3.3 Теплові розрахунки

Тепловий розрахунок емульсійно-варильного апарату 2-го визрівання емульсії

Сума витрат часу на 1 цикл роботи апарату

Таблиця 3.2

Основні стадії процесу	Операції, які відбуваються одночасно	Час, год
Загрузка емульсії та нагрівання її до температури плавління	Q1— нагрів апарату Q2— нагрів ізоляції апарату Q3— нагрів емульсії до ТПЛ=32°С	0,5
Плавлення емульсії	Q4- плавління емульсії та нагрівання її до температури 2-го визрівання	0,65
Хімічне визрівання	Q5— компенсація втрат тепла під час хімічного визрівання	2
Попереднє охолодження емульсії до 33°С та злив її в кювету драгління, миття апарату	Витрат пару немає	0,16

Повний цикл роботи апарату 2-го визрівання — 3 години

Вихідні дані:

Повна висота апарату 1225 мм

Діаметр рубашки, зовнішній 1000 мм

Внутрішній діаметр корпусу 900 мм

Товщина спинки апарату 4 мм

Товщина кришки 2,5 мм

Діаметр розвантажуючого штуцеру 50 мм

Діаметр штуцерів для входу та виходу

води в рубашку апарату 38,1 мм

Повна ємність апарату 670 л

Робоча ємність апарату 580 л

Робочий тиск в рубашці апарату 3 кг/см³

Число обертів мішалки 100 об/хв

Електродвигун 2,85 кВт

Витрати тепла та пару на основні стадії процесу хімічного визрівання

Q₁– витрати тепла та пару на нагрівання корпусу та рубашки апарату:

Q₁ = c * m* (t_корп – t_возд)

Q₁ = 0,115*830*(55-20) = 3340,75 ккал

W = 3340,75/518 = 6, 449 кг пару

де с – теплоємність сталі = 0,115 ккал/кг * с;

m – вага апарату = 830 кг;

518 – теплота конденсації пару, ккал/кг;

20 – витрти тепла та пару на навмання;

Q₂= 0.43*35*(55-20)=526,75 ккал, або 526,75/518=1,016 кг пару

де 0,43 – теплоємкість кизельчура, ккал/кг*°С;

35 — вага ізоляції, кг;

Q₃ — витрати тепла та пару а нагрівання емульсії від 8 до 32°С:

Q₃ = 0,85* 580(32-8)=11832 ккал, або 11832/518=22,84 кг пару

де 0,85 - теплоємкість емульсії, ккал/кг*°С;

580 — вага емульсії в апараті, кг;

Таким чином, на першій стадії роботи апарату протягом 0,5 годин одночасно витрачається тепло:

Q₁+ Q₂+ Q₃ = 3340,75+526,75+11832=15699,5 ккал або 30,31 кг пару, з урахуванням 10% втрат = 33,34 кг паперу.

Максимальні витрати пару за годину в перший період роботи апарату

33,34*60/30=66,68 кг/годину

Q₄ — витрати тепла та пару на плавління емульсії та нагрівання її до температури 2-го визрівання:

Q₄ = 0,85*580(70-32)=1834* 11/518=39,78 кг пару;

Витрати пару за годину:

39,78*60/40=59,67 кг/годину

Q₅ – витрати тепла під час хімічного визрівання, яке відбувається при температурі 70°С протягом 2 годин, коли пар використовується тільки на компенсацію втрат через стінки та кришку апарату. Втрати тепла за годину визрівання в цьому випадку приймають 0,1 від загального використання тепла:

Q₅ = (33,34+39,78)*0,1*2=14,624 кг пару

Витрати тепла на один цикл другого визрівання 580 кг емульсії, який триває 3 години:

33,34+39,78+14,624=87,744 кг/цикл