Дослідження процесу випарювання їдкого калію, аналіз його виробництва, страница 14

де СРС и СРН – потокова теплоємність холодного та гарячих потоків, кВт/°С.

Для гарячого потоку №4 - це холодний потік №1 з потоковою теплоємністю СР12= 4,1 кВт/°С.

Таким же чином підбираємо партнера  до гарячого потоку №2, №3, №5 з потоковою теплоємністю СР2= 3,7 кВт/°С, СР3=4,1 кВт/°С,  СР5=1,04 кВт/°С,   холодний потік №1, з потоковою теплоємністю СР1= 13,4 кВт/°С.

Подальший розвиток проекту технологічної системи випарювання гідроксиду калію піде по шляху мінімізації капітальних витрат.

Капітальні витрати досить сильно залежать від кількості теплообмінних апаратів, що використовуються в теплообмінній мережі. Тому при проектуванні будемо максимізувати навантаження кожного встановлюваного теплообмінника. При цьому максимізуючи навантаження на кожному встановлюваному теплообміннику, ми будемо прагнути зменшити кількість теплообмінних апаратів у тепловій мережі технологічної системи.

Для того, щоб максимізувати навантаження в теплообмінниках обчислимо зміну потокової ентальпії кожного потоку.

Зміна ентальпии гарячих потоків:

DНn = СРn(TPH- ТSn),

                                                                                                         (4.10)

де         n – номер потоку;

TPH–гаряча температура пінча,°С;

ТSn – температура постачання, °С.

Зміна ентальпії гарячого потоку №2:

2 = СР2(TPH- ТS2) = 0,673×(58-47) = 7,403 кВт

Зміна ентальпії гарячого потоку №3:

3 = СР3(TPH- TS3) = 2,842×(99-47) = 147,784 кВт

Зміна ентальпії холодного потоку№1:

DНn = СРn(TТn- TРС),                                                                                                                   (4.11)

де n – номер потоку;

TРС –холодна температура пінча, °С;

TТ3– цільова температура, °С

Зміна ентальпії холодного потоку №1:

11=СР11(TТ3-TРС) = 33,65 кВт

12=СР12(TТ3-TРС)=142,5 кВт

Запишемо ці значення на потоковій діаграмі поруч із відповідними потоками. Максимізуємо теплове навантаження теплообмінного апарата, розміщеного на потоках №3 і №1. Відзначаємо вхідний у пінч потік №3 з найбільшим СР12= 2,85 кВт/°С и максимізуємо навантаження теплообмінного апарата, розміщеного на ньому. У цьому випадку мінімальна зміна ентальпії  гарячого потоку дорівнює DН1=299 кВт, тому й теплове навантаження цього теплообмінного зв'язку буде дорівнювати 299 кВт.

Максимізуємо теплове навантаження теплообмінного апарата, розміщеного на потоках №2 і №1. У цьому випадку мінімальна зміна ентальпії  гарячого потоку дорівнює DН2= 359 кВт, тому й теплове навантаження цього  теплообмінного зв'язку буде дорівнювати 106 кВт.

Максимізуємо теплове навантаження теплообмінного апарата, розміщеного на потоках №3 і №1. У цьому випадку ентальпія гарячого потоку складає DН3= 230 кВт, тому й теплове навантаження цього  теплообмінного зв'язку буде дорівнювати 230 кВт.

 Запишемо значення теплових навантажень під відповідним зображенням теплообмінного апарата на сітковій діаграмі рис 4.5.

Після розміщення на сітковій діаграмі другого теплообмінника в нас залишилося незадоволено навантаження на холодному потоці №1 потужністю, необхідної для нагрівання першого потоку, після третьго теплообмінника, до його цільової температури, що дорівнює 67°С.

Визначаємо цю потужність:

DH =DH F- DН2- DН3 = 33,65-7,403-5,284=20,963 кВт

Вся теплота гарячих потоків під пінчьом вже рекуперована холодними, за допомогою розміщення трьх теплообмінників. Тому, щоб привести потік №1 до його цільової температури, нам необхідно використовувати гарячі утиліти, наприклад, нагріти потік паром. Відзначаємо це на сітковій діаграмі див. рис 4.9.

Н – нагрівач;

Рисунок 4.5 – Підсистема вище пінча

4.3.2 Підсистема нижче пінча

Розглянемо  підсистему, що знаходиться  нижче пінча.

Обчислимо зміну потокової ентальпії гарячих потоків у підсистемі нижче пінча, за формуллами:

3 = СР3(TТ1РH) = 4,1×(25-30) = 20,5 кВт

2 = СР2(TТ2РH) = 1,04×(20-30) = 10,4 кВт

Для того щоб привести потоки №2 і №3 до їх цільових температур, необхідно використовувати холодні утиліти, наприклад, охолоджувати потоки водою. Відзначаємо це на сітковій діаграмі див. рис 4.6.