Дослідження процесу випарювання їдкого калію, аналіз його виробництва, страница 13

 

                                                                                                                     (4.8)

  де    DН_i – тепловий баланс для i-го зрушеного інтервалу, кВт;

DТ_i – величина i-го температурного інтервалу, °C;

СР_С та СР_Н – потокова теплоємність холодного та гарячих потоків, кВт/°С.

DH₁ першого інтервалу:

DH₁=СР₁· DТ ₁=-107 кВт

DH₂ другого інтервалу:

DH₂= -117 кВт

DH₃ третього інтервалу:

DH₃= 179 кВт

DH₄ четвертого інтервалу:

DH₄= 129 кВт

DH₅ п’ятого інтервалу:

DH₅= 226 кВт

DH₆ шостого інтервалу:

DH₆= 129 кВт

DH₇ шостого інтервалу:

DH₇= 23 кВт

DH₈ шостого інтервалу:

DH₈= 83 кВт

DH₉ шостого інтервалу:

DH₉= -26 кВт

DH₁₀ шостого інтервалу:

DH₁₀= -40 кВт

DH₁₁ шостого інтервалу:

DH₁₁= -5 кВт

          Отримані дані заносимо в табл. 4.4

                  Таблиця 4.4 – Тепловий баланс у температурних інтервалах

Побудуємо каскад позитивних теплових потоків. У результаті одержали каскад  табличного алгоритму при цільових значеннях гарячих утиліт див. рис.4.2.

DН – тепловий баланс температурного інтервалу, кВт

Рисунок 4.2 – Каскад табличного алгоритму при нульових гарячих утилітах

DН – тепловий баланс температурного інтервалу, кВт

Рисунок 4.3 – Каскад табличного алгоритму при цільових значеннях гарячих утиліт

В результаті виконання розрахунку каскадним методом отримали, що Q_Hmin=545 кВт, а Q_Cmin=21 кВт. Визначили температури пінча для гарячих Т_НПІНЧ=30°С  та холодних потоків Т_СПІНЧ=15°С.

4.3. Сіткова діаграма

На звичайній технологічній схемі при проектуванні дуже важко провести поділ технологічної схеми випарювання на підсистему, що перебуває вище пінча, і підсистему нижче пінча. Найбільше зручно це зробити -  представити технологічні потоки технологічної схеми випарювання за допомогою сіткової діаграми, на якій показуються тільки операції теплопередачі. На сітковій діаграмі пінч легко  побачити, проставивши температури пінча гарячих і холодних потоків.

 Розділяємо технологічну схему випарювання на дві підсистеми, де вертикальні лінії показують локалізацію пінча. Ліворуч від вертикальних ліній перебуває підсистема потоків, що розташовується вище пінча, праворуч - нижче див. рис.4.4.

1, 6 –холодний потік; 2, 3, 4, 5 – гарячі потоки

Рисунок 4.4 –Сіткова діаграма технологічної системи випарювання їдкого калію

Вище пінча вся теплота гарячих потоків може бути рекуперована холодними потоками, а нижче пінча  вся необхідна для нагрівання холодних потоків енергія може бути отримана від гарячих потоків. Це означає, що вище пінча всі гарячі потоки повинні бути наведені до температури пінча за допомогою теплообміну з холодними потоками.

В області пінча діють найменші рушійні сили теплопередачі, тому це сама стиснута область для можливих розміщень рекуперативних теплообмінників. Дійсно, на всіх теплообмінних апаратах у районі пінча мінімальна різниця температур повинна бути строго дорівнювати DТ_min =10°С. Починати проектування теплообмінної мережі необхідно в крапці пінча рухатися від нього убік.

4.3.1 Підсистема вище пінча

 Розглянемо підсистему , що знаходиться вище пінча див. рис.4.4.

Починати виконання розміщення теплообмінників у підсистемі технологічної схеми випарювання, що перебуває вище пінча, спочатку звернемо увагу на кількість потоків.

Для того, щоб вище пінча здійснити рекуперацію теплової енергії гарячих потоків холодними, необхідно, щоб кількість гарячих потоків  було менше або дорівнало числу холодних потоків. Ця умова для нашої технологічної схеми випарювання не виконується, тому розщеплюємо холодний потік на дві паралельні галузі. При цьому потокову ентальпію холодного потоку розділяємо на чотири ентальпії, де 6, 1–холодний потік; 2-5– гарячі потоки

Рисунок 4.5 – Підсистема вище пінча

Необхідно починати розміщення теплообмінника з гарячого потоку, що має максимальну потокову ентальпію . Знайдемо йому партнера  для теплообміну серед холодних потоків, при цьому щоб виконувалася умова:

СР_Н ≤ СР_С ,                                                                                                 (4.9)