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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 119

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

а средняя температура сушимого вещества по формуле (15-63)

2

20 + 40

30° С.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Необходимая поверхность сушимого вещества для

сушки

во

втором и

третьем периодах по формуле (15-61) равна

 

 

 

 

Q2.3

5 193 737

 

 

 

 

F2,3 — k (Э — Г)

86(112 — 48)

950 ж2.

 

 

Общая поверхность сушимого вещества по формуле (15-65) равна

F = FX+ F2.3 = 42 + 950 = 992 ж3.

 

 

Р а с ч е т к о н т а к т н о й с у ш к и б у м а г и

 

 

Для расчета задано: Часовая

производительность

машины

G =

2000 кг/ч

абс. сухой бумаги. Начальная влажность wx% = 70%. Конечная влажность

w2% =

7%. Воздух для сушки имеет: начальную температуру

=

10° С; на­

чальную

влажность

ф4 = 0,4; конечную температуру

і)4 =

60°

С;

конечную

влажность ф2 = 0,84. Температура греющего пара $пар =

133° С. Количество

влаги, вносимой с бумагой, по формуле (15-66) равно

 

 

 

 

 

W

- -----^

 

----- G = ------—---- 2000 =

4667 кг.

 

 

 

 

100 — к»!%

 

100 —70

 

 

 

 

 

Количество влаги, остающейся в бумаге, по формуле (15-67) равно

 

U7 =

----- 40*%----- = -----1— 2000 = 151 кг.

 

 

 

 

 

100 — w2%

100 —7

 

 

 

 

 

Температурам воздуха

9* =

10° С и И4=

60° С.по графику (рис. 15-1) соответст­

вуют давления насыщенного пара ра1 = 1250 н/м2 и рН2 — 20 300

н/м2. При

этом влагосодержания воздуха по формулам (15-68) и (15-69) равны

 

 

 

 

Рні

 

 

 

0,4 1250

 

 

 

 

 

хх = 0,622 -

 

105

 

=

0,622

10s

= 0,0025

кг/кг-,

 

1 —Ф Рні

 

1250

 

 

 

 

1— 0,4

 

 

 

 

 

 

 

ІО5

 

 

105

 

 

 

 

 

 

Ф

Рна

 

 

 

0,84 20 300

 

 

 

 

x2= 0,622 •

ІО6

=

0,622

 

ІО5

 

0,123 кг/кг.

1 -<рІ23-

1— 0,84 20300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

106

 

 

 

ІО5

 

 

 

 

Парциальное давление паров влаги в воздухе после сушки по формуле (15-71)

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ра = ФгРна =

0,84-20 300 = 17 000 н/м3.

 

 

 

Давление р2 =

17 000

н/м2 по графику (рис.

15-1)

соответствует темпера­

туре насыщения tH= 56° С.

Температура сушимого вещества в период сушки с постоянной средней ско­ ростью по формуле (15-72) равна

t2= tn + Д< = 56 + 4 = 60° С.

331


Температура сушимого вещества в конце сушки по формуле (15-73) равна

*а = + 0.85 (9г. п — к) = 60 + 0,85 (123 — 60) = 114° С,

а средняя температура сушимого вещества во втором и третьем периодах по формуле (15-74) равна

t" = fa + 0,3 (&г.п — t2) = 60 + 0,3 (123 — 60) = 79°С,

где температуру греющей поверхности 9Г. п принимаем на 10° С меньше темпера­

туры пара, т. е.

123° С.

 

 

 

воздуха по формуле (15-70) равно

 

 

Количество подаваемого в сушку

 

 

 

 

 

*2

— *і

 

4667— 151

= 37 633 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,123 — 0,0025

 

 

 

 

Затраты тепла:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на нагревание сушимого вещества по формуле (15-75)

 

 

 

 

qx = (cG + cw Wx) (!fa —

=

(1,45-2000 +

4,18-4667)(60 — 20) = 894 495 кдж,

где начальная температура сушимого вещества

= 20° С;

 

 

 

 

на сушку во втором и третьем периодах по формуле (15-76)

 

 

<32 з = (cG +

cw W2) (ts — t2) + г(Ц71_

Ц7з) =

(1,45-2000 +

4,18-151) X

 

 

X (114 —60)-f 2360(4667 — 151)= 10841 700 кдж,

 

где теплота парообразования для температуры tH= 56° С по графику (рис.

15-1)

равна г = 2360

кдж/кг.

