2. Расчет теплового баланса

Модель тепловых потоков представлена на рисунке 3.2.

Q₃

Q₁

Q₂

Q₄

Рисунок 3.2 – Модель тепловых потоков осветлителя

Уравнение, выражающее тепловой баланс процесса, представлено в следующей форме:

где Q₁ – теплота, вносимая в аппарат материальными потоками, кДж/ч;

Q₂ – тепловой эффект химического процесса, кДж/ч;

Q₃ – теплота, уносимая из аппарата с продуктами реакции, кДж/ч;

Q₄ – тепловые потери в окружающую среду, кДж/ч.

Исходные данные:

В расчете теплового баланса используются расчетные величины, имеющие место в сводной таблице 3.1 материального баланса.

Необходимые для расчетов дополнительные значения представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Значения необходимых параметров

Наименование показателя	Значение
1	2
Температура сточной воды на входе в реактор	318 К
Тепловой эффект реакции	73,5 кДж/кг
Температура продуктов на выходе из реактора	313 К

Тепловые свойства основных веществ, вносимых в аппарат материальными потоками, приведены в таблице 3.4 [20].

Таблица 3.4 – Тепловые свойства компонентов сточной воды

Вещество	Массовая теплоемкость при постоянном давлении при температуре 20 оС Ср, кДж/(кг.К)	Массовая теплоемкость при постоянном давлении при температуре 45 оС Ср, кДж/(кг.К)
Вода	4,19	4,18
Поливинилхлорид	1,255	1,255

Остальные компоненты вносят незначительный вклад в тепловой баланс, т.к. их относительное содержание невелико.

Определяем теплоту, вносимую в аппарат с перерабатываемыми веществами, по формуле:

где G_общ – массовый расход сточной воды, кг/ч;

С_см – средняя массовая теплоемкость исходной смеси компонентов, кДж/(кг∙К);

Т - температура сточной воды на входе в аппарат, К.

Теплоемкость смеси компонентов С_см, кДж/(кг∙К), находим по формуле:

где С_i – массовая теплоемкость i-гокомпонента, кДж/(кг∙К);

X_i – массовая доля i-гокомпонента.

Массовую теплоемкость берем из таблицы 3.4 при температуре 45 ^оС. Затем определяем теплоемкость смеси компонентов:

Теплота, вносимая в аппарат материальными потоками:

Определяем теплоту, образовавшую в ходе реакции, по формуле:

где q – тепловой эффект реакции, кДж/кг.

Определяем теплоту, отводимую из аппарата, по формуле:

где Т₃ – температура на выходе осветлителя, К.

Потери тепла в окружающую среду определяем по формуле:

Все рассчитанные данные по тепловому балансу оформляем в виде таблицы 3.5.

Таблица 3.5 – Тепловой баланс

Приход			Расход
Тепло	кВт	Тепло		кВт
Q1	22845,2	Q3		21800,5
Q2	1225	Q4		2269,7
Итого	24070,2	Итого		24070,2