Материальный и тепловой балансы кристаллизации

Масса кристаллической фазы (G _т) определяется из материального баланса кристаллизации по сумме массы растворенного вещества и растворителя (уравнение (1)) и по массе растворенного вещества (уравнение (2)):

, (1) , (2)

где - расход соответственно начального и конечного (маточного) растворов, кг/с; - расход соответственно кристаллической фазы в перерасчете на растворенное вещество и кристаллической фазы, включающей растворитель (кристаллосольвата или кристаллогидрата, если растворитель вода), кг/с; W - расход удаляемого растворителя, кг/с; у _н и у _к - концентрация соответственно начального и конечного (маточного) растворов, масс. доли.

Ввиду того что число молей в кристаллической фазе в форме кристаллосольвата и без растворителя одно и то же, расход безводной кристаллической фазы может быть выражен через расход кристаллосольвата:

, (3)

где - молекулярная масса соответственно кристаллов без растворителя и кристаллосольвата.

Из уравнений (1)- (3) получают расход кристаллической фазы:

. (.4)

Если кристаллическая фаза не включает растворитель (т.е. =1), уравнение (4) приобретает вид

. (5)

В случае изогидрической кристаллизации (W =0) уравнение (3) принимает вид

/. (6)

При =1 получим

/. (7)

Уравнение теплового баланса кристаллизации имеет различные составляющие в случаях изотермической и изогидрической кристаллизации. При изотермической кристаллизации его составляют аналогично уравнению баланса теплоты при выпаривании:

, (8)

где с _н, с _к, с _т, кДж/(кг·К)- теплоемкость соответственно начального, маточного раствора и кристаллов; t _н, t _к, ^оС- температуры соответственно начального и маточного растворов; q – теплота кристаллизации, кДж/кг; Q - приход теплоты с теплоносителем, Вт; Q _п - потери теплоты, Вт; Н _в - энтальпия вторичных паров, Дж/кг.

Если в качестве нагревающего агента используется насыщенный водяной пар, то с помощью уравнения (8) можно определить его расход D [с учетом того, что ]:

. (8)

Здесь Н _в и r – соответственно энтальпия и теплота конденсации водяного пара; - соответственно теплоемкость и температура конденсата.

В случае изогидрической кристаллизации (W =0) тепловой баланс имеет следующий вид:

(9)

где - соответственно расход и теплоемкость охлаждающей жидкости; соответственно начальная и конечная температуры охлаждающей жидкости.

Тогда расход охлаждающей жидкости будет определяться по формуле

. (10)

Заключение

Обобщить изученные вопросы. Подвести итоги лекции. Ответить на вопросы.

Выдать задание для самостоятельного изучения – изучить материал лекции по конспекту, рекомендуемую литературу.

Задание для самостоятельного обучения:

1. Выпарные и кристаллизационные установки: Учеб. пособие / Конахин А.М., Конахина И.А. и др. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2006. [116-130]

2. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. - 3-е издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. [350-397].

Кандидат технических наук,

доцент Е.Е.Костылева

Дата добавления: 2014-01-07