Разделение смесей методами фракционного плавления и противоточной фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов

• Автор: Хайбулина, Евгения Михайловна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 207 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ВОПРОСАМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
1.1. Общие сведения о тепловых насосах
1.2. Основные типы тепловых насосов
1.3. Рабочие тела компрессионных ТНУ
1.4. Аппаратурное оформление
1.5. Источники низкопотенциальной тепловой энергии
1.6. Оценка эффективности применения ТНУ
1.7. Применение ТНУ в различных химико-технологических процессах
1.8. Выводы
Глава 2. ОДНОКРАТНОЕ ФРАКЦИОННОЕ ПЛАВЛЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
2.1. Основные особенности процесса фракционного плавления
2.2. Принципиальная схема процесса и ее описание
2.3 Теоретическое описание процесса разделения
2.4. Анализ влияния технологических параметров на процесс разделения
Глава 3. РАЗДЕЛЕНИЕ ПУТЕМ СОЧЕТАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФРАКЦИОННОГО ПЛАВЛЕНИЯ
3.1. Принципиальные схемы и описание процесса разделения
3.2. Теоретическое описание процессов разделения
3.3. Анализ влияния технологических параметров на процесс разделения 88 Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОТИВОТОЧНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ С ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ
4.1. Основные особенности процесса противоточной кристаллизации

4.2. Принципиальные схемы процесса противоточной кристаллизации с использованием тепловых насосов
4.3. Теоретическое описание процесса разделения
4.4. Анализ влияния технологических параметров на процесс разделения
Глава 5. ВКЛАД ТЕПЛООТДАЧИ В ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОТИВОТОЧНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
5.1. Основные особенности процесса
5.2. Теоретическое описание процесса
5.3. Анализ влияния теплоотдачи на массоотдачу
Глава 6. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОТИВОТОЧНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В ЦИКЛИЧЕСКОМ И СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМАХ
6.1. Основные особенности циклических процессов
6.2. Теоретическое описание процесса
6.3. Сравнительный анализ различных режимов противоточной кристаллизации
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
а - удельная межфазная поверхность; с - теплоемкость жидкой фазы (маточника);
Р- расход (поток) исходной смеси;
Рм - поверхность контакта фаз;
/- площадь поперечного сечения зоны противоточного массообмена; Ср - расход промежуточного теплоносителя;
(7Х - расход хладоагента;
Н- высота зоны противоточного массообмена; к - линейный размер кристаллов; г - энтальпия паров теплоносителя;
К — расход (поток) кристаллической фазы;
I. - расход (поток) маточника со стадии фильтрования;
М-расход (поток) маточника; т - коэффициент захвата маточника;
ЛГ- мощность компрессора; п - число ступеней кристаллизатора;
П - расход (поток) высокоплавкого продукта;
Р - давление паров теплоносителя; д - удельный поток тепла;
0„- тепло, подводимое на стадии плавления;
Q0 - тепло, отводимое на стадии кристаллизации;
(2Т - тепло, отводимое в теплообменниках;
Я - флегмовое число;
г - скрытая теплота кристаллизации (плавления);
5-расход (поток) кристаллической фазы со стадии фильтрования;
Г - текущая температура смеси;
/р - температура исходной смеси;
?м - температура жидкой фазы (маточника);
/к. - температура кристаллической фазы;

уравнении (1.1) различно. Для сравнения различных видов энергии используют понятие «условного топлива», теплота сгорания которого принята равной 29,33 МДж/кг [94]. Удельный расход условного топлива на производство единицы электрической энергии по конденсационному циклу составляет Вж = 114,6 кг/ГДж; удельный расход условного топлива на производство единицы электрической энергии по теплофикационному циклу Вэт = 68,9кг/ГДж, тогда как аналогичная величина на производство тепловой энергии равна Вт = 41,8 кг/ГДж [24].
Для суждения о возможной экономии или перерасходе условного топлива в сопоставляемых схемах теплоснабжения вводят относительный расход условного топлива
Во,< = е, или Ва1=£,^~ (1.14)

Относительный расход условного топлива показывает, на сколько расход условного топлива в традиционной схеме энергоснабжения больше (меньше) расхода топлива в теплонасосной схеме. При В0К > 1 или Вот > 1 вопрос выбора может быть решен в пользу теплонасосной схемы теплоснабжения.
Основным недостатком большинства схем разделения с применением тепловых насосов является их большая стоимость по сравнению с традиционными схемами, что обусловлено наличием компрессоров и других дополнительных единиц оборудования. Поэтому, наряду с
термодинамическими коэффициентами, при оценке эффективности конкретных ТНУ нужно учитывать сроки их окупаемости. Так, в работах [56, 95] предложена методика оценки срока окупаемости парокомпрессионных и абсорбционных ТН. Кроме того, в работе [56] проведен анализ влияния на срок окупаемости температуры нагретой воды на выходе из конденсатора ТН. Чем выше температура воды, тем больше срок окупаемости и наоборот. По данным [56] величина срока окупаемости колеблется от 1,05 до 5,03 лет (в зависимости от тарифов на электроэнергию и температуры воды на выходе