Решение.
Искомый расход пара определяется с помощью уравнения теплового баланса:
или .
Требуемый для испарения этилбензола тепловой поток определяем с учётом того, что жидкость изначально нагрета до температуры насыщения, и пар удаляется при той же температуре насыщения: .
А) Насыщенный пар при давлении рабс = ратм + ризб = 1 + 6 = 7 бар имеет температуру насыщения Тнас = 164,96 °С [7, с. 7]. Следовательно, в данном случае пар будет конденсироваться, а конденсат ещё и охлаждаться до конечной температуры Т1к = 160 °С.
При р = 7 бар [7, с. 7]; при Т1к = 160 °С [7, с. 5].
Заметим, что разность удельных энтальпий здесь можно было бы представить в виде:
, где r1 – удельная теплота конденсации пара; – удельная теплота охлаждения конденсата.
При р = 7 бар r1 = 2065,8 кДж/кг [7, с. 7], что составляет 99 % от теплоты 2087,4 кДж/кг. Таким образом, здесь при охлаждении конденсата от 164,96° до 160° выделяется только 1 % всего количества теплоты. На столько же уменьшается расход пара по сравнению с вариантом, в котором конденсат пара удаляется из аппарата без охлаждения.
Б) Поскольку при давлении рабс = 7 бар Тнас = 164,96 °С, а начальная температура пара Т1н = 230°С, то в данном случае пар будет вначале охлаждаться до температуры насыщения, а затем конденсироваться и конденсат ещё и охлаждаться до конечной температуры Т1к = 160°С.
Разность удельных энтальпий здесь можно представить в виде:
.
Из [9, с. 748] находим: при р = 7 бар и .
Тогда
В) При давлении рабс = ратм + ризб = 1 + 5 = 6 бар водяной пар имеет температуру насыщения Тнас = 158,84°С. Следовательно, в данном случае перегретый пар будет только охлаждаться до конечной температуры Т1к = 160°С, не достигая состояния насыщения.
Из [7, с. 748] находим: при р = 6 бар и .
Тогда
Вывод:
Количества теплоты, выделяющейся при охлаждении перегретого пара, а так же при охлаждении конденсата ниже температуры насыщения, слишком малы по сравнению с теплотой конденсации, вследствие чего эти стадии при расчёте теплообменников могут не учитываться.