В генератор системы «вода на карбид» подают в час 2000 кг технического карбида кальция, в котором массовая доля карбида кальция 70%, а доля оксида кальция 20%. Большая часть (85%) выделяющейся теплоты снимается за счет испарения воды. Степень конверсии сырья 98%; тепловой эффект разложения карбида кальция 127,1 кДж/моль; тепловой эффект гашения оксида кальция 63,6 кДж/моль. Определить расход теплоты и массовый расход воды на испарение. Скрытая теплота парообразования воды 2289 кДж/кг. Перед расчетом расхода теплоты и массового расхода воды на испарение необходимо определить количество выделяющегося тепла при разложении 2000 кг технического карбида кальция. Масса карбида кальция в 2000 кг технического карбида кальция: m(CaC2) = 2000 кг × 0,7 = 1400 кг Масса оксида кальция, образующегося при конверсии карбида кальция: m(CaO) = 0,2 × 2000 кг = 400 кг Количество моль карбида кальция: n(CaC2) = m(CaC2) / M(CaC2), где M(CaC2) - молярная масса карбида кальция. M(CaC2) = 40,1 г/моль + 2 × 12 г/моль = 64,1 г/моль n(CaC2) = 1400 кг / 64,1 г/моль = 21,85 моль Количество моль оксида кальция, образующегося при конверсии карбида кальция: n(CaO) = m(CaO) / M(CaO), где M(CaO) - молярная масса оксида кальция. M(CaO) = 40,1 г/моль + 1 × 16 г/моль = 56,1 г/моль n(CaO) = 400 кг / 56,1 г/моль = 7,13 моль Выделяющееся количество тепла при разложении карбида кальция: Q1 = n(CaC2) × ΔH1, где ΔH1 - тепловой эффект разложения карбида кальция. ΔH1 = 127,1 кДж/моль Q1 = 21,85 моль × 127,1 кДж/моль = 2776,84 кДж Количество воды, испаряющейся за час: m(H2O) = Q1 / (0,85 × hfg), где hfg - скрытая теплота парообразования воды. hfg = 2289 кДж/кг m(H2O) = 2776,84 кДж / (0,85 × 2289 кДж/кг) = 1,02 кг/час Расход теплоты на испарение воды: Q2 = m(H2O) × hfg = 1,02 кг/час × 2289 кДж/кг = 2336,78 кДж/часТаким образом, массовый расход воды на испарение будет: m_в = Q_исп / ΔH_пар = 2.10^5 / 2289 = 87,15 кг/ч Теперь можно определить расход теплоты, который необходим для испарения этого количества воды. Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до температуры кипения: Q_н = m_в * c_в * ΔT = 87,15 * 4,18 * (100 - 20) = 29892,36 кДж/ч Здесь c_в - удельная теплоемкость воды, ΔT - разность температур (100 - 20 = 80 °C). Теплота парообразования для данной массы воды равна: Q_пар = m_в * ΔH_пар = 87,15 * 2289 = 199183,35 кДж/ч Таким образом, общий расход теплоты на испарение воды будет: Q_исп.воды = Q_н + Q_пар = 29892,36 + 199183,35 = 229075,71 кДж/ч Ответ: массовый расход воды на испарение составляет 87,15 кг/ч, а расход теплоты на испарение воды составляет 229075,71 кДж/ч.