б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений ? фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг. сернистого газа и 4,5 кг. пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода [6, 28; 12, 35; 14].

На современном этапе цивилизации тепловое загрязнение атмосферы в основном связано с возникновением так называемых островов теплоты, т.е. грандиозных промышленно ? городских конгломератов, занимающих площадь до сотни квадратных километров. Они характеризуются мощной концентрацией энергии при ее производстве, но в большей степени -- при потреблении (с тепловыделением от 10 до 200 Вт/м² ).

Энергетические предприятия в зависимости от свойств используемых первичных ресурсов различно влияют на состояние окружающей среды отходами своего производства: загрязняют воздушный бассейн продуктами сгорания, вызывают тепловое загрязнение атмосферы, загрязнение водных объектов сточными водами, определяют экологическое состояние акваторий гидроэлектростанций, вызывают электромагнитное влияние (высоковольтные линии), радиоактивное загрязнение (атомная электростанция) и др. При этом происходит и частичное изъятие территорий из использования.

Тепловое загрязнение обычно связано с промышленными выбросами теплой воды и различных газов. Тепловое загрязнение атмосферы может происходить также в результате поступления в атмосферу парниковых газов. Такое тепловое загрязнение носит вторичный характер.

Следует учитывать высокую миграционную активность газообразных веществ, которые фиксируются не только у источника загрязнения, но и на значительном удалении от него. Максимальный ореол рассеяния (до 15 км) характерен для углеводородов, аммиака и оксидов углерода; сероводород мигрирует на расстоянии 5 ? 10 км, а оксиды азота и сернистый ангидрид отмечаются в пределах 1 ? 3 км очага зараженения. Помимо химического воздействия при сжигании газа происходит и тепловое загрязнение атмосферы. На расстоянии до 4 км от факела наблюдаются признаки угнетения растительности, а в радиусе 50? 100 м -- нарушение фонового растительного покрова. Утечка сжигаемых газов через неплотности аппаратуры может служить причиной загрязнения атмосферы токсичными и взрывоопасными веществами -- углеводородами, в основном парафинового ряда (метан, этан, пропан, бутан и др.), сероводородом, загрязняющим воздушную среду при перекачке сернистых газов, а также меркаптанами, используемыми в качестве одорантов. Утечка сжиженных газов через неплотности аппаратуры также может служить причиной загрязнения атмосферы углеводородами -- пропаном или бутаном. Места, где возможно выделение или скопление газа, называются газоопасными. К ним относятся, прежде всего, различные углубления, лотки, колодцы [15; 16; 17].

Тепловое загрязнение гидросферы. Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственные ой веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по ? разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды) [13, 35].

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6 ? 8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей [18].

Наиболее масштабное однократное употребление воды ? производство электроэнергии, где она используется главным образом для охлаждения и конденсации пара. При этом вода нагревается в среднем на 7?, после чего сбрасывается непосредственно в реки и озера, являясь основным источником дополнительного тепла, который называют "тепловым загрязнением". Повышение температуры в водоемах пагубно влияет на жизнь водных организмов. В процессе эволюции холоднокровные обитатели водной среды приспособились к определенному интервалу температур. Для каждого вида существует температурный оптимум, который на определенных стадиях жизненного цикла может несколько изменяться. В каких ? то пределах эти организмы способны приспосабливаться к жизни при более высоких или более низких температурах. Если организм живет в условиях самых высоких значений присущего ему температурного интервала, он настолько к ним приспосабливается, что гибель его может наступать при температурах несколько более высоких, чем для организма, постоянно живущего в условиях более низких температур. Большая часть водных организмов быстрее приспосабливается к жизни в более теплой воде, нежели в более холодной. Однако способность к адаптации не имеет абсолютных максимальных или минимальных пределов и меняется в зависимости от вида. В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озера горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, то времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.

