Тепловые расчеты

Qт.п.

Общее уравнение теплового баланса:

Q₁ + Q_x + Q_тп = Q₂

здесь Q₁- теплосодержание входного потока, кДж/1000нм³;

Q₂- теплосодержание выходного потока, кДж/1000нм³;

Q_x- тепловыделение за счет химической реакции, кДж/1000нм³;

Q_т.п.- теплоподвод к реакционной трубе, кДж/1000нм³;

Q₁- теплоподвод, кДж/1000нм³.

Расчитаем тепло входного потока:

Q₁= tº ∑ Cp_i n_i^н,

здесь tº-начальная температура, (515 ºС);

n_i-количество i-го компонента перед входом в колонну, кмоль;

Ср_i-средняя теплоемкость i-го вещества (Дж/(моль*К)).

Таблица 3.3.2.1

Средняя теплоёмкость веществ и соединений

вещество	Cр кДж /моль (t=788K)	Cр кДж /моль (t=1133K)
С2H6	82,57	96.00
СО2	45,56	47.84
Н2	29,27	29.72
СН4	49,56	56.99
N2	30,21	30.84
СО	30,47	31.14
Н2О	36,02	37,59
Ar	20,79	20.79
C5H12	192,6	221.6
C4H10	155,9	179.9
C3H8	118,8	137.9

Q₁=515*((34,44*49,56)+(1,656*82,57)+(0,55*118,8)+(0,036*155,9)+

(0,112*192,6)+(0,074*45,56)+(2,513*30,21)+(0,417*20,79)+(4,843*29,27)+

(147,313*36,02))=3848337,5кДж/моль*К

Расчитаем тепло выходного потока:

Q₂= t_к ∑Cp_i n_i^к,

где t_к-конечная температура (860ºС)

Q₂=860*((56,99*12,543)+(47,84*13,384)+(30,84*2,513)+(20,79*0,417)+

(29,72*97,558)+(37,59*106,429)+(31,14*14,265))=7555607,4 кДж/моль*К

Тепло химической реакции:

Q_x=∑ΔHr_jΔn,

где Нr_j-энтальпия j-го вещества, КДж/моль

Таблица 3.3.2.2

Изменения стандартной энтальпии

вещество	ΔНf, 298 КДж/моль
СО2 СО Н2О H2 Ar N2 C5H12 C4H10 C3H8 С2H6 СН4	- 393,51 - 110,5 - 241,84 -146,4 -124,7 -103,9 -84,67 -74,85

Q_x=-74,85*10³*21,87+(-84,67*10³*1,656)+(-103,9*10³*0,554)+

(-124,7*10³*0,036)+(-146,4*10³*0,112)+(-393,51*10³*(-13,31))+

(-241,84*10³*40,884)+(-110,5*10³*14,625) = - 8123481,53 кДж/моль*К

Q_т.п. + Q₁ + Q_x = Q₂

- Q_т.п. = Q₁ + Q_x - Q₂

- Q_т.п. = 3848337,5-8123481,53-7555607,4

Q_т.п = 11830751,43 кДж/моль*К

Таблица 3.3.2.3

Тепловой баланс колонны синтеза