Главная | Обратная связь

Затраты тепла на одну варку

 

6.1. Нагрев абсолютно-сухой щепы и растворённых органических веществ

(с учётом ухода части из них при терпентинной сдувке) –Q₁:

 

Средняя температура при терпентинной сдувке при проведении её на стадии «Заварка» до выхода на конечную температуру варки:

 

= [22332×1,34×(170º – 10º)] + [4376×1,34×(170º – 70º)] –

– [(240+86)×1,34 × (170º – 145º)] = 5363444 кДж.

 

6.2. Нагрев влаги в щепе – Q₂ :

= 12025×4,19×(170 º– 10 º) =

= 8061560 кДж.

 

6.3. Нагрев белого и чёрного щёлока и растворённых минеральных веществ

(с учётом количеств, уходящих при терпентинной сдувке) – Q₃ :

 

= [(34893×4,19) + (6261×1,13)] × (170 º – 60 º) +

+ [(46876×4,19) + (1876×1,13)] × (170 º – 70 º) –

– кДж.

 

6.4. Нагрев корпуса варочного котла – Q₄ :

=

= 70000×0,50×(170 º – 140 º) = 1050000 кДж .

 

6.5. Нагрев теплоизоляционного слоя – Q₅ :

=

= 6300×0,92×(120 º – 80 º) = 231840 кДж.

 

6.6. Потери тепла теплоотдачей – Q₆ :

Принимаем коэффициент теплопередачи через теплоизолированную

стенку равным К=12 кДж/(м²×ч׺С).

Начальную температуру содержимого котла примем t_{нач.котла} = 58 ºС,

Температуру воздуха в помещении t_{возд.помещ.}= 20 ºС.

Средняя температура содержимого котла за время заварки:

t_{Ср.содерж.котла}

При продолжительности заварки – 2 ч 25 мин (2,42 часа) и

варки на конечной температуре – 1 ч 10 мин (1,17 часа), потери тепла за счёт теплоотдачи составят – Q₆ :

кДж.

 

6.7. Потери тепла с терпентинной сдувкой – Q₇:

Эти потери включают в себя тепло парообразования водяных паров и органических соединений. При средней температуре терпентинной сдувки –

t_{Ср.терп.сд.}=145 º С , для водяного пара теплота парообразования (r )

2130 кДж/кг по [3, с.214], или по Приложению П.3.1.

Теплоту парообразования для органических соединений примем по скипидару равной (по скипидару) = 287 кДж/кг. Тогда

= (2010 × 2130) + (240 × 287) = 4350180 кДж.

 

6.8. Приход тепла от экзотермических реакций – Q₈

При сульфатной варке, в отличие от сульфитной, за счёт реакции щёлочи с лигнином и другими компонентами древесины выделяется значительное количество тепла, которое по данным Брамера [1, с.134] составляет 1,2 % от тепла горения древесины. Для сосновой древесины (и в общем виде – для хвойной) – теплота сгорания составляет:

На одну тонну воздушно-сухой целлюлозы получим (для нашего расчёта): 19000 × 0,012 × 1864,41 = 425086 кДж/т в.с.ц. ,

а на одну котло-варку – Q₈

=-(425086 × 11,978) =– 5091680 кДж.

 

[Для древесины лиственных пород можно принять

].

 

Основные статьи расхода тепла представлены в табл. 7.

Из табл. 7 видно, что основными статьями расхода тепла являются нагрев влаги в щепе и щёлока. Тепло экзотермических реакций покрывает около

10 % от общего расхода тепла, что представляет существенную экономию.

 

6.9. Рассчитаем расход пара на варку.

 

Для этого примем, что нагрев щёлока в щёлокоподогревателе варочного котла производится насыщенным паром давлением 1,1 МПа (р_{маном.изб}), имеющим энтальпию (теплосодержание) – i''_{12 бар абс} = 2785 кдж/кг по [3, с.221] или по Приложению П.3.2. (при р_абс. 1,2 МПа = 12 бар), а конденсат из подогревателя удаляется с температурой t_конд.= 180 ºС.

 

Тогда расход пара на варку составит (по табл. 7.):

 

Таблица 7

Статьи расхода тепла на традиционную периодическую сульфатную варку

 

Статья расхода	Количество тепла, кДж	Распреде-ление расхода тепла, %
на одну варку (11,978 т в.с.ц.)	на 1 т воздушно- сухой целлюлозы

1 2 3 4

Нагрев: Q1- абсолютно-сухой древесины и рас- творённых органических веществ			10,49
Q2- влаги в щепе			15,76
Q3- щёлока и растворённых минераль- ных веществ			71,18
Q4- корпуса котла			2,05
Q5- теплоизоляционного слоя			0,45
Потери тепла: Q6- теплоотдачей			1,51
Q7- с терпентинной сдувкой			8,51
Приход тепла от экзотермических реакций: Q8	– 5091680	– 425086	– 9,95
ИТОГО расход тепла:			100,00

 

Или на 1 тонну воздушно-сухой целлюлозы по варке:

 

Если принять потери тепла в паропроводах и с утечками равными 5 % ,

то удельный расход пара для рассчитанного примера составит:

 

2103 × 1,05 = 2208,2 кг пара/т в.с.ц. , или

~ 2,21 т пара/т в.с. целлюлозы.

 

Практически всё необходимое для варки количество пара расходуется в период подъёма температуры. Во время стоянки небольшие потери тепла компенсируются приходом тепла от химических реакций.