Тепловой шок -- это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоемы нагретых стоков могут быть и иные, более серьезные, последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ. Согласно закону Ван Гоффа, скорость химической реакции удваивается с увеличением температуры на каждые 10?. Поскольку температура тела холоднокровных организмов регулируется температурой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и водных беспозвоночных. В результате же возрастания температуры воды содержание в ней кислорода падает. Нехватка кислорода вызывает жестокий физиологический стресс и даже смерть. В летнее время повышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать 100% гибель рыб и беспозвоночных, особенно тех, которые обитают у южных границ температурного интервала. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб -- вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию. Если разрушающая сила электростанций превышает способность видов к самовосстановлению, популяция приходит в упадок. Таким образом, повышение температуры воды способно нарушить структуру подводного растительного мира. Характерные для водоемов с холодной водой водоросли заменяются более теплолюбивыми и при возрастании температур постепенно ими вытесняются -- вплоть до полного исчезновения. Если тепловое загрязнение усугубляется поступлением в водоем органических и минеральных веществ (смыв удобрений с полей, навоза с ферм, бытовые стоки), происходит процесс эвтрофикации, т. е. резкого повышения продуктивности водоема. Азот и фосфор, служа питанием для водорослей, в том числе микроскопических, позволяют последним резко усилить свой рост. Размножившись, они начинают закрывать друг другу свет, в результате чего происходит их массовое отмирание и гниение. Процесс сопровождается ускоренным потреблением кислорода: он может оказаться полностью исчерпанным, а это грозит гибелью всей экосистемы. Кроме того, что электростанции способны изменять среду обитания водных организмов, они могут оказывать на них и физическое влияние. Соленая вода, использующаяся для охлаждения, оказывает значительное коррозирующее влияние на металлические поверхности и вызывает высвобождение ионов металлов, особенно меди, в воду. Ракушечные животные накапливают медь в таких количествах, что становятся опасными при использовании их в пищу.

Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоемов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущерб в результате теплового загрязнения можно условно разделить на несколько направлений:

*экономический (потери вследствие снижения продуктивности водоемов, затрат на ликвидацию последствий от загрязнения);

*социальный (эстетический ущерб вследствие деградации ландшафтов);

*экологический (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб).

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно ? биоиценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы [15, 37; 16, 37; 17, 37; 18, 38].



2. Методика расчетов технологических параметров

2.1 Расчет термодинамических параметров химических реакций производственного цикла

термодинамический нагревание химический реакция

Термодинамические параметры. Физическое состояние тела вполне определяется некоторыми величинами, характеризующими данное состояние, которые в термодинамике называют параметрами состояния. Параметрами состояния может быть целый ряд величин: удельный объем, давление, температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, изохорно? изотермный потенциал и др. Однако при отсутствии силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) состояние однородного тела может быть однозначно определено тремя параметрами, в качестве которых в технической термодинамике принимают удельный, объем, абсолютную температуру подавление. Эти три параметра, называемые обычно основными, не являются, независимыми величинами и, как будет показано далее, связаны между собой вполне определенными математическими зависимостями.

Удельный объем; Удельным объемом однородного вещества называется объем, занимаемый единицей массы данного вещества. В технической термодинамике удельный объем обозначается v и измеряется в м³/кг:

V -- объем произвольного количества вещества, м³;

m -- масса этого вещества, кг.

Плотность тела определяется как масса единицы объема и измеряется в кг/м³:



Удельный объем есть величина, обратная плотности, т. е.

Давление. Давление с точки зрения молекулярно? кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенки сосуда, в котором заключен газ, и представляет собой нормальную составляющую силы, действующей на единицу поверхности.

В СИ давление измеряется в ньютонах на квадратный метр (н/м²). В практических расчетах возможно применение кратных и дольных единиц измерения давления: килоньютон на 1 м² (кн/м²), меганьютон на 1 ж² (Мн/м²), часто давление измеряется во внесистемных единицах -- барах (1 бар = 10⁵ н/м²). Однако необходимо помнить, что во все термодинамические формулы давление должно подставляться в ньютонах на квадратный метр (н/м²). Давление может измеряться столбом жидкости -- ртути, воды, спирта и др., уравновешивающим давление газа. В соответствии с рисунком 16 изображен сосуд с газом. К стенке сосуда припаяна изогнутая трубка, наполненная какой ? либо жидкостью. Давление в сосуде р₁, а атмосферное давление Р_о, при этом р₁ > р₀. Под действием разности давлений р₁ -- р₀ жидкость в правом колене поднимется и уравновесит избыток давления в сосуде. Отсюда можно написать равенство

Откуда



Высота столба жидкости h прямо пропорциональна разности давлений в сосуде и наружной среды и обратно пропорциональна плотности жидкости.

