7. Расчеты кристаллизаторов Материальный баланс кристаллизации

Гл. XVI. Кристаллизация

Тогда общий баланс будет:

Ор = <?кр + + ІГ (XVI,!)

Баланс по абсолютно сухому растворенному веществу:

— й

Значение бк_Р составляет:

а_р(ь_ы-ь_р)-^ь_к

Ьь

(XVI,3)

При а — 1 имеем

С?кр = О_р(1-4¹)й⁷ (XVI,4)

Кристаллизация без удаления растворителя (№ = 0). Количество полученных кристаллов

(Ь_р — ь_м)

°*р = —ТПГЙ (XVI,5)

При а = 1 находим

СлЬг) ““ 6м

Ок_Р - - (XVI,6)

^А ь'М

При испарении растворителя в газ (воздух) расход газа (в кг) опреде­ляется из уравнения

1 = —(XVI,7) ** — *1

где Ь — расход сухого газа (воздуха), кг; хи х? — начальное и конечное влагосодержание газа (воздуха), кг влаги/кг сухого газа.

Тепловой баланс непрерывной кристаллизации

При растворении твердого кристаллического вещества происходит поглощение тепла д_кр для разрушения кристаллической решетки (теплота плавления) и выделение тепла при химическом взаимодействии вещества с растворителем (образование гидратов). В зависимости от значений и д_р тепловой эффект кристаллизации будет положительным или отри­цательным.

Помимо принятых в материальном балансе введем следующие обозна­чения: 1_кр, /_м — энтальпия раствора, кристаллов и маточного рас­твора, кдж!кг\ 1_т1, 1_т2 — начальная и конечная энтальпия теплоносителя, кдж!кг; 1_о1, /_о2 — начальная и конечная энтальпия охлаждающей среды, кдж/кг\ / — энтальпия парообразного растворителя, кдж!кг\ г — тецлота образования кристаллической решетки (теплота затвердевания), кдж!кг кристаллов; Ад— тепловой эффект концентрирования раствора при изме­нении его концентрации от Ь_р до Ь_м кдж!кг\ й_г, б₀ — количество тепло­носителя или охлаждающей среды, кг!сек.

В общем случае будем иметь:

Приход тепла Расход тепла

С раствором , . . Ор1р= ($! С кристаллами . . О_кр1_кр= (?₅

Теплота кристал- С маточным рас-

лизации . . . Окр^г== Сг твором .... Ом<м= Фе

Теплота дегидра- С парами раство-

тации ±Адй_ыЬ_ы=(1₃ рителя ,. . . . УШ-Ол

Получено от тепло- С охлаждающим

носителя . . . О? (!т1—1т₂)= С* агентом .... 0_о (*02—

Потери в окружа­ющую среду . .

645

Тогда можно записать:

Qi + Qa + Q3 + Qt — Qi + Qe + + Qs ± Q*

При кристаллизации с охлаждением Q₄ == 0 и Q, = 0; при кристалли­зации с испарением части растворителя Q_s = 0; при вакуум-кристалли­зации Q₄ = 0 и Qs — 0.

Для теплоносителя — насыщенного водяного пара (в кдж/сек)

Qt — D (/д — 1’конд)

где Id, .îконд — энтальпия пара и конденсата, кдж/кг; D — расход пара, кг!сек.

Для охлаждающей среды — воздуха (в кдж/сек)

Q&~ — /j)

где L — расход сухого воздуха, кг!сек; h' /2 — его начальная и конечная энтальпии, кдж!кг.

В зависимости от температурных условий потери тепла Q₉ могут быть положительны или отрицательны.

Энтальпии г_р, t_Kp, i_M рассчитывают (в кдж/кг) по уравнению общего вида

1. = с {t₂ — t_x)

в котором с— средняя теплоемкость, кдж/(кг град)\ (t₂— /,) — перепад температур (конечной и начальной).

Напряженность поверхности по испаренной влаге в воздушных кри­сталлизаторах в среднем можно принять 0,042 кг/(м^г-ч). Расчет размеров поверхности охлаждения или нагревания производится по общим пра­вилам расчета теплообменных поверхностей (см. главу VII). Более под­робные расчеты процессов кристаллизации из растворов приведены в спе­циальной литературе *,

* См., например: Матусевич Л. Н. Кристаллизация из растворов в химиче­ской промышленности. М., «Химия», 1968. 304 с.