 

».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент теплопередачи в период подогрева по формуле (15-80)

 

 

йі = ------------^----------- --- ---------------!--------------= 875 кдж/м2-ч-град,

 

 

_L + J L + _ L

 

1

 

0,03

 

1

 

 

 

 

 

«1

X +

aj

6250+

 

165 +

1250

 

 

 

 

где принимаем

коэффициент

теплоотдачи

к

стенке

цилиндров

а 2 =

=

6250 кдж/м2-ч-град, коэффициент

 

теплоотдачи от стенки

цилиндров

а 2 =

=

1250 кдж/м2-ч-град,

теплопроводность

материала

стенки

X =

=

165 кдж/м-ч-град и толщину стенки б =

0,03 м.

 

 

 

 

Коэффициент теплопередачи во втором и третьем периодах сушки по фор­

муле (15-81) равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й23 = ------------5----------- = ---------------5--------------= 1208

кдж/м2-ч-град,

 

 

_L +

J L + _ L

 

1

,

0.03

.

1

 

 

 

 

 

«1

X

«2

 

6250

'

165

'

2100

 

 

 

где коэффициент теплоотдачи от стенки цилиндра к сушимому веществу прини­ маем а 2 = 2100 кджІм2-ч-град.

Поверхность теплопередачи для подогрева по формуле (15-77) равна

F ,=

 

 

894 500

11 M2,

пар

t')

875(133 — 40)

(9

Qi

 

 

где средняя температура сушимого вещества в период подогрева по формуле

(15-79)

f _ ^i ~Ь h _

20 ~t~ 60 _

Q

2

2

 

332


Поверхность теплопередачи для сушки во втором и третьем периодах по формуле (15-78) равна

F,.B=

2.3

10 841 700

= 166 Ж2.

1208 (133 — 79)

2

пар — И

 

* .з (»Q

 

 

Общая поверхность теплопередачи по формуле (15-82) равна

F = F1 + FM =11 + 166= 177 ж2.

Поверхность цилиндров сушки, соприкасающаяся с воздухом, по формуле (15-84) равна

р

^ F = 1— 0,65 177 = 95 ж2,

ß0,65

где коэффициент использования поверхности цилиндров принят ß = 0,65. Поверхность FB. с сукносушителей, соприкасающуюся с воздухом, прини­

маем равной 20% от поверхности Fв, т. е. FB. с = 0,2-95 = 19 ж2. Коэффициент теплопередачи через поверхность цилиндров, соприкасаю­

щуюся с воздухом, по формуле (15-86) равен

kB—■■

1

 

 

 

= 40 кдж/м--ч-град,

 

 

 

 

0,03

ГУ

~ ,

~

"

 

1

6250

165 +

40

аі

Я

 

а2

где коэффициент

теплоотдачи

от стенки

цилиндра к воздуху примят а0 =

= 40 кдж/м--ч-град.

Средняя толщина стенки цилиндра примята б = 0,03 ж.

Температура воздуха, с которой он поступает в сушильную часть, по формуле

15-89) равна

 

 

 

 

с0Я»4 — kB(FB

Fв. с) ^9Пар---- 0

 

»я =

CqL kB (FB+ FB. с) -JJ-

 

 

 

 

 

2

 

 

-37 633-60 — 40 (95 +

19) [ 133 —

)-0,7

 

1-37 633 — 40 (95+ 1 9 ) ^

=

53° C,

 

 

где коэффициент использования тепла, отданного воздуху,

принимаем т| = 0,7

и теплоемкость воздуха

определяем

по формуле (15-90):

 

с0 = 1+

1,92*4 = 1 +

1,92-0,0025 = 1

кдж/кг-град.

Тепло, отдаваемое цилиндрами окружающему воздуху, по формуле (15-85)

равно

=40 (95 + ,9)/із з _54-^60^ =363 371 кдж_

 

Qi = kB{FB + FB. c) ^п ар

 

 

 

Тепло, воспринятое воздухом, по формуле (15-88) равно

Qb = caL (IV,! — Я3) = 1- 37 633 (60 — 53) =

263 429 кдж.

Потеря тепла в окружающую среду по формуле (15-87) равна

Qe = Qi — Qb = 363 371 — 263 429 = 99 942 кдж.

333


Тепло, уносимое воздухом, уходящим из сушильной части, по формуле

(15-91) равно

Q, = c0L 484) = 1.37 633 (60 — 10) = 1881 645 кдж.

Тепло, воспринятое свежим воздухом в теплообменнике, по формуле (15-92) равно

Q8= c0U (&28х) = 1• 41 500 (30 — 10)= 829 995 кдж,

где температура воздуха после теплообменника принята 82 = 30° С н количество свежего воздуха L? = 41 500 кг, т. е. на 10% больше потребности для сушки.

Тепло, использованное от теплообменника, по формуле (15-93) равно

Qg= c0L (&28J = 1 - 37 633 (30 — 10) = 752 660 кдж.

Потери тепла с неиспользованным воздухом по формуле (15-94)

Qm = Qs — Qg = 829 995 — 752 653 = 77 342 кдж.

