4. Расчет кристаллизатора
Расчет непрерывно действующего шнекового кристаллизатора с водяным охлаждением (ширина корыта 600мм).
Кристаллизуется 24% водный раствор NaCl, охлаждаемый от 30оС до 150С, выпадающая соль имеет состав NaCl*2H2O. Производительность аппарата по соли 0,139 кг/с (500кг/ч). Следует определить необходимую поверхность F и расход охлаждающей воды Gв, если общий коэффициент теплопередачи К = 150 вт/(м2 *град). В расчете нужно учесть, что через открытую поверхность кристаллизатора испаряется 0,8% (от общего количества раствора) воды.
Растворимость NaCl при 15оС составляет 7 частей безводной соли на 100частей воды. Средняя теплоемкость раствора в интервале температур 30 - 15оС равна 3,83кДж/кг*К, скрытая теплота кристаллизации q=84,5 кДж/кг. Охлаждающая вода поступает в рубашку при температуре 5 оС и нагревается в кристаллизаторе до 10оС.
Концентрация соли в маточном растворе (в масс. долях) составляет
Молекулярный вес NaCl равен 59,5, а NaCl*2H2O - 94,5, следовательно,
1. Определяем количество кристаллизирующегося раствора при заданной производительности. Для этого воспользуемся уравнением [5] в виде:
2. Из теплового баланса [5] определяем количество отводимого тепла :
Q = 0,44 * 3,83( 30 - 15) + 0,546 * 84,5 + 0,008 *0,44*2442,25 = 62,82 кВт,
где 2442,25 кДж/кг - теплота парообразования воды при средней температуре (30+15) : 2 = 22,5оС.
3. Величину Д t определяем по уравнению:
4. По уравнению [5] находим поверхность теплопередачи:
5. Для шнековых кристаллизаторов с шириной корыта 600 мм на 1 м длины аппарата теплопередающая поверхность составляет 0,9м2 [3]. Требуемая длина кристаллизатора в этом случае будет равна:
Таким образом, для обеспечения заданной производительности потребуется 3 шнековых кристаллизатора, каждый из них длиной 12м, собирается из четырех секций ( по 3м).
6. Расход охлаждающей воды составляет:
.
Список литературы
1. Бэмфорт А.В. Промышленная кристаллизация. Пер. с англ. Матусевич Л.Н. - М. «Химия», 1969, 240с.
2. Гельперин Н.И., Носов Г.А. Основы техники фракционной кристаллизации. - М. «Химия», 1986, 304с.
3. Матусевич Л.Н. Кристаллизация из растворов в химической промышленности. - М. «Химия», 1968, 304с.
4. Нывлт Я. Кристаллизация из растворов. Пер. с словацкого Постникова В.А. - М. «Химия», 1974, 152с.
5. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 10-е изд., пер. и доп. Л.: Химия, 1987. 576с.