Расчет вакуум-кристаллизатора для раствора MgSO
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
?ак называемый блочный рост кристаллов, т.е. рост за счет присоединения целых групп определенным образом ориентированных молекул или ионов, а также трехмерных зародышей и мелких кристаллов. В результате структура граней оказывается особенно несовершенной.
С ростом температуры увеличивается скорость образования зародышей, что объясняется, в первую очередь, уменьшением критического размера зародыша и, следовательно, увеличением вероятности образования ассоциатов критического размера.
Кроме того, с повышением температуры уменьшается удельная поверхностная энергия образования кристаллов, а также уменьшается гидратация ионов (в случае кристаллизации из водных растворов), что облегчает их объединение в зародыши.
С повышением температуры увеличивается скорость роста кристаллов. Если лимитирующий стадией является стадия подвода вещества к поверхности кристалла, то с ростом температуры увеличивается коэффициент диффузии и уменьшается вязкость. Если скорость процесса определяется скоростью поверхностной реакции, то уменьшение критического размера двухмерного зародыша с ростом температуры также приводит к увеличению скорости процесса.
Перемешивание, ультразвуковые колебания и другие механические воздействия резко увеличивают скорость образования кристаллических зародышей. В настоящее время нет общепризнанной теории, объясняющей этот факт. Однако можно предположить, что увеличение интенсивности перемешивания и различные механические воздействия вызывают более частые столкновения молекул и тем самым увеличивают вероятность образования зародышей критического размера. На стадии роста кристаллов перемешивание оказывает влияние на скорость процесса только в том случае, если лимитирующий стадией является подвод вещества к поверхности кристалла, т.е. если процесс протекает в диффузионной области. Тогда с увеличением интенсивности перемешивания возрастает скорость конвективной диффузии, что приводит к увеличению скорости роста кристаллов.
2.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
.1 Конструктивный расчет
Общие данные:
Раствор: MgSO4, где= 5500 кг/ч
а1 = 0,23
t1 = 55
t2 = 20
Определение концентрации маточного раствора и давления в аппарате при t2= 20C.
Растворимость MgSO4 при 20C равна17,2. Средняя теплоемкость вещества в интервале от 60 до 20C равна 4,18Дж/кг. Скрытая теплота кристаллизации равна 159,84 Дж/кг. Охлаждающая вода поступает в рубанку при температуре равной 18C, нагревается в кристаллизаторе до 23 ? 25C.
Концентрация соли в маточном растворе (в массовых долях) составляет:
a2= 17,2 =0,14
Молекулярный вес MgSO4 =159,61г/моль
Молекулярный вес MgSO4 * 2H2O = 250г/моль, следовательно
Кm = 159.61 = 0.64
1. Определяем количество кристаллизующего раствора при заданной производительности
Gp= Gkp * (Km * a2)
(a1-a2)+0.008*a2 = a1-a2 *Vp1*p1
1-a2
Где Vp - действие с водяной рубашкой и мешалкой от 1?3 [3.576]
.Для нахождения теплового баланса находим Gkp, следовательно потом найдем Q.
Gkp = 0.15-0.14 = 0.01 *1.0*360=4.4
-0.14 0.86
Gkp = _____0.64-0.14________= 179 кг.
,15-0,14+0,008*0,14
.2 Расчет теплового баланса
3.Из теплового баланса определяем количество отдаваемого тепла:
Q = Km * C1* (tk1 - tn1)+ Km * Gkp -0.008*2417.63= 0.64*3.6*(55-20)+0.64*4.4-0.008*2417.63=70.5
где, 2417,63 (577 ккал/кг) теплота преобразования теплоты при средней температуре [4.272]
4.По ? tср лог определяем по уравнению.
tср = (tн1 + tk1) ,
tср = (20+55)= 37.5 C
? tср лог= ?tн - ?tk1 ,
ln * ?tн/ ?tk
? tср лог = (55-25) - (20-18) = 35-2 = __33 = 33 = 9.54 ?10 C
Ln( 55-25)/(20-18) ln(37/2) ln(35/2) 2.86
2.3 Материальные расчеты
Определяем поверхность теплообмена по уравнению:
Где, К=205 коэффициент теплоотдачи
Для шнековых кристаллизаторов и других типов кристаллизаторов с шириной корыта 600 мм на 1 м длины аппарата теплопередающая поверхность составляет 0,9 м2.Требуемая длина кристаллизатора в этом случае будет равна: [5, 194-210]
t= 28.6=34м
,9
Так как кристаллизатор с ближайшей большей поверхностью F=37 м 2
то принимаем к установке два последовательно соединенных вакуум - шнековых кристаллизатора с поверхностью теплообмена 17 м2, каждый из них длиной 12 м, собирается из четырех секций. [5, 194-210]
. Расход охлаждающей воды составляет:
Gв = ______Q_____ ,
С2* (t2k - t2H)
Gв = ___75500___ = 9 кг/см 324 (кг/ч).
*(20-18)
Где, 4190- теплоемкость воды Дж/кг*град[2.822]
3. Вопросы техники безопасности при эксплуатации кристаллизационной установки с учетом окружающей среды
.1 Общее действие высокой температуры окружающей среды - перегревание и тепловой удар
Процессы жизнедеятельности происходят в организме человека при условии сохранения постоянной температуры его тела около 36,5C, которая может колебаться без ущерба для здоровья в небольших пределах.
Постоянная температура тела поддерживается теплорегуляцией, посредством рефлекторных механизмов, обеспечивающих необходимое соотношение процессов теплообразования и теплоотдачи в организме в зависимости от температуры окружающей среды. Важную роль играет центральная нервная система. Тепло в организме образуется за счет происходящих в нем химических процессов (обмена веществ), отдача тепла происходит различными путями, главным образом через кожу. Возможности теплорегуляции путем уменьшения или увеличения теплообразования и теплоотдачи ограничены и могут длительно осуществляться только в определенном диапа