Потеря тепла с воздухом, уходящим из теплообменника, по формуле (15-95) равна

Qu = Q, — Qg = 1 881 645 — 829 995 = 1 051 650 кдж.

Затраты тепла на подогрев воздуха в калорифере по формуле (15-96) равны

Qi2= c„L (83 — Э„) = 1■37 633 (53 — 30) = 865 558 кдж.

К сушильным цилиндрам машины должно быть подведено тепло, равное по формуле (15-97)

Qc. ц = Qi + Q2,3 + Q5+

Qo =

894 500 +

10 841 700 -|- 263 429 +

99 942 =

'

 

=

12 099 571 кдж.

 

 

Тепловой баланс сушки сведен в табл.

15-6.

 

15-6

 

 

 

Т а б л и ц а

 

Тепловой баланс сушки

 

 

Приход тепла

 

 

Расход тепла

 

 

наименование

кдж

наименование

кдж

 

Тепло с паром, поступаю-

 

щим

в сушильные ци-

12 099 571

линдры ..............................

 

Тепло с паром, поступаю-

865 558

щим в калориферы . .

.

Тепло,

использованное

в

752 660

теплообменнике . . . .

 

На подогрев сушимого

 

вещ ества..................

894 495

На сушку во втором и

 

третьем периодах . .

10 841 700

На потери в окружаю-

 

ідую с р е д у ...............

99 942

На потери с ненсполь-

 

зованным воздухом .

77 342

На подогрев воздуха в

 

теплообменнике . . .

752 660

На потери с уходящим

 

воздухом ..................

1 051 650

В с е г о . . .

13 717 789

В с е г о . . .

13 717 789

Если принять теплосодержание греющего пара / = 2750 кдж/кг и темпера­ туру конденсата в цилиндрах t K = 133° С, то часовой расход пара равен

Di

Qc. ц

10 841 700

5520

кг~,

/ — cwtK

2750-4,18-133

 

 

 

334


в калориферах по формуле (15-99)

 

 

 

D~

Q]2

865 558

394

кг.

/ — cwtK

2750-4,18-133

 

 

 

Общий расход пара D = 5520 + 394 = 5914 кг.

Глава 16. РЕКТИФИКАЦИЯ

Все жидкие смеси в зависимости от степени взаимной растворимости их компонентов подразделяются на смеси полностью растворимых, частично растворимых и нерастворимых одна в другой жидкостей.

Взаиморастворимые жидкости делятся на и д е а л ь н ы е

и н е ­

и д е а л ь н ы е , Идеальные смеси характеризуются тем,

что силы

взаимодействия молекул данного компонента и молекул разных компо­ нентов в них одинаковы.

В неидеальных смесях эти силы не равны. При этом, если силы взаимодействия между молекулами данного компонента больше, чем между молекулами разных компонентов, такие смеси называют сме­

сями с п о л о ж и т е л ь н ы м о т к л о н е н и е м о т

и д е ­

а л ь н ы х ; если эти силы меньше, о т к л о н е н и е с ч и т

а е т с я

о т р и ц а т е л ь н ы м .

Жидкие смеси можно разделить на компоненты при помощи про­ цессов перегонки и ректификации. Трудность разделения зависит от характера исходной смеси. В целлюлозно-бумажной промышленности перегонку и ректификацию применяют при очистке скипидара-сырца, отгонке этилового спирта из сульфитных щелоков после сбраживания их сахаристой части и пр., т. е. при получении побочных продуктов основного производства.

ПРИНЦИП И СХЕМА РЕКТИФИКАЦИИ

Каждое жидкое вещество, находящееся в чистом виде или в смеси, при любых температуре и давлении в некоторых количествах способно

переходить в

парообразное состояние. Это явление называется л е ­

т у ч е с т ь ю .

Количественной характеристикой летучести жидкого

вещества является давление (или упругость) его насыщенных паров при данных условиях.

Летучим компонентом смеси называется такой компонент, который имеет наибольшую упругость пара при данной температуре по срав­ нению с упругостью паров любого компонента смеси. Соответственно летучий компонент имеет наименьшую температуру кипения, поэтому иначе его называют низкокипящим компонентом (НК). Компонент смеси, обладающий наименьшей упругостью, или соответственно наи­ высшей температурой кипения, называется труднолетучим, или высококипящим компонентом (ВК).

Отношение давления насыщенного пара чистого н.изкокипящего компонента рнк к давлению насыщенного пара чистого высококипя-.

щего компонента рвк, взятых при одной и той же температуре, назы­

вается их о т н о с и т е л ь н о й

л е т у ч е с т ь ю а ^

 

а

Рнк

( 16- 1)

 

Рвк

335