Тепло на участке кристаллизации расходуется в виде пара с давлением 3 кгс/см2 (0,3 МПа) на следующие цели:

Ø работа пароструйных насосов установок кристаллизации глауберовой соли (в работе 2 аппарата);

Ø на плавление глауберовой соли в плавильных топках (в работе 4 аппарата);

Ø в вакуум - испарителях – кристаллизаторах (5 в работе);

Ø работа пароструйных насосов испарителей – кристаллизаторов (5 в работе).

Исходные данные:

1. температура кристаллов глауберовой соли на выходе из центрифуг – 7,50С;

2. температура воды, подаваемой на разбавление плава в плавильный котел - 200С;

3. масса плавильного котла – 350 кг;

4. масса тепловой изоляции котла – 1000 кг.

Согласно технического паспорта на кристаллизационную установку расход пара давлением 3,0 кгс/см2 (0,3 МПа) и теплосодержанием 518,0 ккал/кг составляет 740,0 кг/г на 1 установку. При работе 2-х установок (1 резервная) с учетом 10 % потерь тепло расход тепла составляет:

Q1=740*518*1,1*2=843304 Ккал/ч

Расход тепла на плавление глауберовой соли

Расход тепла на нагрев кристаллов от t’н = 7,50 С до t’к = 500 С.

Q2’ = m2’c2’(t’k-t’н) = 4047.68 * 0.108 * (50-7.5) = 18578.9 Ккал/ч

m2‘ – масса кристаллов Na2SO4 * 10 H2O кг/ч

c2´ - теплоемкость кристаллов, ккал/кг*град

c2´ = 34,9 = = 0,108 [6]

322 – молекулярная масса Na2SO4 * 10 H2O кг/кмоль

Расход тепла на нагрев воды:

Q2´´ = m2´´c2´´(tk´´ - tн´´) = 5556 * 1(50-20) = 166680 ккал/ч

Расход тепла на плавление глауберовой соли:

Q2´´ = 4047*18,106 = 79287,3 ккал/ч

где 18,106 ккал/кг – теплота кристаллизации Na2SO4 * 10 H2O [6]

Расчет тепла на нагрев аппарата

Q2´´= G2cIV ∆t * n = 3500*0,11(50-20)*4= 46200 ккал/ч

G2- масса плавильного котла, кг

cIV - теплоемкость стали, ккал/кг*град

n – количество котлов в работе.

Расчет тепла на нагрев изоляции котла:

Q2v = Gvcv * ∆t * n = 1000 * 0,3 * (50-20)*4= 36000 ккал/ч

Потери тепла поверхностью изоляции котла (при коэффициенте теплопередачи К = 0,9 ккал/м2*ч*град

Q2vi = 0,9*5,5*10*4 = 198 ккал/ч

Общий расход тепла на плавление глауберовой соли:

Q2 = Q2I + Q2II + Q2III + Q2VI + Q2V + Q2VI = 18578,9 + 166680+73287,3+46200+36000+198 = 340944,2 ккал/ч

Расход тепла на работу струйных насосов. Согласно технического паспорта на испаритель - кристаллизатор на один аппарат расходуется пара с давлением 3кгс/см2 (0,3Мпа) и теплосодержанием 518,0 ккал/кг – 80 кг/ч

При работе 5 аппаратов расход пара составляет 80 * 5 = 400 кг/ч, или с учетом 10% потерь в виде тепла расход равен:

Q3I = 518 * 400 * 1,1 = 227920 ккал/ч

Расход тепла на испарение влаги из раствора.

Количество испаряемой влаги до состояния насыщения при 500С равно 80 кг/м3 раствора (данные производства), или

mII = 8 * 8,334 = 667,72 кг/ч

Расход тепла на испарение равен:

Q3II = mII rII = 667,72 * = 379 277,7 ккал/ч;

где rII – удельная теплота при 50оС, ккал/ч. [8]

Расход тепла при кристаллизации Na2SO4

Q3´´´ = m´´´q´´´ = 1785*3,239= 5781,6 ккал/ч,

где m´´´ - масса кристаллизующейся Na2SO4, кг/ч