Методические указания.

Значительное количество производственных процессов химической промышленности, связанных с реализацией теплообменных процессов,  осуществляется в емкостном оборудовании. Это процессы нагрева, охлаждения,  кристаллизации, отгонки, химические превращения.

Как правило, все эти процессы протекают в нестационарных температурных режимах.

Теплообменный процесс в емкостном аппарате сопровождается рядом вспомогательных действий, требующих соответствующих затрат энергии.

К этим действиям относятся:

- перемешивание продукта в аппарате, интенсифицирующее теплообменный процесс;

- транспортировка теплоносителя в нагревательном циркуляционном контуре и рубашке аппарата;

- компенсация тепловых потерь с поверхностей трубопроводов, аппарата и монтажных элементов;

- нагрев теплоносителя;

- затраты тепла на нагрев оборудования (в нестационарном температурном режиме).

 Целью грамотной организации производственных процессов, связанных с теплообменными процессами, является снижение удельного веса побочных  энергозатрат в общих затартах на осуществление целевого процесса.

 Затраты на осуществление большинства конкретных действий, особенно в нестационарных температурных режимах, плохо поддаются расчетам. В лучшем случае может быть выполнена лишь грубая оценка. Основным способом определения энергозатрат остается прямое их измерение с определением отдельных составляющих.

Целевым результатом теплообменного процесса (при отсутствии источников и стоков тепла, связанных с химическими реакциями, процессами кристаллизации и отгонки) является изменение энтальпии (теплосодержания) целевого продукта, которое может быть рассчитано:

                                                                                              (1)

где   G  - масса обрабатываемого продукта,

        C - его теплоемкость,

        Dt - модуль разности между начальной и конечной температурами продукта.

Общая мощность, затрачиваемая на осуществление процесса нагрева продукта в емкостном аппарате:

                                                                                      (2)

где    W_M - мощность, потребляемая перемешивающим устройством,

         W_C - мощность, потребляемая электродвигателем насоса циркуляционного контура,

         W_H - мощность, потребляемая нагревателем циркуляционного контура.

Подводимое в нагревателе тепло расходуется по следующим статьям:

                                                                            (3)

где    t - время процесса нагрева,

        DQ_A - тепло, затраченное на нагрев оборудования,

        DQ_L - потери тепла в окружающую среду с поверхности аппарата и трубопроводов.

Таким образом, доля полезно затраченной энергии в общих затратах составляет

а доли остальных затратных статей -

либо