2.4 Порядок технологического расчета кристаллизаторов

<=== Возврат к содержанию главы 2
2.4 Порядок расчета процессов кристаллизации
1. Определение молекулярной массы растворенного вещества М, молекулярной массы кристаллогидрата Мг (если он образуется) и коэффициента
Km = М / Мг.
2. Пересчет заданной начальной концентрации раствора С1 (масс. доли):
C  1000
моль/кг воды.
X1  1
M  (1  C1 )
3. Выбор способа кристаллизации (изогидрическая или изотермическая)
по графику растворимости соли в воде в зависимости от температуры, см.
приложение Б.
Если выбрана изогидрическая:
4. Выбор конечной концентрации раствора Х2 < Х1, определение его конечной температуры t2 по графику растворимости и пересчет конечной конM  X2
центрации в масс. доли C2 
.
1000  M  X 2
5. Определение характеристик раствора при температуре tср = 0.5∙(t1 + t2)
(если данных нет, то по воде).
6. Выбор режима движения раствора по трубам холодильника (кожухотрубчатого, "труба в трубе"), проходного сечения, расчет скорости течения
раствора.
7. Выбор хладагента (воды, холодильного рассола), его начальной температуры и расхода, определение конечной температуры, проходного сечения и скорости его движения.
8. Определение характеристик хладагента при средней температуре.
9. Расчет процесса теплопередачи: определение температур стенок труб
и их необходимой длины при фиксированном количестве, диаметре и толщине стенки. Кроме уравнений, характеризующих равенство тепловых потоков, здесь используется уравнение теплового баланса:
Gр  c1  t1  Gк  q  0.95  Q  Gм  c2  t2  Gк  cк  t2 ,
где Gр – расход исходного раствора;
Q – тепловая нагрузка холодильника;
Gр  C1  C2 
Gк 
– расход образовавшихся кристаллов;
K m  C2
Gм = Gр – Gк – расход маточного раствора;
q – удельная теплота кристаллизации соли (по таблице);
с1, с2 – теплоемкости исходного и маточного растворов, определяемые
по формуле с = св· (1 – С) + ск· С, где св – теплоемкость воды;
cк 
1
  ni  ca i – теплоемкость соли;
Mг i
cаi – атомная теплоемкость i-го элемента соли, см. приложение Б;
ni – число атомов i-го элемента.
10. Определение потерь тепла, связанных с кристаллизацией
Qпот = Qп – Qу,
где Qп = Gр∙c2∙t2 + Gк∙q – количество тепла, пришедшее с раствором и выделившееся при кристаллизации;
Qу = Gм∙c2∙t2 + Gк∙cк∙t2 – количество тепла, ушедшее с раствором и кристаллами.
Если выбрана изотермическая:
4. Выбор концентрации упаренного раствора Х2 > Х1, пересчет ее в масс.
M  X2
доли C2 
и определение температуры его кипения t2 по таб1000  M  X 2
лице растворимости, см. приложение Б.
5. Определение характеристик раствора при средней температуре кипения tср = 0.5∙(t1кип + t2) (если данных нет, то по воде).
6. Выбор теплоносителя (водяной пар давлением 3 атм.), определение
температуры его конденсации, характеристик пара и конденсата при этой
температуре.
7. Выбор числа труб кипятильника (кожухотрубчатого), их диаметра и
толщины стенки.
8. Расчет процесса теплопередачи: определение температур стенок труб
и их необходимой длины. Кроме уравнений, характеризующих равенство
тепловых потоков, здесь используется уравнение теплового баланса:
0.95  Q  Gр  c1  t1  Gу  c2  t2  W  r2 ,
где Gр – расход исходного раствора;
Q – тепловая нагрузка кипятильника;
W = Gр ∙ (1 – С1/С2) – расход испаряющегося растворителя;
Gу = Gр – W – расход упаренного раствора;
с1, с2 – теплоемкости исходного и упаренного растворов.
9. Выбор температуры раствора в солесборнике t3 ~ 20-30 оС, определение по графику растворимости конечной концентрации раствора Х3 и ее пеM  X3
ресчет в масс. доли C3 
.
1000  M  X 3
10. Расчет расхода образовавшихся кристаллов Gк 
Gу  C2  C3 
; расK m  C3
хода маточного раствора Gм = Gу – Gк; потерь тепла, связанных с кристаллизацией, где Qп определяется для упаренного раствора, а Qу – при температуре
в солесборнике t3.
<=== Возврат к содержанию главы 2