продуктами і напівпродуктами реакції і непрореагировавшего вихідними речовинами у твердому, рідкому і газоподібному вигляді; Q ф raquo ;, Q ф - Теплота фізичних процесів, що відбуваються з виділенням і поглинанням теплоти відповідно; Q р і Q р - Кількість теплоти в результаті екзо- і ендотермічних реакцій; Q n - кількість теплоти, що підводиться в апарат ззовні (димовими газами, нагрітим повітрям, спалюванням палива, електроенергією і т. Д.); Q n '- втрати теплоти в навколишнє середовище, а також відведення її через холодильники, поміщені всередині апарату.
Величини Q т, Q ж, Q г, Q т laquo ;, Q ж , Q г 'розраховують для кожного речовини, що надходить в апарат і виходить з нього, за формулою
(3)
де G - кількість речовини; с - середня теплоємність цієї речовини; t-температура, відрахувавши від якої-небудь точки (зазвичай від 0 ° С).
Теплоємності газів (Дж/(моль-К)), що беруть участь у процесі, для даної температури (Т, К) можна підрахувати, користуючись формулою:
(4)
Найчастіше доводиться мати справу із сумішами речовин. Тому у формулу (3) підставляють теплоємність суміші ССМ, яка може бути знайдена за законом адитивності. Так, для суміші трьох речовин у кількості G t і 03, що мають теплоємності c1, с2 і с3
(5)
Сумарна теплота фізичних процесів, що відбуваються в апараті, може бути розрахована по рівнянню
(6)
де G 1, G 2, G 3 - кількості компонентів суміші, претерпевших фазові переходи в даному апараті; r 1, r 2, r 3 - теплота фазових переходів (конденсація, кристалізація, розчинення і т.д.).
Кількість членів у правій частині рівняння (6) повинна відповідати числу індивідуальних компонентів, що змінили в апараті (в ході процесу) свій фазовий стан.
Аналогічно розраховують витрата теплоти на ті фізичні процеси, які йдуть з поглинанням теплоти (Qф '): десорбція газів, пароутворення, плавлення, розчинення і т. п.
Теплові ефекти хімічних реакцій можуть бути розраховані на основі теплот утворення речовин, що беруть участь в реакції. Так, за законом Гесса тепловий ефект реакції визначається як різниця між теплотамі освіти всіх речовин в правій частині рівняння і теплотамі освіти всіх речовин, що входять в ліву частину рівняння. Наприклад, для модельної реакції:
A + B=D + F + q p
ізобарний тепловий ефект буде:
qp °=(q обрD ° + q обрF °) - (q звертаючись ° + q обрB °) (7)
ізобарну теплоти освіти з елементів різних речовин qобр ° (або? H) наведені в довідниках фізико-хімічних, термохімічних або термодинамічних величин. При цьому в якості стандартних умов прийняті: температура 25 ° С, тиск 0,1 МПа н для розчинених речовин концентрація 1 моль на 1 кг розчинника. Гази і розчини передбачаються ідеальними.
Для визначення залежності теплового ефекту реакції від температури застосовують рівняння Нернста
qp=qp ° +? a 0 T ± 1/2? a 1 T 2 +1/3? a 2 T 3 (8)
де? a 0,? a 1 і? a 2 - різниці коефіцієнтів рівняння (4) для продуктів реакції і вихідних речовин.
Підведення теплоти в апарат Q n можна враховувати по втраті кількості теплоти теплоносієм, наприклад, гріючої водою (G в G с)
Q п=GB c B (t поч -t кін) (9)
Q п=G r (10)
або ж за формулою теплопередачі через греющую стінку
(11)
де kт - коефіцієнт теплопередачі; F - поверхня * теплообміну; tг і tx - відповідно середня температура гріючої (води, пари і т. п.) і нагрівається (холодного) речовини в апараті;- Час.
З цієї та інших формулами теплопередачі можна також розрахувати відведення теплоти від реагуючої суміші в апараті або втрату теплоти в навколишнє середовище (Qп). Цю статтю витрат теплоти часто обчислюють по зміні кількості теплоти холодоагенту, наприклад, охолоджуючого повітря або води.
Теплоту (тепловий потік) (Вт), отриману при спалюванні палива або при перетворенні електричної енергії в теплову за одиницю часу (наприклад, секунду), підраховують за формулами
для полум'яних печей
(12)
для електричних печей
(13)
де В - витрата палива, мі/с або кг/с;- Нижча теплота згоряння палива, Дж/мі або Дж/кг; N - потужність печі, Вт;-коефіцієнт.
При підрахунку теплоти згорання палива за його елементарному складу в технічних розрахунках найчастіше використовують формулу Менделєєва:
(14)
де С, Н, О, S - відповідно вміст вуглецю, водн...