Рисунок 16 Сосуд с газом

Если разность давлений принять равной 1 бар, то высота h при наполнении трубки ртутью равна

где

р = 13595,10 кг/ж³ -- плотность ртути при 0°С;

g= 9,81 м/сек² -- ускорение свободного падения (берется для данной точки поверхности Земли).

При наполнении трубки водой высота равна

Для измерения давлений применяют барометры и манометры, а для измерения разрежения -- вакуумметры. Барометрами измеряют атмосферное давление, а манометрами -- давление, превышающее атмосферное. Давление, превышающее атмосферное, называют избыточным. Термодинамическим параметром состояния является только абсолютное давление. Абсолютным давлением называют давление, отсчитываемое от абсолютного нуля давления или от абсолютного вакуума. При определении абсолютного давления различают два случая: 1)когда давление в сосуде больше атмосферного и 2) когда оно меньше атмосферного. В первом случае абсолютное давление в сосуде равно сумме показаний манометра и барометра

Если величина барометрического давления неизвестна, то при выражении давления в барах абсолютное давление

Во втором случае абсолютное давление в сосуде равно показанию барометра минус показания вакуумметр. Избыточное давление и разрежение не являются параметрами состояния, так как они при одном и том же абсолютном давлении могут принимать различные значения в зависимости от величины атмосферного давления.

Температура. Температура, характеризуя степень нагретости тел, представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения его молекул, т. е. температура характеризует среднюю интенсивность движения молекул, и чем больше средняя скорость движения молекул, тем выше температура тела. Понятие температуры не может быть применено к одной или нескольким молекулам. Если два тела с различными средними кинетическими энергиями движения молекул привести в соприкосновение, то тело с большей средней кинетической энергией молекул (с большей температурой) будет отдавать энергию телу с меньшей средней кинетической энергией молекул (с меньшей температурой), и этот процесс будет протекать до тех пор, пока средние кинетические энергии молекул обоих тел не сравняются, т. е. не выравняются температуры обоих тел. Такое состояние двух тел называется тепловым равновесием.

Кинетическая теория материи при тепловом равновесии связывает среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул с абсолютной температурой идеального газа Т и устанавливает между этими величинами прямую связь

где

m -- масса молекулы;

-- средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул;

Т -- абсолютная температура;

k -- постоянная Больцмана, равная 1,38*10^{? 23} дж/град.

Абсолютная температура всегда величина положительная. При температуре абсолютного нуля (Т = 0) прекращается тепловое движение молекул ( = 0). Эта предельная минимальная температура и является началом для отсчета абсолютных температур. В технике для измерения температур используют различные свойства тел: расширение тел от нагревания в жидкостных термометрах; изменение объема при постоянном давлении или изменение давления при постоянном объеме в газовых термометрах изменение электрического сопротивления проводника при нагревании в термометрах сопротивления; изменение электродвижущей силы в цепи термопары при нагревании или охлаждении ее спая. При измерении высоких температур оптическими пирометрами используются законы излучения твердых тел и методы сравнения раскаленной нити с исследуемым материалом.

Измерение температур в каждой из этих шкал может производиться как в градусах Кельвина (°К), так и в градусах Цельсия (?) в зависимости от принятого начала отсчета (положения нуля) по шкале. В так называемой тройной точке воды, т, е. в точке, где жидкая, парообразная и твердая фазы находятся в устойчивом равновесии, температура в градусах Кельвина равна 273,16 °К (точно), а в градусах Цельсия 0,01 ?. Следовательно, между температурами, выраженными в градусах Кельвина и градусах Цельсия, имеется следующее соотношение:

Параметром состояния является абсолютная температура, измеряемая в градусах Кельвина. Градус абсолютной шкалы численно равен градусу шкалы Цельсия, так что [3, 12; 19].

