Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

Тепло, воспринятое трубами экрана печи,

Qi4 = QnocT Qs — Qo — Q 7 — Qe — Q к =

= 7723 — 503 — 740 — 338 — 106 —3091,5 = 2944,5 к д ж .

Воздух, поступающий в печь, предварительно нагревается в воздухоподо­ гревателе, на что затрачивается тепла

т. е. 20° С.

Продукты горения, пройдя паровой котел и воздухоподогреватель, уходят в атмосферу и уносят с собой тепло. Температура ty уходящих газов принимается равной 150° С. При этом с продуктами уходит тепла

с ^со..,

Q10 = ссо,^со2 = 0,94-0,6673-150 = 94 к д ж ,

где теплоемкость С02 равна

‘-со.. = 0,845 + 0,00066-150 - 0,000000175-1502 = 0,94 к д ж / к г - г р а д ;

с КSO.J

<Э17 = с50аУ50;і/ = 0,65-0,012-150 = 1,25 кдж,

где теплоемкость SOä равна

с50 — 0,585 -(- 0,000467-150 — 0,000000121 • 1502 = 0,65 кдж/кг-град-,

с VО,

Qig = с0 VqJ = 0,89-0,1363-150 = 18,3 кдж,

где теплоемкость 0 2 равна

c0j = 0,885 + 0,0000695-150 = 0,89 кдж/кг-град-,

Q19 = cN,^N/y = 1,06-2,2819-150 = 350 кдж,

где теплоемкость N» равна

,0 + 0,000079-150= 1,06 к д ж / к г - г р а д ;

с Vн.,о

Qgo = 9н3о ^ н 3о = 100-0,609 = 60,9 к д ж ,

где теплота на 1 к г водяного пара

<7н.,о = Ыу — 200 = 2-150 — 200 = 100.

Всего тепла, уносимого с продуктами горения из котла,

Qy = QlO + Q17+ Qis + Qig + Qao =

= 94 + 1,25 + 18,3 + 350 + 60,9 = 524,45 кдж.

Тепло, отдаваемое поверхностью обмуровки котла в окружающую среду, можно принять равным 1,5% от теплотворности топлива

Qm = ^ - 1 ,5 = — -1,5= 106 кдж.

100 100

Тепло, воспринятое поверхностью нагрева в котле,

.Тепловой баланс

Раздел IV. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Процессы, в которых наблюдается перенос массы вещества из среды с одним агрегатным состоянием в среду с другим или тем же агрегат­ ным состоянием, называются массообменными. Среда, в которой рас­ пределено вещество, называется м а с с о н о с и т е л е м или ф а - з о й . Среда, из которой при массообмене вещество уходит, называется первой фазой или первым массоносителем, а среда, в которую вещество переходит,— второй фазой или вторым массоносителем. Вещество, которое во время массообмена перераспределяется между фазами, называется р а с п р е д е л я е м ы м в е щ е с т в о м . В большин­ стве массообменных процессов, за исключением перегонки и ректифи­ кации, массоносители взаимно нейтральны и нерастворимы один в дру­ гом.

Массообмен может проходить между фазами: газ (пар);£ жидкость, жидкость**жидкость, газ (пар) твердое тело, жидкость**твердое тело и пр. Стрелки показывают, что в зависимости от условий процесса вещество может переходить из фазы в фазу в том и другом направле­ ниях.

Глава 12. ОСНОВЫ МАССОПЕРЕДАЧИ

Учение о массообмене называется массопередачей. Массопередача внешне аналогична теплопередаче. Это значит, что уравнения тепло­ передачи по форме соответствуют уравнениям массопередачи. Такая аналогия значительно облегчает усвоение материала.

Механизм переноса вещества в данной среде зависит от ее харак­ тера, фазового состояния и гидродинамической обстановки в массооб­ менном аппарате.

СПОСОБЫ ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВА В ГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ СРЕДАХ

В газовой и жидкой средах перенос вещества осуществляется бла­ годаря молекулярной и конвективной диффузии.

Молекулярная диффузия. Молекулярная диффузия характеризуется тем, что перенос вещества происходит на микроуровне, т. е. вследст­ вие движения молекул. Движущей силой процесса является разность концентраций распределяемого вещества по краям диффузионного слоя. По первому закону Фика, количество вещества М, проходящее

245

ентом молекулярной диффузии. Знак минус указывает на то, что диффузия идет в сторону уменьшения концентрации.

диффузии показывает, какое количество вещества передается в 1 сек благодаря молекулярной диффузии через сечение диффузионного потока 1 м2 при длине потока 1 м и разности концентраций 1 кг/м3. Иначе говоря, это количество диффундирующего в единицу времени веще­ ства, отнесенное к единицам длины и сечения диффузионного потока

Уравнение Фика по форме аналогично уравнению теплопроводно­ сти Фурье.

Броуновская диффузия. Твердые частицы диаметром меньше 0,1—

— 0,2 мкм, взвешенные в газовой среде, подобно крупным моле­ кулам участвуют в тепловом движении. Такое движение тонкодисперс­ ных частиц называется б р о у н о в с к и м . При наличии разности концентраций частиц в газовой среде возникает диффузионный поток, направленный в сторону меньшей концентрации. Такой массоперенос

лекулярной диффузии в формуле (12-1) следует подставлять коэффи­ циент броуновской диффузии, размерность которого [м2/сек].

Первое уравнение Фика применимо для описания процесса пере­ носа вещества в неподвижном слое, а также в ламинарном потоке мас­ соносителя. При этом направление движения распределяемого веще­ ства всегда перпендикулярно направлению движения массоносителя.

Конвективная диффузия. Конвективная, или турбулентная, диф­ фузия характеризуется тем, что перенос вещества происходит на макроуровне, т. е. благодаря движению макрочастиц жидкости или газа. Изменение распределения концентраций вещества в потоке мас­ соносителя, обусловленное одновременно молекулярной и конвектив­ ной диффузией, описывается вторым законом Фика, которое по форме аналогично уравнению Фурье—Кирхгофа (8-7):

где V — скорость фазы, т — время.

246