расход электроэнергии на нагревание

где Q₁ - расход тепла на нагревание, кВт;

η - электротехнический коэффициент полезного действия элек­тронагревательных приборов, принимаемый равным 0,8-0,95.

Расход топлива на нагревание

[кДж]

где G - расход нагреваемой среды;

с - средняя удельная теплоемкость нагреваемой среды;

I₁, I₂ - энтальпии топочных газов на входе в теплообменник и на выходе из теплообменника соответственно;

Q_п - потери тепла в окружающую среду.

Расход охлаждающих агентов

В качестве охлаждающих агентов чаще всего применяются вода, охлаждающие рассолы и воздух. Для определения расхода охлаж­дающего агента служит общеизвестное равенство:

[кг]

где Q₁ - количество тепла, отнимаемого при охлаждении, кДж;

С₀ - теплоемкость охлаждаемого агента, кДж/кг·К;

t_н - начальная температура охлаждающего агента, ºС;

t_к - конечная температура охлаждающего агента, ºС.

2.2.2 Расход электроэнергии

Расходы электроэнергии в киловатт-часах (кВт·ч) могут быть вы­числены чрезвычайно просто, если только предварительно найдены мощности мешалок, компрессоров, электропечей и т.д.

Если мощность потребителя электроэнергии обозначена через N кВт, а время потребления электроэнергии на одну операцию через τ часов, то расход электроэнергии в час, на одну операцию и в сутки вы­разится простыми уравнениями:

- в час:

[кВт·ч];

- на одну операцию:

[кВт·ч];

- в сутки:

[кВт·ч/сутки],

где τ – число часов одной операции;

а – число операций в сутки.

Выявленные в результате энерго-теплотехнического расчета рас­ходы пара, воды, сжатого воздуха, вакуума, электроэнергии по каждой стадии производства в отдельности, должны быть сведены в результи­рующие таблицы, наличие которых облегчает все дальнейшие расчеты.

3 Определение размеров и количества основного оборудования

Типы и конструкции аппаратов намечаются уже при составлении технологической схемы производства. Конструкция аппарата должна учитываться при составлении материального баланса, так как она мо­жет влиять на выход и расходные коэффициенты. Количество аппара­тов и их размеры должны быть такими, чтобы они обеспечивали за­данную производительность.

В том случае, когда для данного производства может быть при­менена аппаратура, принятая на действующих заводах, число аппара­тов определяется делением заданной производительности на произво­дительность одного аппарата.

При проектировании новой аппаратуры, новых методов произ­водства или при использовании стандартной аппаратуры в иных проектируемых условиях, необходимо произвести детальные расчеты - технологические, механические и тепловые.

При непрерывном процессе производства часовая производитель­ность аппарата устанавливается на основании материального баланса.

Для аппаратов периодического действия устанавливается размер единовременной загрузки или выхода на одну операцию.