Внутренняя энергия и энтальпия. Согласно уравнению

интеграл взятый по любому замкнутому контуру, равняется нулю. Но это значит, что разность элементарных количеств тепла и произведенной системой работы представляет собой полный дифференциал некоторой функции состояния системы, которую называют внутренней энергией и обозначают через U:

Аналогично из равенства нулю интеграла следует, что также есть полный дифференциал некоторой другой функции состояния системы, которую называют энтальпией, тепловой функцией или теплосодержанием и обозначают через (последнее название наименее удачно, так как говорить о "содержании тепла" в каком ? либо теле лишено смысла). Таким образом, дифференциал энтальпии равняется:

Так как согласно

при равновесном процессе , то из уравнений (2.2) и (2.3) вытекает, что [2, 10]

2.2 Методика расчета материального и теплового балансов

Материальный баланс--вещественное выражение закона сохранения массы вещества, согласно которому по всякой замкнутой системе масса веществ, вступивших во взаимодействие, равна массе веществ, образовавшихся в результате взаимодействия.

В производственных процессах даже между главными компонентами сырья кроме основной происходят побочные реакции; кроме того, побочные реакции возникают за счет примесей. Поскольку на практике приходится иметь дело не с чистыми веществами, а с сырьем сложного состава, то приходится сравнивать (балансировать) массу основных компонентов и примесей во всех видах поступающего сырья, согласно анализам, с массой основного продукта, побочных продуктов и отходов производства.

Определение массы веществ производится отдельно для твердой, жидкой и газовой фаз, поэтому балансы выражаются обычно формулой

G_T, G_Ж, G_Г -- соответственно массы твердых, жидких и газообразных материалов, поступающих в производство или на данную операцию (в аппарат);

С'_Т, G'_Ж,G'_'Г -- массы продуктов производства.

Материальный баланс чаще всего составляют из расчета расхода сырья и получения побочных продуктов на единицу (килограмм, тонна, кмоль) основного продукта; иногда балансы относят к единице массы сырья или к единице времени (час, сутки, месяц). В результате составления материального баланса вычисляются расходные коэффициенты по сырью. Например, для процесса, материальный баланс которого соответствует уравнению (2.6), если G'_T -- количество целевого продукта; G_T -- количество основного исходного вещества и G_ж, G_Г -- менее ценные исходные вещества (в частности, вода и кислород воздуха), то расходные коэффициенты вычисляются как соотношения: G_T/G'_T, G_Ж/G'_Т, G_Г/G'_T.

При составлении полного баланса данной операции обычно решают систему уравнений типа (2.6) с двумя или тремя неизвестными, при этом используют и формулы для вычисления выхода продукта

или скорости процесса (количества полученного вещества).



Часто в конце расчета приводят таблицу баланса. Нередко составляют баланс для какой ? либо одной фазы гетерогенного процесса, происходящего в реакторе. Тогда, вследствие перехода веществ из одной фазы в другую, масса веществ, поступающих в реактор в составе данной фазы (например, газовой), не равна массе веществ, выходящих из реактора. В реакторе происходит накопление или убыль количества веществ в данной фазе. При этом общее уравнение материального баланса, например для газовой фазы, принимает вид

Где G_ГH ? количества веществ, накопившихся в реакторе или убывающих из газовой фазы

В многокомпонентных системах может одновременно происходить передача некоторых компонентов в газовую фазу и одновременная массопередача (абсорбция, адсорбция, конденсация) из газовой фазы. Таким образом, в уравнении (2.11) может быть несколько членов G_ГH и G_ГУ. В простейшем случае составляют баланс по одному из исходных веществ или по целевому продукту. Например, для исходного вещества А при установившемся режиме в проточном реакторе уравнение баланса за единицу времени имеет вид

Где G_Aпр --количество вещества, поступившего в реактор;

G_Aрасх или G_Ауб -количество вещества А, вышедшего из реактора;

G_A -- количество вещества А, израсходованное на химическую реакцию.

В дифференциальной форме для установившегося режима уравнение баланса можно выразить через линейную скорость потока w по высоте Н (длине) реактора через изменение концентрации С и скорость расхода вещества А в результате реакции (или массопередачи в другую фазу)

w(дC_A/дH) -- перенос вещества А за единицу времени, т. е. разность между количеством вещества А, поступившего в бесконечно малый (элементарный) объем реактора, и выходящим из него.

Аналогичная величина в уравнении (2.12) выражается разностью G_Aпр ? G_Aрасх.

Для неустановившегося режима, если скорость поступления вещества А больше, чем его расход, уравнение баланса имеет вид

дС_А/дф_нак-- скорость накопления вещества А в элементарном объеме;

ф_нак -- время накопления [8, 31].

