Zu den Fragen bezüglich der Destillation und der Wärmeaustauschoberfläche
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Ich bin Neuling und arbeite in der Pestizidindustrie. Kürzlich stieß ich auf folgendes Problem: Es ist bekannt, dass die Destillationsgeschwindigkeit eines Destillierkessels 150 kg/h beträgt. Es soll nun die Wärmeaustauschoberfläche dieses Destillierkessels ermittelt werden. Ich habe das Gefühl, dass hier noch viele Parameter fehlen. Aber schließlich bin ich ein Anfänger und habe keine Richtung. Ich hoffe, Sie können mir einen Rat geben – ob man anhand der aktuellen Parameter die Wärmeaustauschoberfläche berechnen kann. Falls das nicht möglich ist, welche weiteren Parameter sind dann erforderlich?
Gibt es einen notwendigen Zusammenhang zwischen der Destillationsmenge und der Wärmeaustauschoberfläche? Ist es notwendig, Dinge wie die Zusammensetzung des destillierten Mediums oder die verwendete Wärmequelle zu kennen?
Zunächst wird die benötigte Energiemenge berechnet, um das Medium auf eine andere Temperatur zu erhitzen – wie folgt:
Q_Medium = m*Cp1*(Temperatur des Siedepunkts des Mediums – t1) + m*r + m*Cp2*(t2 – Temperatur des Siedepunkts des Mediums).
Hierbei ist m die Menge des verdampfenden Mediums, Cp1 die spezifische Wärmekapazität im flüssigen Zustand, r die Latenzwärme der Verdampfung und Cp2 die spezifische Wärmekapazität im gasförmigen Zustand. t1 ist die Einlasstemperatur und t2 die Auslasstemperatur. 2. Zweitens muss die bei dem Verdampfungskessel erzeugte Wärme gleich der Wärme sein, die vom Medium aufgenommen wird. Mit dieser Beziehung lässt sich erkennen, dass Q_kessel = Q_medium. Dabei hängt Q_kessel von folgenden Parametern ab: Die Eigenschaften der Wärmequelle (Temperatur, Position, Verteilung), die Wärmeübertragungseffizienz sowie die Wärmeübertragungsfläche. Die benötigten Werte sind bereits angegeben. Zur Berechnung von Q_kessel sollte man sich an die Richtlinien für den Entwurf von Wärmetauschern oder Kesseln halten. Zusätzlich gilt: Bei konstanten anderen Bedingungen ist Q_kessel in der Regel proportional zur Wärmeübertragungsfläche
Q_Medium = m*Cp1*(Temperatur des Siedepunkts des Mediums – t1) + m*r + m*Cp2*(t2 – Temperatur des Siedepunkts des Mediums).
Hierbei ist m die Menge des verdampfenden Mediums, Cp1 die spezifische Wärmekapazität im flüssigen Zustand, r die Latenzwärme der Verdampfung und Cp2 die spezifische Wärmekapazität im gasförmigen Zustand. t1 ist die Einlasstemperatur und t2 die Auslasstemperatur. 2. Zweitens muss die bei dem Verdampfungskessel erzeugte Wärme gleich der Wärme sein, die vom Medium aufgenommen wird. Mit dieser Beziehung lässt sich erkennen, dass Q_kessel = Q_medium. Dabei hängt Q_kessel von folgenden Parametern ab: Die Eigenschaften der Wärmequelle (Temperatur, Position, Verteilung), die Wärmeübertragungseffizienz sowie die Wärmeübertragungsfläche. Die benötigten Werte sind bereits angegeben. Zur Berechnung von Q_kessel sollte man sich an die Richtlinien für den Entwurf von Wärmetauschern oder Kesseln halten. Zusätzlich gilt: Bei konstanten anderen Bedingungen ist Q_kessel in der Regel proportional zur Wärmeübertragungsfläche