Процес концентрування фосфорної кислоти методом екстракції, страница 7

Виходячи з даних таблиці 5.2, можна визначити, що температури гарячих та холодних потоків поділяють температурну вісь, у межах якої відбувається теплообмінний процес, на 11 інтервалів, як показано на рис. 5.2.

Рисунок 5.2 – Розподіл температурної осі, у межах якої відбувається процес

Після розрахунку  для кожного інтервалу отримаємо наступні значення:

= 72, = 6, = 37, = 13, = 21, = 1, = 27, = 5, = 2, = 3, = 10.

Маючи значення різниць температур для кожного інтервалу та значення теплоємностей кожного потоку, можна розрахувати кількість теплоти для кожного інтервалу. Попередньо визначимо теплоти фазових переходів процесу:

,                                                                                  (5.1)

де

  –  теплота пароутворення, кДж/кг;

  –  витрати, т/год.

 =  = 1562.8 кВт.

                                                                                      (5.2)

 =  = 5357.8 кВт.

Значення теплоємностей і теплоти фазових переходів гарячих потоків у розрахунках беруться з мінусом, а холодних потоків – з плюсом.

,                                                                                (5.3)

де

 – потокова теплоємність, кВт/К;

 – різниця температур, К.

 = 18.56 * 72 = 1336.32 кВт.

      (5.4)

 = (– 18.56 – 18.13 + 18.56 + 1303.33) * 6 = 7711.2 кВт.

                                     (5.5)

 = (– 18.56 – 18.13 + 18.56) * 37 = – 670.81 кВт.

                                                         (5.6)

 = (– 18.56 – 18.13) * 13 = – 476.97 кВт.

                                (5.7)

 = (– 18.34 – 18.56 – 18.13) * 21 = – 1155.63 кВт.

      (5.8)

 = (– 18.34 – 18.56 – 9.23 – 18.13) * 1 = – 64.26 кВт.

           (5.9)

 = (– 18.34 – 18.56 – 9.23 – 6.07 – 18.13) * 27 – 1562.8 =

        = – 3461.71 кВт.

         (5.10)

 = (– 18.56 – 9.23 – 4.73 – 18.13) * 5 = – 253.25 кВт.

            (5.11)

 = (– 18.56 – 9.23 – 4.73 – 12.05 – 18.13) * 2 – 5357.8 =

        = –5483.2 кВт.

    (5.12)

 = (– 18.56 – 9.23 – 12.05 – 18.13) * 3 = – 173.91 кВт.

                                                     (5.13)

 = (– 9.23 – 12.05) * 10 = – 212.8 кВт.

Отримані дані використаємо, щоб побудувати каскад, як показано на рис. 5.3:

Рисунок 5.3 – Побудування пінчу каскадним методом

Точкою пінчу обирається точка з температурою 108, тому що має найбільше значення  з мінусом. Праворуч на рис. 5.3 показані перераховані кількості теплоти, які потребує процес, звідки видно, що найменша кількість гарячих утиліт становить = 9.05 МВт, а найменша кількість холодних утиліт становить = 12 МВт.

Температури пінчу для холодних потоків і гарячих потоків:

= 108 + 36 = 144

= 108 – 36 = 72

Використовуючи отримані дані, можна побудувати складові криві існуючого процесу концентрування фосфорної кислоти (рис. 5.4).

Рисунок 5.4 – Складові криві існуючого процесу концентрації фосфорної кислоти

Складові криві дають повну енергетичну характеристику процесу концентрування фосфорної кислоти, що існує. Теплова потужність, необхідна для нагріву усіх холодних потоків – проекція холодної складової кривої на вісь абсцис, на якій відкладається потоковий вміст теплоти, складає 9.954 МВт, а потужність, необхідна для охолодження гарячих потоків складає 12.9 МВт – проекція на вісь абсцис гарячої складової кривої.

Якщо складові криві розташувати так, щоб ділянка їх перекриття на осі абсцис рівнялася значенню потужності рекуперації теплової енергії у процесі, що вивчається, то відстань на осі абсцис між правими кінцями гарячої і холодної складових кривих покаже теплову потужність, що споживається процесом концентрування у цей час, тобто значення гарячих утиліт. Аналогічно відстань між лівими кінцями складових кривих дасть значення холодних утиліт.