Методика расчета теплового баланса. Тепловой баланс составляют по данным материального баланса и тепловых эффектов химических реакций и физических превращений, происходящих в аппарате, с учетом подвода теплоты извне и отвода ее с продуктами реакции, а также через стенки аппарата. Тепловой баланс рассчитывают по уравнению вида



Q_T, Q_Ж, Q_Г -- количества теплоты, вносимые с поступающими в аппарат твердым, жидким, газообразным материалами соответственно;

Q'_T, Q'_Ж, Q'_Г -- количества теплоты для выходящих материалов;

Q_ф и Q'_ф -- теплоты физических процессов, происходящих с выделением и поглощением (Q'_ф) теплоты;

Q_p и Q'_p -- теплота экзо? и эндотермических (Q'_p) реакций;

Q_п -- количество теплоты, подводимой в аппарат извне;

Q'_п -- потери теплоты в окружающую среду и отвод ее через холодильники, помещенные внутри аппарата.

Величины Q_T, Q_ж Q_Г и Q'_T, Q'_ж, Q'_Г в некоторых книгах называют теплосодержанием материалов. Обычно эти величины вычисляют отдельно для каждого вида поступающего и выходящего материала по формуле

т. е. как произведение количества материала G, средней теплоемкости его с и температуры t, отсчитанной от какой ? либо заданной точки, обычно от 0°С. Для газов теплоемкости при постоянном давлении можно определить при температуре Т ⁰К по формуле [в Дж/(моль*К)]

коэффициенты которой а₀, а₁ ,a₂ приведены в технической литературе. Обычно приходится иметь дело со смесями веществ, поэтому в формулу (2.17) подставляется теплоемкость смеси, которая вычисляется по закону аддитивности. Например, для смеси трех материалов, имеющих теплоемкости с₁, с₂ и с₃ при количествах материала в смеси G₁, G₂, G₃:



Для твердых веществ в большинстве случаев справедливы правила, согласно которым атомные теплоемкости элементов одинаковы 1 и близки к 27 Дж/(моль*К), а молярные теплоемкости равны сумме атомных теплоемкостей, входящих в молекулу элементов. В теплосодержание жидкости иногда включают также теплоту плавления, а для газов еще и теплоту парообразования, если эти процессы происходят в рассчитываемых аппаратах. Однако теплоту процессов кристаллизации и конденсации лучше учитывать в следующей статье баланса совместно с теплотой, выделяющейся при других процессах: абсорбции и адсорбции газов, растворений твердых веществ и жидкостей и т. п. Суммарно теплота физических процессов выражается уравнением

Где G₁, G₂, G₃ -- количества компонентов смеси, претерпевших фазовые переходы в данном аппарате;

r₁,r₂, r₃ -- соответственная теплота фазовых переходов (конденсации, кристаллизации, растворения и т. п.).

Количество членов в правой части уравнения (2.19) соответствует числу индивидуальных компонентов, изменивших фазовое состояние. Так же рассчитывается расход теплоты на физические процессы, происходящие с поглощением теплоты Q'_ф: десорбцию газов, парообразование, плавление, растворение и т. п. Теплоту экзотермических реакций Q_P вычисляют по уравнению каждой реакции (основной и побочной). Например, для реакции синтеза



Теплота реакции между веществами А и В рассчитывается как произведение количества молей полученного продукта D на тепловой эффект реакции q_p. В статье прихода общее количество теплоты реакций Q_p равно сумме теплот, полученных по всем экзотермическим реакциям. Таким же образом рассчитывают расход теплоты Q'_p на проведение эндотермических реакций. Подвод теплоты в аппарат Q_п можно учитывать по потере теплоты теплоносителем, например греющей водой

или же по одной из формул теплопередачи через греющую стенку

где

k_т -- коэффициент теплопередачи;

F -- поверхность теплопередачи;

t_Г -- средняя температура греющего вещества (воды, пара и т. п.);

t_x -- средняя температура нагреваемого (холодного) материала в аппарате;

r-- теплота испарения;

ф-- время.

По формулам теплопередачи также можно рассчитывать отвод теплоты от реагирующей массы в аппарате или потерю теплоты в окружающую среду Q'_п. Эту статью расхода часто вычисляют по изменению теплоты хладагента, например охлаждающего воздуха или воды [8, 31; 9, 31].

Размещено на Allbest.ru

...