Энергетический баланс
Эффективность расходования энергии в процессе устанавливается с помощью энергетического баланса. Основой его служит закон:
S(Е + mc2) = const m – масса, с – скорость света в вакууме, Е – энергия. Когда в системе отсутствуют ядерные превращения, величина энергии в приведенной зависимости постоянна. При разработке технологического процесса обычно данных для составления энергетического баланса недостаточно. Поэтому ограничиваются тепловым балансом, отнеся его к тем же единицам, которые использовались для составления материального баланса. Если при проведении процесса энергия может подводиться или отводиться в иной форме, чем тепловая, то в общем балансе она учитывается с помощью соответствующих эквивалентов теплоты. В таком балансе количества энергии, подведенные к системе и полученные в результате превращений (приход тепла), должны быть равны количествам, которые расходуются на проведение отдельных этапов процесса, преобразовываются в другие виды энергии и отводятся из системы материальными потоками, а также теряются в окружающую среду (расход тепла). Для составления теплового баланса необходимо знать удельные теплоемкости участвующих в процессе веществ, тепловые эффекты химических реакций (из термохимических расчетов) и теплоты фазовых превращений. На основании указанных термохимических данных, химического состава и количеств веществ в отдельных потоках можно рассчитать тепловые доли различных превращений, представляющие собой статьи прихода и расхода баланса отдельных этапов процесса и в конечном итоге всего технологического процесса. Тепловые потери определяются по известным формулам, однако, поскольку они зависят от условий проведения процесса в предварительном балансе используются ориентировочные их значения, установленные по данным изучения аналогичных реализованных процессов. Более точный баланс можно составить, пользуясь данными о работе опытных установок. Удобной формой представления тепловых балансов являются диаграммы того же типа, что и используемые для материальных балансов.
Рис 2. Поточные диаграммы тепловых балансов: а—печь для обжига известняка; б—полочная печь; а—аппарат Дуайт—Ллойда.
|